超聲強化提取丹皮多糖的工藝研究

1、超聲強化提取丹皮多糖的工藝研究 10-08-23 16:55:00 作者：高健，許同桃，吳群 編輯：studa20【摘要】 目的采用超聲波提取丹皮多糖。方法通過單因素實驗和正交實驗，研究預浸時間 、超聲功率、超聲提取溫度和超聲波作用時間對丹皮多糖提取的影響效果。結(jié)果超聲波提取法的優(yōu)化工藝條件為預浸時間15 min，超聲功率100 W，超聲提取時間20 min，提取溫度40，在此條件下，丹皮多糖的提取量為1.36%。結(jié)論超聲波強化提取丹皮多糖省時高效。 【關(guān)鍵詞】 牡丹皮; 丹皮多糖; 超聲波; 提取丹皮為芍藥科植物牡丹的根皮，是一種傳統(tǒng)的中藥材，具有清熱涼血的主治功能。通常是秋季采挖牡丹根部，

2、除去細根，剝?nèi)「ぃ瑫窀啥频?。丹皮中主要活性成分有丹皮酚、丹皮多糖、丹皮苷、芍藥苷元、白樺脂酸、白樺脂醇等。長期以來，對丹皮的活性物質(zhì)利用往往只限于丹皮酚的提取，而其中的丹皮多糖及牡丹苷等都隨廢渣一起拋棄，造成了資源的浪費。丹皮多糖具有降血糖、保護腎臟、提高免疫等功效，是頗具發(fā)展前景的一種具有高安全性的天然活性產(chǎn)物1，2，目前關(guān)于丹皮多糖的提取及應用研究的文獻3，4不多，尤其未見該產(chǎn)品的超聲強化提取報道。中藥有效成分的超聲強化提取技術(shù)主要是利用超聲波的空化作用破壞植物藥材細胞，使溶劑易于滲入細胞內(nèi)，加速植物有效成分的浸出提取，同時超聲波的強烈振動使浸提的藥材和溶劑作高速運動，加強胞內(nèi)物質(zhì)的釋

3、放、擴散和溶解，提高提取效率。與常規(guī)浸取法相比，超聲提取具有提取時間短、效率高、不影響物質(zhì)活性等優(yōu)點，目前已經(jīng)成為天然產(chǎn)物活性成分提取的一種具有發(fā)展前景的新方法5。本文在傳統(tǒng)的丹皮酚提取工藝的基礎上3，4利用超聲波強化提取丹皮多糖，并通過單因素及正交實驗研究預浸時間、超聲功率 、超聲提取溫度、超聲作用時間等工藝條件對丹皮多糖提取量的影響。1 材料與儀器安徽銅陵鳳凰山三年生牡丹皮。苯酚、濃硫酸 、葡萄糖、95%乙醇，均為分析純。754型紫外-可見分光光度計(上海精密科學儀器有限公司)，KQ-100DE超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)，Anke TJL 16G離心機(上海安亭科學儀器廠)，X

4、A-1固體樣品粉碎機(金壇市精達儀器制造廠)。2 方法2.1 超聲提取丹皮多糖將干燥的牡丹皮在固體樣品粉碎機上粉碎，過40目篩，制成丹皮干粉。稱取10 g丹皮干粉6份，按料液比15(gml)的比例加入蒸餾水，分別在不同的預浸時間、超聲功率、超聲提取溫度、超聲作用時間條件下進行提取實驗。將提取液過濾，收集濾液，加入適量的95%的乙醇(使乙醇濃度達到 70%以上)靜置，離心，沉淀物用少量蒸餾水溶解，離心去沉淀，濾液再加乙醇沉淀，如此重復兩次。最后一次沉淀溶于少量蒸餾水后再冷凍干燥，得丹皮多糖。丹皮多糖的提取量等于丹皮多糖總量/原料質(zhì)量100%。即：多糖提取量=(CV)/M100%式中，C為醇沉水提

