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        野薔薇根多糖提取工藝研究

        2019-11-11 08:33:00帥永鑫陳凌通葉春林
        亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥 2019年10期
        關鍵詞:實驗

        帥永鑫,陳凌通,葉春林

        (1.杭州珍鑫源食品有限公司,浙江 杭州 311300;2.浙江甌華化工進出口有限公司,浙江 臺州 318000;3.浙江科技學院 生物與化學工程學院浙江省農產品化學與生物加工技術重點實驗室,浙江 杭州 310023)

        野薔薇根為薔薇科植物野薔薇RosamultifloraThunb的干燥根,最早收載于《名醫(yī)別錄》,具有一定的健脾理氣、養(yǎng)血調經、助消化等作用,廣泛用于治療胃功能失調、慢性氣管炎、腸炎等多種疾病。野薔薇根提取物的制劑,經藥理和臨床試驗有明顯降血脂的作用[1]。野薔薇根中含有多種有效成分,如多酚、鞣質、皂苷、多糖等[2,3]。研究表明,多糖具有增強機體免疫功能、抗腫瘤、抗輻射、抗氧化、抗病毒、降血脂、抑菌等作用[4-7]。

        本研究以野薔薇根多糖提取率為指標,在單因素實驗的基礎上,采用正交實驗法優(yōu)化其提取工藝;采用三氯乙酸法除去多糖中的蛋白質,對野薔薇根多糖進行了初步純化;通過紅外檢測初步分析了野薔薇根多糖的結構;為野薔薇根的深加工及增加附加值提供了理論依據(jù),具有一定的理論意義和實用價值。

        1 材料與方法

        1.1 材料與儀器

        1.1.1 實驗材料 野薔薇根購于杭州市西湖區(qū)藥房;葡萄糖、無水乙醇、濃硫酸、苯酚、三氯乙酸、氫氧化鈉購于上海國藥集團化學試劑有限公司,均為分析純。

        1.1.2 實驗儀器 BS2202S精密天平(SARTORIUS公司);752紫外可見分光光度計(上海菁華科技儀器有限公司);DKS-24型電熱恒溫水浴鍋(杭州藍天化驗儀器廠);GZX-9070 MBE數(shù)顯鼓風干燥箱(上海博訊實業(yè)有限公司);DZF-6020MBE真空干燥箱(上海博訊實業(yè)有限公司);TGL-16G-A高速冷凍離心機(上海安亭科學儀器廠);VERTEX 70紅外光譜儀(德國BRUKER公司)。

        1.2 實驗方法

        1.2.1 葡萄糖標準曲線的繪制 提取液中的多糖含量測定采用苯酚硫酸法。參考文獻[8],求得吸光度(Y)與多糖質量濃度(Y,mg/mL)的標準曲線為:y=39.809 52x-0.012 86,相關系數(shù)R2=0.996 1。再根據(jù)標準曲線,算出多糖物質質量濃度。

        按回歸方程計算,多糖提取率的計算公式:

        在這個算式中:C為野薔薇根提取液多糖的質量濃度,mg/mL;n為提取液稀釋倍數(shù);V為提取液體積,mL;W為提取用野薔薇根的質量,mg。

        1.2.2 原料預處理 取野薔薇根,洗凈,60 ℃烘箱干燥至恒重,粉碎過60目篩,收集篩下物,置于圓底燒瓶中,采用無水乙醇,回流2 h,脫去表面脂肪,抽濾,60 ℃鼓風干燥待用。

        1.2.3 野薔薇根多糖提取的單因素實驗 提取時間考察:精確稱取5份2 g經預處理的野薔薇根粉于三口燒瓶中,分別加入蒸餾水各50 mL,在80 ℃恒溫水浴鍋中分別冷凝回流提取30、45、60、75、90 mim,實驗結束時加入同溫度的蒸餾水至原體積。趁熱過濾,冷卻后分別取2 mL提取液,置于10 mL容量瓶中,用蒸餾水定容至10 mL。在490 nm紫外分光光度計下測定吸光度,計算多糖提取率。比較不同提取時間的野薔薇根多糖提取率,以確定提取時間較優(yōu)取值。

        提取溫度考察:精確稱取5份2 g經預處理的野薔薇根粉于三口燒瓶中,分別加入蒸餾水各50 mL,分別在60、70、80、90、100 ℃恒溫水浴鍋中冷凝回流提取60 min,實驗結束時加入同溫度的蒸餾水至原體積。趁熱過濾,冷卻后分別取2 mL提取液,置于10 mL容量瓶中,用蒸餾水定容至10 mL。在490 nm紫外分光光度計下測定吸光度,計算多糖提取率。比較不同提取溫度下,野薔薇根多糖的提取率,確定提取溫度較優(yōu)取值。

        料液比考察:精確稱取5份2 g經預處理的野薔薇根粉于三口燒瓶中,分別加入蒸餾水各40、50、60、70、80 mL,在80 ℃恒溫水浴鍋中冷凝回流提取60 min,實驗結束時加入同溫度的蒸餾水至原體積。趁熱過濾,冷卻后分別取2 mL提取液,置于10 mL容量瓶中,用蒸餾水定容至10 mL。在490 nm紫外分光光度計下測定吸光度,計算多糖提取率。比較各料液比下野薔薇根多糖提取率,以確定料液比較優(yōu)取值。

        1.2.4 野薔薇根多糖提取的正交實驗 在單因素實驗基礎上,采用L9(33)正交實驗,對提取時間、提取溫度和料液比三因素的條件進行優(yōu)化,方案設計如表1所示。

