【蕲山药多糖的提取工艺】 紫山药的功效与作用

　　摘要：采用水提取法，通过单因素试验和Ｌ２５（５６）正交试验，研究了提取温度、料液比（ｍ∶V，g∶mL，下同）、浓缩液与乙醇的体积比和ｐＨ值４个因素对多糖提取率的影响。结果表明，提取温度是影响蕲山药多糖提取率的最主要因素，所筛选出的蕲山药多糖提取的最优工艺条件为提取温度９０℃，料液比１∶１２，浓缩液与乙醇的体积比是１∶４，ｐＨ值７．０，此时，蕲山药多糖的提取率可达６．９３％。
　　关键词：蕲山药；水溶性多糖；正交试验；提取工艺
　　中图分类号：Ｓ６３２．１ 文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）14－2933-03
　　
　　Study on the Extraction Process of Polysaccharide from Dioscorea opposita “Qi”
　　
　　ＬＩＵ Ｈａｏ，ＸＩＥ Ｗｅｎ－ｑｉ，ＫＡＮＧ Ｗｅｉ，ＺＨＥＮＧ Ｊｉｎ
　　（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ， Ｈｕａｎｇｓｈｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｕａｎｇｓｈｉ ４３５００３，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ｆｒｏｍ Ｄｉｏｓｃｏｒｅａｅ ｏｐｐｏｓｉｔａ “Ｑｉ” ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｗａｔｅｒ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｌｃｏｈｏｌ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ． Ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｔｅｓｔ ａｎｄ Ｌ２５（５６） ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｄｅｓｉｇｎ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｍａｔｅｒｉｅｌ ｔｏ ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ， ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ ａｎｄ ｐＨ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ． Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｍａｔｅｒｉｅｌ ｔｏ ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ， １∶１２； ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ９０℃； ｐＨ＝７．０； ｒａｔｉｏ ｏｆ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｅｔｈａｎｏｌ， １∶４． Ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｒｅａｃｈｅｄ ｕｐ ｔｏ ６．９３％ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅｓｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｄｉｏｓｃｏｒｅａ ｏｐｐｏｓｉｔａ “Ｑｉ”； ｗａｔｅｒ－ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ； ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