5、并離心后溶液中多糖的濃度，V為溶液體積，M為提取所用的丹皮干粉的質(zhì)量。2.2 丹皮多糖的檢測按照文獻的方法，丹皮多糖的檢測采用硫酸-苯酚比色法，以葡萄糖為標樣，比色波長490 nm。3 結(jié)果3.1 預浸時間對提取量的影響從丹皮中提取多糖，其實質(zhì)就是溶劑(水)滲透進入藥材，溶解可溶性成分(丹皮多糖)，使可溶性成分在藥材細胞內(nèi)外形成濃度差，產(chǎn)生滲透壓，再不斷地滲透、擴散，最終達到細胞內(nèi)外的動態(tài)平衡。這個過程屬于固液提取過程，必須有足夠的固相與液相的接觸時間，才能使溶劑充分滲入到牡丹皮細胞內(nèi)，保證溶質(zhì)(丹皮多糖)從固相到液相的轉(zhuǎn)移，有利于傳質(zhì)過程的進行。因此預浸操作對整個的提取過程來說，是必要的。表

6、1列出了預浸時間與提取量的關(guān)系，由此看出，丹皮多糖的提取量在預浸時間為15 min時達到最佳，隨后提取量隨著預浸時間的延長變化不大。 10-08-23 16:55:00 作者：高健，許同桃，吳群 編輯：studa203.2 超聲功率對提取量影響實驗結(jié)果見表2?？偟内厔輥砜?，多糖提取量隨著超聲波功率的增加而逐漸增大，其原因主要是隨著功率的增大，超聲波的空化作用與微擾效應增強，導致植物細胞破裂程度增大，有利于多糖的溶出。但是當超聲波功率大于100W后，提取量增加很少。表1 預浸時間對提取量的影響表2 超聲功率對提取量的影響3.3 超聲提取溫度對提取量影響不同超聲提取溫度對丹皮多糖提取量的影響見表3

7、。表3 提取溫度對提取量的影響實驗結(jié)果表明，升高溫度對丹皮多糖的提取是有利的，這是因為隨著溫度的提高，溶劑分子和溶質(zhì)分子的運動加劇，促進了擴散作用，從而有利于提取量的提高。但是當溫度提高到40以后，提取量的提高不明顯，尤其是溫度上升到80，提取量反而有所下降。我們分析其中的原因主要有兩點：一是溫度過高很可能會造成溶劑汽化，不利于溶劑與固相的充分接觸;二是溫度過高，會導致多糖的降解，降低多糖的活性。因此，對丹皮多糖的超聲提取溫度以40為佳。3.4 超聲提取時間對提取量的影響超聲作用時間對丹皮多糖提取量的影響結(jié)果見表4。表4 超聲作用時間與提取量的影響實驗結(jié)果表明，丹皮多糖的提取量隨超聲時間的增加

8、逐漸增高，20 min后，超聲時間再延長，提取量變化不大，而到了40 min后，提取量反而減少。分析其中的原因主要有兩點：一是由于超聲波具有較強的機械剪切作用，長時間的作用會使多糖大分子鏈斷裂，損失增大而影響多糖的提出量;二是超聲作用時間太長，會使提取物中的雜質(zhì)含量增加，有效成分含量反而降低，影響提取量的增加。3.5 優(yōu)化工藝條件的正交實驗根據(jù)單因素實驗可知，預浸時間、超聲功率、提取溫度、提取時間等因素都影響丹皮多糖的提取效果。為確定這4個因素的綜合影響，以預浸時間、超聲功率、提取溫度、提取時間為實驗因素，按L9(34)正交表進行正交實驗確定最佳提取工藝條件，因素水平表見表5，以提取量為指標。

9、正交實驗結(jié)果見表6。表5 實驗因素及水平表6 正交實驗結(jié)果與分析由分析結(jié)果可知，各因素對結(jié)果影響的主次順序為 DACB，即提取時間預浸時間提取溫度超聲功率。而前面的實驗表明，提取工藝的最佳條件為 A2B2C2D2，該最佳組合沒有在正交實驗中出現(xiàn)，在此最佳參數(shù)組合條件下，實驗提取量為1.36%。4 結(jié)論與傳統(tǒng)工藝相比，超聲提取丹皮多糖具有省時、高效、節(jié)能的優(yōu)點。正交實驗結(jié)果表明，提取時間對提取率影響最大。實驗范圍內(nèi)，超聲波提取的優(yōu)化工藝條件為：超聲提取時間20 min，預浸時間15 min，超聲功率100 W，提取溫度40，在此條件下，丹皮多糖的提取量為1.36%?！緟⒖嘉墨I】 1 彭代銀，韓