        表1 正交實驗因素與水平

        1.2.5 野薔薇根多糖的初步純化和紅外吸收光譜分析 將按上述“1.2.3”和“1.2.4”項下提取得到的多糖溶液在真空旋轉蒸發(fā)器中濃縮,在濃縮后的多糖溶液中加入4倍體積的無水乙醇,靜置1天,然后經1 000 rpm離心,收集沉淀,得粗多糖。

        將粗多糖用去離子水復溶,加入等體積質量分數(shù)0.9%的三氯乙酸溶液,振蕩30 min,靜置70 min。1 000 rpm離心10 min,棄去沉淀,上清液用NaOH溶液中和,將清液在真空旋轉蒸發(fā)器中濃縮至小體積[9],加入4倍體積的無水乙醇,放置在4℃冰箱過夜,然后經1 000 rpm離心,收集沉淀,經真空干燥得到野薔薇根初步精制的多糖。

        稱取經初步精制的野薔薇根多糖2 mg,做KBr壓片,用FTIR測定多糖在4 000~400 cm-1的吸收峰。

        2 結果與分析

        2.1 單因素實驗結果分析

        2.1.1 提取時間對野薔薇根多糖提取率的影響 提取時間對野薔薇根多糖提取率的影響見圖1。

        圖1 提取時間對多糖提取率的影響

        由圖1可見,隨著提取時間的延長,多糖提取率增大,當提取時間到達60 min時,多糖提取率達到最大,再繼續(xù)增加時間,多糖提取率反而下降。其原因可能是提取時間太短,多糖與蛋白質、多酚等結合物不能較好地分離,提取率較低;提取時間過長,部分多糖結構受到破壞,從而降低了提取率。故提取時間選擇60 min為0水平,進行正交優(yōu)化。

        2.1.2 提取溫度對野薔薇根多糖提取率的影響 提取溫度對野薔薇根多糖提取率的影響見圖2。

        圖2 提取溫度對多糖提取率的影響

        由圖2可見,多糖提取率隨提取溫度的升高而顯著變化,變化趨勢為先增大后減小,當溫度在80 ℃時提取率最大。這可能是起始升高溫度有利于總多糖的擴散、溶出,故提取率增大,而當溫度過高時,可能出現(xiàn)多糖受熱分解,或雜質溶解度增大等,導致提取率減小。故提取溫度選擇80 ℃為0水平,進行正交優(yōu)化。

        2.1.3 料液比對野薔薇根多糖提取率的影響 料液比對野薔薇根多糖提取量的影響見圖3。

        圖3 料液比對總多糖提取率的影響

        由圖3可知,在一定范圍內,藥材的多糖提取量隨料液比的增大而增大,但料液比增大到一定程度后,多糖提取量逐漸趨于飽和。野薔薇根在料液比為1∶30(g/mL)時多糖提取量達到最大,故料液比選擇1∶30為0水平,進行正交優(yōu)化。

        2.2 正交實驗及結果分析

        實驗結果見表2。

        表2 正交實驗因素水平與結果

        由表2中極差R值可知,影響野薔薇根多糖提取率的因素按影響程度大小排序為:B>A>C,即浸提溫度>浸提時間>料液比。

        2.3 驗證實驗

        經極差分析可知,當組合為A2B3C3,即浸提時間為60 min,浸提溫度為90 ℃,料液比為1∶30時,野薔薇根多糖得率達到最大。按此工藝條件進行三次平行驗證實驗,得出最優(yōu)組合提取條件下的多糖得率為(0.561±0.023)%。

        2.4 紅外光譜分析結果

        紅外光譜分析結果見圖4。

        圖4 野薔薇根多糖的紅外吸收光譜

        由圖4可知:3 430 cm-1附近為-OH 基伸縮振動的寬吸收峰,表明野薔薇根多糖具有分子間與分子內的氫鍵。2 924 cm-1為CH3、CH2、CH等的C-H 伸縮振動,此處為糖的特征吸收峰[10]。在1 633 cm-1處的吸收峰為游離的羧酸或羧酸鹽(-COO)C=O 的非對稱伸縮振動,同時也是糖的水化物樣品的吸收峰[11]。1 451 cm-1附近的吸收峰是C-H的變角振動峰,1 031 cm-1、1 079 cm-1是吡喃糖環(huán)羥基的變角振動所產生,說明糖環(huán)結構中含有吡喃糖環(huán)結構。900 cm-1以下的指紋區(qū)還存在較多密集而復雜的吸收峰,許多峰難以歸屬,但可以反映具體化合物結構上的微小差別。

        3 結語

        本研究采用水提取法從野薔薇根中提取多糖,考察了提取時間、提取溫度和料液比等3個因素對野薔薇根多糖得率的影響。在單因素實驗的基礎上,進行了正交實驗,得出野薔薇根多糖提取的最優(yōu)條件為提取時間60 min,實驗溫度為90 ℃,水料比為1∶30時,野薔薇根多糖得率達到最大即(0.561±0.023)%。采用三氯乙酸法除去多糖中的蛋白質,醇沉法分離獲得多糖,對野薔薇根多糖進行了初步純化。通過紅外檢測初步分析了野薔薇根多糖的結構,包括野薔薇根多糖中各種顯著的官能團。利用熱水浸提法提取野薔薇根多糖的方法,實驗步驟少,操作簡單,經濟高效,可為熱水法提取野薔薇根多糖的工業(yè)化生產提供理論依據(jù)。

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