麦冬多糖的提取工艺优化及其抗氧化活性分析

82

圆园19年10月第40卷第19期

云oodResearchAndDevelopment食品研究与开发基础研究

麦冬多糖的提取工艺优化及其抗氧化活性

分析

王莹1，王华2，赵丽1，李屿君1

渊1.江苏农牧科技职业学院动物药学院袁江苏泰州225300曰2.南京理工大学泰州科技学院药学院袁

江苏泰州225300冤

摘

要：以麦冬为原料袁通过水提醇沉法从麦冬中提取可溶性多糖袁并以多糖得率为指标袁研究液料比尧提取时间尧乙

醇用量以及提取温度等因素的影响袁在此基础上通过二次通用旋转设计优化麦冬多糖的提取工艺遥结果表明院10g麦冬粉末袁当液料比为8颐1渊mL/g冤尧乙醇用量65mL尧提取温度为80益尧提取时间为1.7h时袁麦冬多糖的得率达到20.17%遥麦冬多糖对DPPH自由基具有较好的清除能力袁清除能力随着麦冬多糖质量浓度的增加而增强袁当麦冬多糖浓度达到100mL/g时袁麦冬多糖对DPPH自由基的清除率达到63.78%袁且趋于稳定遥关键词：麦冬曰多糖曰提取曰工艺曰抗氧化

OptimizationofExtractionProcessofPolysaccharidefromLiriopespicataand

WANGYing1袁WANGHua2袁ZHAOLi1袁LIYu-Jun1

225300袁Jiangsu袁China冤AnalysisofItsAntioxidantActivity

渊1.DepartmentofPharmacy袁JiangsuAnimalHusbandryandVeterinaryScienceCollege袁Taizhou225300袁Jiangsu袁China曰2.SchoolofPharmaceuticalSciences袁TaizhouInstituteofSci.&Tech.袁NJUST.袁Taizhou

粤遭泽贼则葬糟贼：UsingLiriopespicataasrawmaterial，solublepolysaccharideswasextractedfromLiriopespicataby

liquidratio，extractiontime，ethanoldosageandextractiontemperaturewerestudied.Onthisbasis，theextractionprocessofpolysaccharidesfromLiriopespicatawasoptimizedbyquadraticgeneralrotationdesign.toliquidwas8颐1（mL/g），theamountofethanolwas65mL，theextractiontemperaturewas80益andthe2-picryl-hydrazyl（DPPH）.ThescavengingcapacityofLiriopespicatapolysaccharideincreasedwiththeincreaseofitsmassconcentration.WhentheconcentrationofLiriopespicataspolysaccharidereachedtendedtobestable.

waterextractionandalcoholprecipitation.Withtheyieldofpolysaccharidesastheindex，theeffectsofmaterial-TheresultsshowedthattheyieldofLiriopespicatapolysaccharidereached20.17%，whentheratioofmaterialextractiontimewas1.7hour.Liriopespicatapolysaccharidehadagoodscavengingcapacityfor1，1-dipheny1-100mL/g，thescavengingrateofDPPHfreeradicalsbyLiriopespicatapolysaccharidereached63.78%，and运藻赠憎燥则凿泽：Liriopespicata；polysaccharide；extraction；technology；antioxidant

引文格式院

王莹袁王华袁赵丽袁等.麦冬多糖的提取工艺优化及其抗氧化活性分析[J].食品研究与开发袁2019袁40渊19冤院82-87

WANGYing袁WANGHua袁ZHAOLi袁etal.OptimizationofExtractionProcessofPolysaccharidefromLiriopespicataandAnalysisofItsAntioxidantActivity[J].FoodResearchandDevelopment袁2019袁40渊19冤院82-87

基金项目院江苏农牧科技职业学院横向课题配套项目渊11710119013冤作者简介院王莹渊1983要冤袁女渊汉冤袁讲师袁硕士袁研究方向院天然药物提取遥

基础研究

王莹袁等院麦冬多糖的提取工艺优化及其抗氧化活性分析

麦冬为多年常青草本植物袁生长在温暖湿润的地方袁主要分布在广东尧广西尧福建尧台湾尧浙江尧江苏等地遥麦冬作为养阴润肺的上品袁不仅具有抗疲劳尧清除自由基袁提高细胞免疫功能以及降血糖的作用袁还具有催眠尧抗心律失常尧促进胰岛细胞功能恢复等作用遥麦冬的主要化学成分有甾体皂苷尧多糖尧氨基酸等[1-2]遥麦冬多糖作为麦冬的主要活性成分之一袁具有耐缺氧尧降血糖尧抗炎尧抗肿瘤尧抗氧化等多种药理作用袁广泛应用于食品尧医药尧化妆品等领域