10、嵐，張叢芬，等. 丹皮多糖一般藥理學研究J. 安徽中醫(yī)學院學報，2005，24(2)：30.2 劉吉成，牛英才.多糖藥物學M. 北京：人民衛(wèi)生出版社，2008.3 張部昌，趙幟平，邢 軍，等. 丹皮多糖的提取純化及其藥理作用初步研究J. 安徽農(nóng)業(yè)科學，1995，23(4)：373.4 趙幟平，沈業(yè)壽，葛盛芳，等. 丹皮多糖分離純化和降血糖作用研究J. 安徽大學學報，1999，23(2)：90.5 譚勝兵. 超聲波技術(shù)在天然產(chǎn)物提取中的應用J. 棗莊學院學報，2007，24(2)：84 10-08-23 16:55:00 作者：高健，許同桃，吳群 編輯：studa203.2 超聲功率對提取量影響

11、實驗結(jié)果見表2。總的趨勢來看，多糖提取量隨著超聲波功率的增加而逐漸增大，其原因主要是隨著功率的增大，超聲波的空化作用與微擾效應增強，導致植物細胞破裂程度增大，有利于多糖的溶出。但是當超聲波功率大于100W后，提取量增加很少。表1 預浸時間對提取量的影響表2 超聲功率對提取量的影響3.3 超聲提取溫度對提取量影響不同超聲提取溫度對丹皮多糖提取量的影響見表3。表3 提取溫度對提取量的影響實驗結(jié)果表明，升高溫度對丹皮多糖的提取是有利的，這是因為隨著溫度的提高，溶劑分子和溶質(zhì)分子的運動加劇，促進了擴散作用，從而有利于提取量的提高。但是當溫度提高到40以后，提取量的提高不明顯，尤其是溫度上升到80，提取

12、量反而有所下降。我們分析其中的原因主要有兩點：一是溫度過高很可能會造成溶劑汽化，不利于溶劑與固相的充分接觸;二是溫度過高，會導致多糖的降解，降低多糖的活性。因此，對丹皮多糖的超聲提取溫度以40為佳。3.4 超聲提取時間對提取量的影響超聲作用時間對丹皮多糖提取量的影響結(jié)果見表4。表4 超聲作用時間與提取量的影響實驗結(jié)果表明，丹皮多糖的提取量隨超聲時間的增加逐漸增高，20 min后，超聲時間再延長，提取量變化不大，而到了40 min后，提取量反而減少。分析其中的原因主要有兩點：一是由于超聲波具有較強的機械剪切作用，長時間的作用會使多糖大分子鏈斷裂，損失增大而影響多糖的提出量;二是超聲作用時間太長，

13、會使提取物中的雜質(zhì)含量增加，有效成分含量反而降低，影響提取量的增加。3.5 優(yōu)化工藝條件的正交實驗根據(jù)單因素實驗可知，預浸時間、超聲功率、提取溫度、提取時間等因素都影響丹皮多糖的提取效果。為確定這4個因素的綜合影響，以預浸時間、超聲功率、提取溫度、提取時間為實驗因素，按L9(34)正交表進行正交實驗確定最佳提取工藝條件，因素水平表見表5，以提取量為指標。正交實驗結(jié)果見表6。表5 實驗因素及水平表6 正交實驗結(jié)果與分析由分析結(jié)果可知，各因素對結(jié)果影響的主次順序為 DACB，即提取時間預浸時間提取溫度超聲功率。而前面的實驗表明，提取工藝的最佳條件為 A2B2C2D2，該最佳組合沒有在正交實驗中出現(xiàn)，在此最佳參數(shù)組合條件下，實驗提取量為1.36%。4 結(jié)論與傳統(tǒng)工藝相比，超聲提取丹皮多糖具有省時、高效、節(jié)能的優(yōu)點。正交實驗結(jié)果表明，提取時間對提取率影響最大。實驗范圍內(nèi)，超聲波提取的優(yōu)化工藝條件為：超聲提取時間20 min，預浸時間15 min，超聲功率100 W，提取溫度40，在此條件下，丹皮多糖的提取量為1.36%。【參考文獻】 1 彭代銀，韓 嵐，張叢芬，等. 丹皮多糖一般藥理學研究J. 安徽中醫(yī)學