　　
　　山药又称薯蓣（Ｄｉｏｓｃｏｒｅａ ｏｐｐｏｓｉｔｅ ｔｈｕｍｂ．），是一种药食兼用的经济作物，在我国已有２ ０００多年的种植历史［１］。近年来，随着人民生活水平的日益提高，山药的药用价值倍受关注。据报道，多糖是山药的主要活性成分，其具有抗肿瘤、调节免疫、抗突变、抗衰老等药理作用［２］。动物试验表明，山药多糖有极显著提高小鼠免疫机能的效果，同时具有较强的清除羟自由基的能力和较强的抑制小鼠肝匀浆过氧化脂质产物（ＭＤＡ）形成的作用［３］，在药物开发和临床应用上前景十分广阔［４，５］。
　　蕲山药（Ｄｉｏｓｃｏｒｅａ ｏｐｐｏｓｉｔｅ “Ｑｉ”）是医圣李时珍故里湖北省蕲春县大面积种植的优良地方山药种，主要分布在鄂东山区。蕲山药以其枝肥个大，肉质细腻，淀粉丰富，色白多汁，食味香甜，清爽可口，而有别于他处，历为鄂东名产，仅蕲春县的常年种植面积就超过２ ０００ ｈｍ２，年产量达到６×１０４ｔ，成为当地的特色支柱产业［６］。但是，由于历史的原因，蕲山药主要用于蔬菜食用，其药用价值亟待开发利用。目前，有关山药多糖研究的报道较多，但都是针对淮山药等山药进行的［４］，未见蕲山药多糖提取的报道。该研究以蕲山药为试验材料，探讨了提取温度、料液比、浓缩液与乙醇的体积比和ｐＨ值４个因素对提取蕲山药多糖的影响，以期优化提取工艺，为进一步开发蕲山药的药用价值提供基础数据。
　　１材料与方法
　　１．１材料
　　１．１．１植物材料供试的蕲山药薯块采自湖北省蕲春县青石镇桐梓乡。
　　１．１．２主要试剂乙醇、硫酸、苯酚、Ｄ－葡萄糖等均为国产分析纯。
　　１．１．３主要仪器ＵＶ－６１００Ａ型紫外可见光光度计、４Ｋ－１５型离心机、ＤＫ－Ｓ２４型水浴锅、ＦＡ２１４０Ｎ型电子天平，ＰＨＢ－５型ｐＨ计，ＷＧ－４３型干燥箱。
　　１．２方法
　　１．２．１材料的预处理将新鲜蕲山药薯块洗净，去皮，切碎，经液氮处理后置于冰箱中－２０ ℃保存，备用。
　　１．２．２蕲山药多糖的提取采用水提取法浸提蕲山药多糖。具体操作为：称取１．０ ｇ样品，研磨匀浆，按料液比加去离子水，并调节到指定ｐＨ值，恒温水浴２ ｈ后５ ０００ ｒ／ｍｉｎ离心１５ ｍｉｎ得提取液Ａ；沉淀再次用上述条件进行浸提、离心得提取液Ｂ；将提取液Ａ和Ｂ混合，５０ ℃蒸发浓缩３ ｈ，加入一定量的乙醇后于４ ℃静置过夜；７ ０００ ｒ／ｍｉｎ离心３０ ｍｉｎ，干燥沉淀得蕲山药多糖。
　　１．２．３蕲山药多糖提取工艺筛选为了获得优化的蕲山药多糖提取工艺，试验时，先对提取温度、料液比、浓缩液与乙醇的体积比和ｐＨ值４个因素进行单因素试验，然后选取四因素五水平（表１）进行Ｌ２５（５６）正交试验［８］，筛选出蕲山药多糖最优提取工艺，并进行验证试验。设３次重复。
　　１．２．４蕲山药多糖含量测定
　　１）制备葡萄糖标准曲线。将葡萄糖标样在１０５ ℃下干燥至恒重，配制成９个等浓度梯度（０～０．１ ｍｇ／ｍＬ）的葡萄糖溶液，设空白对照。采用苯酚－硫酸法，以吸光度（λ＝４９０ｎｍ）为纵坐标，浓度为横坐标制作标准曲线（＝７．２６３ ５ｘ，ｒ＝０．９８７ ４）。
　　２）多糖含量测定。将提取的多糖溶解，定容至２５０ ｍＬ，取１０ ｍＬ再加水稀释至１００ ｍＬ，配制蕲山药多糖溶液。同上，采用苯酚－硫酸法，在波长４９０ ｎｍ处测定吸光度，３次重复，取平均值。根据葡萄糖标准曲线得出多糖含量，计算多糖提取率，提取率＝（多糖含量／薯块鲜重）×１００％。
　　２结果与分析
　　２．１提取温度对蕲山药多糖提取率的影响