[3-9]

遥目前袁已有文

献报道袁麦冬多糖对四氧嘧啶所致糖尿病小鼠有降血糖作用并能改善小鼠的耐糖力袁并且可提高长期负荷训练大鼠的免疫功能袁抑制过氧化损伤和糖原的耗竭袁具有良好的开发前景[10-11]遥由此可见袁寻找一种经济合适的麦冬多糖的提取方法至关重要遥目前袁已有学者采用水提醇沉法提取多糖袁利用响应曲面法和正交设计法优化襄麦冬多糖和山麦冬多糖的工艺参数[12-13]袁但鲜有采用二次通用旋转设计优化广东麦冬多糖的提取工艺以及抗氧化能力的报道遥本文以广东麦冬为原料袁采用水提醇沉法提取多糖袁以苯酚-硫酸法测定提取物中多糖的含量袁采用二次通用旋转组合设计优化提取工艺袁并研究麦冬多糖的抗氧化活性袁为广东麦冬多糖的开发和利用提供参考依据遥1

1.1材料与方法

材料材料院与产试剂

自广东省经炮制过的麦冬原料袁60益下

真空干燥袁经多功能粉碎机粉碎袁过20目筛袁所得麦冬粉末密封贮藏袁备用遥

葡萄糖对照品尧苯酚渊分析纯冤院国药集团化学试剂有限公司曰无水乙醇渊分析纯冤院无锡灵达化工有限公司1.2曰硫酸渊分析纯冤院无锡市佳妮化工有限公司司HK-02A仪器与设多功备

遥能粉碎机院上海烨昌食品机械有限1800PC-DS2曰HH-1数显限公司曰DZF-6050紫外恒温可水真空见分浴锅院国华电器有限公司曰UV-公

干光光燥箱度计院上院上海海越美众谱仪器达仪器设备有有限公司曰SHZ-D芋循环水式真空泵院河南省予华仪器有

限公司曰LE204E电子天平院梅特勒-托利多有限公司遥1.3.11.3方精葡萄糖法

密称取标准葡萄糖曲线对的照绘品制13.2mg袁加蒸馏水溶解袁

定容至25mL袁精密吸取0.00渊空白冤尧0.20尧0.40尧0.60尧

0.805尧1.00mL上述溶液于10混%合均苯酚水匀袁溶20液益袁5放置mL浓30硫min酸mL袁袁容在蒸量馏瓶中袁分别加1mL490水nm定容处至测刻定吸度线光

袁83

度[14]袁以吸光度值对葡萄糖溶液浓度绘制标准曲线袁进行线性回归得葡萄糖标准曲线方程袁见图1遥

0.60.5y=0.0057x+0.2722

0.4R2=0.9966

0.30.20

10

葡萄糖20

浓30

度渊/滋g/mL40

冤

50

60

图1葡萄糖标准曲线Fig.1Standardcurveofglucose

1.3.2准确麦冬称多取糖10的g提干取燥及的测麦定

冬粉末于250mL烧杯

中袁按照一定的液料比加入蒸馏水袁热水浸提袁抽滤袁收集滤液袁将滤液浓缩至10mL后加入足量95%乙醇袁静置袁待多糖全部沉降袁抽滤袁滤饼经真空干燥即得麦冬多糖遥

将麦冬多糖用适量蒸馏水溶解后定容至250mL袁5准确移取1.00mL多糖溶液于250mL容量瓶中袁加入

30%min苯酚水袁在490溶液nm1mL处测尧浓定吸硫酸光5度mL袁袁定容葡萄糖袁摇匀后标准放置线进行分析计算袁从而得出麦冬多糖通得率过遥

曲A麦冬多糖得率/%=4900.005-0.27272m伊10-3伊250伊250伊100式中院m为麦冬粉末的质量袁mg曰A溶液的吸光度曰前一个250为稀释490为稀释后的倍数曰后一个

