周紅英，呂莎（.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山東泰安2708；2.作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安2708）

微波輔助提取北沙參多糖工藝及抗氧化活性研究

周紅英1，2，呂莎1
（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山東泰安271018；2.作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安271018）

以北沙參多糖的得率為指標(biāo)，通過(guò)單因素和正交設(shè)計(jì)對(duì)微波提取工藝進(jìn)行了優(yōu)選；以清除DPPH自由基、羥基自由基、超氧陰離子自由基的能力為指標(biāo)，研究了北沙參多糖的體外抗氧化活性。結(jié)果表明，微波輔助水浸提北沙參多糖的最佳工藝條件為：浸泡30 min，微波功率800 W，微波輻射時(shí)間100 s，固液比1∶30（g/mL），粉碎粒度100目，提取3次。在此工藝條件下，粗多糖得率39.3%，提取物中多糖含量65.4%。北沙參多糖對(duì)3種自由基均具有明顯的清除能力。

北沙參；多糖；提??；抗氧化

北沙參為傘形科植物珊瑚菜（Glehnia littoralis Fr. Schmidt ex Miq.）的根，為衛(wèi)生部公布的可用于保健食品的物品。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，不同產(chǎn)地的北沙參總糖含量25%～70%，粗多糖含量40%～55%[1-2]。北沙參多糖可增強(qiáng)小鼠巨噬細(xì)胞吞噬功能，清除羥基自由基和超氧自由基[3-4]。微波輔助浸提法近年來(lái)廣泛應(yīng)用于植物多糖的提取，設(shè)定微波系統(tǒng)參數(shù)不僅影響粗多糖的得率，而且影響提取物中糖的組分及其功用。本文以多糖得率為指標(biāo)，優(yōu)化了北沙參多糖的微波輔助提取工藝，研究了北沙參多糖的抗氧化活性。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

北沙參：來(lái)源于山東農(nóng)業(yè)大學(xué)藥用植物園，于10月中旬采挖一年生的根。洗凈，曬干，粉碎，過(guò)篩，置干燥器中備用。

MSA-I型常壓微波輔助合成/萃取反應(yīng)儀：上海新儀微波化學(xué)科技有限公司，功率變化范圍0～1 000 W；UV-2450紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：日本島津公司；FW177型中草藥粉碎機(jī)：天津泰斯特儀器有限公司。

二苯基苦基苯肼（DPPH）：美國(guó)sigma公司生產(chǎn)；其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純；水為二次重蒸餾水。

1.2方法

1.2.1浸提方法

取樣品10.0 g，置微波用特制圓底燒瓶中。按設(shè)定的方案提取3次，合并濾液，用Savage試劑除蛋白質(zhì)，上清液置旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至一定體積，加入無(wú)水乙醇至濃度80%，靜置24 h，離心（4 000 r/min，8 min），回收液體，沉淀依次用無(wú)水乙醇、丙酮、乙醚洗滌，真空干燥至恒重，得粗多糖提取物。

1.2.2糖含量及得率

原材料及提取物多糖含量的測(cè)定采用苯酚-硫酸法。粗多糖的得率按以下公式計(jì)算。

得率/%=多糖粗品質(zhì)量/原料質(zhì)量×100

1.2.3微波參數(shù)單因素及正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以微波功率、微波作用時(shí)間、料液比為單因素，分別研究各因素不同水平對(duì)多糖得率的影響。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按L9（34）進(jìn)行正交試驗(yàn)，以確定最佳提取工藝條件。

表1　正交試驗(yàn)因素水平表Table 1　Factors and levels for orthogonaldesign

1.2.4粗多糖的體外抗氧化活性

DPPH自由基的清除率參照文獻(xiàn)[5]方法測(cè)定，羥基自由基·OH、超氧陰離子（O2-·）的清除率參照文獻(xiàn)[6]方法測(cè)定。

測(cè)定粗多糖提取物對(duì)DPPH自由基、羥基自由基·OH以及超氧陰離子（O2-·）的清除率均以VC為陽(yáng)性對(duì)照，并計(jì)算出半數(shù)清除率IC50值。

1.3數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)結(jié)果用統(tǒng)計(jì)分析軟件dps7.05處理。

2　結(jié)果與分析

2.1北沙參多糖提取工藝的優(yōu)選

2.1.1單因素試驗(yàn)

2.1.1.1提取次數(shù)對(duì)多糖得率的影響

提取1、2、3次的多糖得率分別為26.2%、36.7% 和39.4%（x，n=3）?？梢?jiàn)隨著提取次數(shù)的增加，多糖的得率呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，提取2次比1次的多糖得率增長(zhǎng)顯著，提取3次比2次的多糖得率略有增長(zhǎng)。為了充分提取多糖成分，選擇提取3次為宜。