　　图１的结果表明，提取温度对蕲山药多糖提取率的影响较大。在６０～８０ ℃范围内，多糖提取率较低，仅为１．３７％～１．７４％；提取温度超过８０ ℃，随着提取温度的升高，多糖提取率急剧上升，当提取温度升至９０ ℃时多糖提取率最高，达２．７６％；提取温度超过９０ ℃，随着提取温度的增加，多糖提取率呈下降趋势，至９９ ℃时提取率仍有１．８２％。因此，蕲山药多糖适合在较高的温度下提取，最佳的提取温度是９０ ℃。
　　２．２料液比对蕲山药多糖提取率的影响
　　由图２的结果可知，料液比由１∶８降低到１∶１２，多糖提取率逐渐增大，当料液比为１∶１２时提取率达到２．３１％，之后，随着料液比的降低，多糖提取率也逐步下降，料液比为１∶２０时，多糖提取率仅为１．３０％。因此，用１∶１２的料液比提取蕲山药多糖较为合适。试验中发现，料液比较低时，不仅增加了后期蒸发、离心的难度，而且容易导致部分多糖的丢失，这可能是该试验中料液比较低时多糖提取率也较低的重要原因。
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　　试验结果（图３）表明，多糖提取浓缩液与乙醇体积比为１∶１、１∶２和１∶３时，多糖提取率较低，分别为１．４８％、１．８７％和１．５７％；多糖提取浓缩液与乙醇体积比为１∶４时，多糖提取率最高，达到２．２９％；多糖提取浓缩液与乙醇体积比降低至１∶５时，多糖提取率降至２．０７％。可见，多糖提取浓缩液与乙醇体积比为１∶４时，更有利于蕲山药多糖的提取。
　　２．４ｐＨ值对蕲山药多糖提取率的影响
　　如图４所示，在所给的ｐＨ值范围内，蕲山药多糖提取率为１．５７％～２．２８％，平均１．８６％，试验结果表明ｐＨ值对蕲山药多糖提取率的影响波动不大。试验时，蕲山药研磨物水溶液ｐＨ值约为６．５，综合考虑，采用水提取法浸提蕲山药多糖以ｐＨ值为７．０较好。
　　２．５蕲山药多糖提取工艺优化
　　根据上述提取温度、料液比、浓缩液与乙醇的体积比和ｐＨ值的单因素试验结果，进行Ｌ２５（５６）正交试验和极差分析。结果表明（表２、３），提取温度对蕲山药多糖的影响最为显著，其次是料液比，影响较小的是ｐＨ值，综合比较，蕲山药多糖提取的最优工艺条件为提取温度９０℃，料液比１∶１２，浓缩液与乙醇的体积比１∶４，ｐＨ值７．０，与单因素试验结果一致。进一步的验证试验证实，在此优化工艺条件下，蕲山药多糖的平均提取率为６．９３％，显著高于其他配比。
　　３结论与讨论
　　目前，有关山药多糖提取的报道较多，常用的方法是溶剂浸提，所使用的多糖提取溶剂主要是水、稀酸、稀碱和二甲亚砜等［３，４，７，９］。二甲亚砜虽然是一种提取多糖的良好溶剂，但价格昂贵，且对人体有害，实际使用上受到极大的限制；用稀酸稀碱提取多糖，也可以获得较高的多糖提取率，但提取过程中酸碱对多糖的降解效应，使得多糖的生物活性有所降低。相比较而言，用水提取多糖成本低，不破坏生物活性，方便实用且安全性高。
　　研究表明，山药多糖提取率的高低受多种因素的影响，这些因素包括提取溶剂的种类及其用量、提取温度和ｐＨ值等，并且不同的山药品种所需的多糖提取工艺不同［４］。该试验采用水提取法浸提蕲山药多糖，单因素试验和正交试验的结果都证实，提取温度对蕲山药多糖的提取影响最为显著，其次是料液比，影响较小的是ｐＨ值，在提取温度９０ ℃、料液比1∶１２、浓缩液与乙醇的体积比１∶４和ｐＨ值７．０的优化条件下，蕲山药多糖的提取率高达６．９３％，而采用水提取法浸提淮山药等其他山药的多糖提取率仅为０．２５％～３．７０％［７，９］。可见，上述基于水浸提的蕲山药多糖提取工艺，对于蕲山药多糖的开发和应用研究具有一定的借鉴作用。
　　据《本草纲目》记载：蕲山药“甘，温平无毒”，有“益肾气，健脾胃，止泻痢，化痰涎，润皮毛”之功效。多糖是山药的主要活性成分，蕲山药的独特功效是否与其较高的多糖含量相关，其作用机理有待进一步研究。
　　
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