2.1.1.2微波功率對(duì)多糖得率的影響

微波功率200、400、600、800、1 000W條件下的多糖得率分別為24.2%、29.1%、38.7%、39.7%和39.0%（x，n=3），可見(jiàn)在微波功率200 W～1 000 W范圍內(nèi)，隨功率的增大多糖得率增大。尤其從200 W到600 W，多糖得率隨功率的增大而快速增長(zhǎng)，而從600 W到1 000 W，多糖得率增加緩慢，基本趨于穩(wěn)定。考慮到高功率增加提取成本并有可能導(dǎo)致提取成分被破壞，選擇800 W為適宜的功率。

2.1.1.3微波輻射時(shí)間對(duì)多糖得率的影響

微波輻射時(shí)間20、40、60、80、100 s條件下的多糖得率分別為25.3%、30.0%、39.6%、40.5%和40.3% （x，n=3）?？梢?jiàn)在微波輻射時(shí)間20s～100s范圍內(nèi)，隨微波輻射時(shí)間的延長(zhǎng)多糖得率呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，尤其是從20 s到60 s，多糖得率增長(zhǎng)迅速，從60 s到100 s，多糖得率增長(zhǎng)減緩，保持基本穩(wěn)定。在極性溶劑中，植物受到微波輻射細(xì)胞壁/膜易被破壞，尤其被提取的成分為極性較大的分子時(shí)，吸收微波產(chǎn)生溶脹，使細(xì)胞內(nèi)滲透壓增高更容易破壁。本試驗(yàn)的溶劑以及提取的目標(biāo)成分均為極性成分，較短的微波輻射時(shí)間即可達(dá)到較高的提取效率。因此，選擇80s為適宜的微波輻射時(shí)間。

2.1.1.4固液比對(duì)多糖得率的影響

固液比為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40（g/mL）和1∶50（g/mL）的多糖得率分別為19.6%、31.2%、35.9%、37.9%和37.8%（x，n=3）。可以看出，多糖得率隨液固比的增加呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，在固液比1∶40（g/mL）時(shí)達(dá)到最大值，繼續(xù)加大液固比多糖得率保持穩(wěn)定或略有降低。由于用水量較少時(shí)不利于多糖的溶出，提取的多糖量少；而用水量太多則提取液濃度降低，并延長(zhǎng)了之后的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮時(shí)間。因此，選擇固液比1∶40（g/mL）為適宜的固液比。

2.1.1.5物料粒度對(duì)多糖得率的影響

物料粒度為20、40、60、80目和100目時(shí)的多糖得率分別為21.3%、26.9%、34.2%、38.6%和39.5%（x，n=3）?？梢钥闯?，在試驗(yàn)范圍內(nèi)隨物料粒度由大到小，粗多糖得率呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，尤其是從20目到80目，多糖得率的增長(zhǎng)迅速，而從60目到100目，多糖得率的增長(zhǎng)放緩。物料顆粒太大，不利于多糖的溶出；粉碎度的增大，物料粒徑減小，有利于多糖的溶出。但隨著粉碎度的增大可能導(dǎo)致過(guò)濾困難以及提取物雜質(zhì)增多，因此，選擇80目為宜。

2.1.2多因素考查

依據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果確定工藝參數(shù)，進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

綜合分析單因素試驗(yàn)結(jié)果、正交試驗(yàn)結(jié)果、各因素極差大小和其對(duì)多糖得率的影響，確定北沙參多糖微波輔助提取的工藝為：浸泡30 min，微波功率800 W，微波輻射時(shí)間100 s，固液比1∶30（g/mL），粉碎粒度100目，提取3次。

表2　正交試驗(yàn)結(jié)果表Table 2　The orthogonaldesign and results

2.1.3優(yōu)選工藝的驗(yàn)證

稱取北沙參干燥藥材1 kg，按優(yōu)選工藝提取，粗多糖得率為39.3%，提取物中多糖的含量為65.4%。與表2中多糖得率最高的試驗(yàn)號(hào)4（40.5%）相比，驗(yàn)證試驗(yàn)的多糖得率略有降低，差異不顯著。與文獻(xiàn)[7]的北沙參多糖得率34%相比略有提高，但提取時(shí)間大大縮短，避免了長(zhǎng)時(shí)間煎煮對(duì)多糖成分的改變。與文獻(xiàn)[8]北沙參多糖相對(duì)含量90%相比，本工藝提取物中多糖的含量偏低，但本工藝精簡(jiǎn)了提取純化的步驟，減少了多糖成分的流失，用該提取物進(jìn)行的抗氧化活性試驗(yàn)更能體現(xiàn)出北沙參的總體抗氧化活性。與其他文獻(xiàn)微波輔助提取植物多糖的工藝（多數(shù)無(wú)浸泡環(huán)節(jié)）相比，本工藝中的物料浸泡或許使干燥的物料細(xì)胞充分吸水后在微波作用下更容易破壁，從而得到了較高的提取率。本工藝的缺點(diǎn)是多糖的純度不夠高，用于結(jié)構(gòu)分析，提取物尚需進(jìn)一步分離純化。

2.2北沙參多糖的抗氧化作用

2.2.1北沙參多糖對(duì)DPPH自由基的清除作用

北沙參多糖對(duì)DPPH自由基的清除率如圖1所示。

如圖1所示，北沙參粗多糖清除DPPH自由基的能力與多糖濃度呈正相關(guān)關(guān)系。在2 000μg/mL濃度時(shí)的清除率達(dá)到了85%，與1 000μg/mL濃度的VC清除能力相當(dāng)。北沙參粗多糖清除DPPH自由基的半數(shù)清除率IC50值為1 182μg/mL。

圖1　北沙參多糖對(duì)DPPH自由基的清除率Fig.1　The scavenging effect of polysaccharides from Radix Glehniae on DPPH·

2.2.2北沙參多糖對(duì)羥基自由基的清除作用

北沙參多糖對(duì)羥基自由基的清除率如圖2所示。

圖2　北沙參多糖對(duì)羥基自由基的清除率Fig.2　The scavenging effect ofpolysaccharides from Radix Glehniae on·OH

如圖2所示，北沙參粗多糖清除羥基自由基能力與多糖濃度呈正相關(guān)關(guān)系，其在2 000μg/mL時(shí)清除率達(dá)到了55%，與1 000μg/mL的VC清除能力相當(dāng)。北沙參粗多糖清除羥基自由基的半數(shù)清除率IC50值為1 611μg/mL。

2.2.3北沙參多糖對(duì)超氧陰離子的清除作用

北沙參多糖對(duì)超氧陰離子自由基的清除率如圖3所示。

圖3　北沙參多糖對(duì)超氧陰離子自由基的清除率Fig.3　The scavenging effectofpolysaccharides from Radix Glehniae on O2-·

如圖3所示，北沙參粗多糖清除超氧陰離子能力與多糖濃度呈正相關(guān)關(guān)系，其在2 000μg/mL時(shí)清除率達(dá)到了45%，與500μg/mL的VC清除能力相當(dāng)。北沙參粗多糖清除超氧陰離子的半數(shù)清除率IC50值為2 052μg/mL。

3　結(jié)論

3.1微波輔助提取北沙參多糖的最佳工藝條件

浸泡30 min，微波功率800 W，微波輻射時(shí)間100 s，固液比1∶30（g/mL），粉碎粒度為100目，提取3次。

3.2北沙參多糖具有明顯的體外抗氧化活性

北沙參多糖清除DPPH自由基、羥基自由基、超氧陰離子自由基的能力均與其濃度呈正相關(guān)關(guān)系，其清除率均低于同等濃度的VC，但仍能看出其對(duì)3種自由基具有良好的清除能力。北沙參多糖對(duì)3種自由基的清除能力表現(xiàn)為：DPPH自由基>羥基自由基>超氧陰離子自由基。

[1] 石俊英,李寶國(guó),牟彩萍.山東地產(chǎn)藥材北沙參多糖含量測(cè)定[J].山東中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào),2002,26(2):139-142

[2]李寶國(guó).北沙參質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)研究[D].濟(jì)南:山東中醫(yī)藥大學(xué),2005

[3]T B Nga,F Liub,H X Wang.The antioxidanteffects ofaqueous and organic extracts of Panax quinquefolium,Panax notoginseng, Codonopsis pilosula,Pseudostellaria heterophylla and Glehnia littoralis[J].Journalof Ethnopharmacology,2004,93:85-288

[4]李建剛,李慶典.沙參多糖對(duì)自由基的清除作用[J].中國(guó)釀造,2011 (3):66-68

[5]陰擁民,朱璐瑋,曹波,等.微波提取蘆筍多糖及其抗氧化性研究[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究,2011(4):52-54

[6]包怡紅,秦蕾,王戈.沙棘葉中多糖的提取工藝及抗氧化作用的研究[J].食品工業(yè)科技,2010,31(1):286-290

[7]李穎,李慶典.北沙參多糖提取工藝的研究[J].食品科技,2009,34 (1):171-173

[8]侯宗福,張彬,周武,等.北沙參水溶性多糖提取工藝[J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào),2007,31(1):79-81

Microwave-assisted Extraction and Antioxidant Activities of Polysaccharides from Radix Glehniae

ZHOU Hong-ying1，2，L譈Sha1
（1.College of Agronomy，Shandong Agricultural University，Tai'an 271018，Shandong，China；2.State Key Laboratory of Crop Biology，Tai'an 271018，Shandong，China）

The optimum processing conditions of Microwave-assisted Extraction of polysaccharides from Radix Glehniae were studied by the single factor and or thogonal design method.The antioxidantactivities ofextracts in vitro were studied through the scavenging effects of DPPH free radical，hydroxylfree radicaland superoxide anion free radical.The optimized extraction process parameters were dipping 30 min，Microwave power 800 W，Microwave processing 100 s，solid-to-liquid ratio 1∶30（g/mL），crushed 100 mesh and extracted 3 times.In this condition，the polysaccharide rate can achieve 39.3%and the polysaccharide content65.4%.Polysaccharides had greatly degree scavenging effects to the three free radicals.

Radix Glehniae；polysac charides；extraction；antioxidant activities

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.12.014

泰安市科技發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目（20123069）

周紅英（1966—），女（漢），副教授，碩士，主要從事中藥資源與開(kāi)發(fā)方面的研究。

2015-06-23