1.3.3250多糖为麦取麦冬适冬多量多糖干糖溶燥的液体积的抗氧麦冬化袁多性mL糖作遥

袁配用制试验120mg/L麦冬多糖水溶液袁备用遥

20尧40尧60尧80尧100尧

采用DPPH法[15-18]袁准确移取0.20mL不同浓度的

0.15麦冬多mmol/L糖提取液的DPPH于比色甲管醇中溶袁加液入袁预摇先匀配后置好的暗处放置

4mL

30吸光min度袁A以袁样同时品测溶定剂样为品空溶白液袁测在定其在515nm515处的nm吸光波度长处

A及DPPH甲醇溶液在515nm处的吸光度A0次遥

1袁每个样品重复3清除率/%=[1-A-AA1

0]伊100

2

结果与分析

2.1.12.1单液因取料素5比试验

称份对质麦量冬为多10糖得率g的麦的影响

冬粉末袁按液料比为

王莹袁等院麦冬多糖的提取工艺优化及其抗氧化活性分析

基础研究

484

浴颐浸1尧提6颐1.51尧8h颐袁1滤尧10液浓颐1尧缩12至颐110渊mL/gmL袁冤加加入入蒸50馏mL水95袁70%乙益水醇

进行醇沉袁结果见图2遥

24201612840

4颐1

6颐1

液料比8渊颐/1

mL/g冤

10颐1

12颐1

图2液料比对多糖得率的影响

Fig.2Effectofratiosofwatertomaterialsonextractionyieldof

polysaccharides

由图2可知袁当液料比在4颐1渊mL/g冤~8颐1渊mL/g冤范围内时袁随着溶剂体积的增大袁麦冬多糖的得率显著上升曰溶剂体积继续增大时袁麦冬多糖得率趋于稳定遥这是因为蒸馏水用量越大袁水中麦冬多糖浓度相对就越低袁麦冬细胞内外多糖浓度差越大袁传质推动力越大袁麦冬多糖就越容易浸出[19]遥2.1.2称提取取5时间份质对量麦为冬多10糖g得率的麦的影响

冬粉末袁按液料比

别8颐浸1渊提mL/g0.5冤尧加1尧入蒸1.5尧2馏尧2.5水袁h置袁于醇70沉时益加的入恒温50水mL浴锅95中%乙分

醇袁结果见图3遥

2320171411850.5

1.0

提取1.5

时间/h

2.0

2.5

图3提取时间对多糖得率的影响

Fig.3Effectoftimeonextractionyieldofpolysaccharides

由图3可知袁随着提取时间的增多袁多糖的得率逐步升高袁这是由于当提取时间较短时袁多糖还未充分提取出来袁当提取时间为2h时袁多糖得率最高袁继续提取袁多糖得率几乎不变遥

2.1.3分别乙醇称用量取5对份麦质冬量多为糖10得率g的的影响

麦冬粉末袁按液料比

提8颐1.51渊mL/gh袁醇冤沉加时入蒸分别加馏水入袁置40于尧5070尧益60的尧70恒尧温80水mL浴锅95中%乙浸

醇袁结果见图4遥

由图4可知袁随着乙醇用量的增多袁麦冬多糖水提

25201510540

50

乙醇用量60

/mL

70

80

图4乙醇用量对多糖得率的影响

Fig.4Effectofethanolcontentoftheyieldofpolysaccharides

液的乙醇浓度不断增加袁多糖得率逐步升高袁当乙醇用量超过60mL时袁多糖得率趋于稳定袁这表明采用被60沉mL降乙遥

醇进行醇沉时袁水提液中的大部分多糖已经

2.1.4称提取取5温度对份质量麦为冬多10糖g得率的麦的影响

冬粉末袁按液料比

8的颐恒1渊温mL/g水冤浴锅加入蒸中提馏取水1.5袁分别置h袁醇于沉时50加尧60入尧7050尧80mL尧9095益%

乙醇袁结果见图5遥

2220181614

50

60

提取温度70/益

8090

图5提取温度对多糖得率的影响

Fig.5Effectoftemperatureonextractionyieldofpolysaccharides

由图5可知袁随着温度的升高袁麦冬多糖的得率逐步增大遥当温度由50益上升至80益时袁多糖得率上升明显袁当温度超过80益时袁多糖得率上升趋势趋缓遥温度越高袁多糖分子扩散速度加快袁相同提取时间内袁多糖得率越高[20]遥

2.22.2.1二设计次通因用素和旋转水组平

合设计优化试验分析

综合考虑单因素试验结果袁应用二次通用旋转组合设计法对提取工艺进行分析并优化遥通过DataProcessing表见表员遥

System软件设计试验袁分析因素及水平编码2.2.2麦二冬次多通糖用提旋取转的组二合次设计通用试验旋转优组化结果合设计与分试验析结

果见表2遥方差分析表见表3遥

试验号根据多项式回归方程Y=b移XXiii袁结合试验结果计算出拟合方程的0+移bi各+移项bijXiXj系数袁

+

基础研究

王莹袁等院麦冬多糖的提取工艺优化及其抗氧化活性分析

表1二次通用旋转组合设计法分析的因素和水平Table1Factorsandlevelsofquadraticgeneralrotaryunitized

design

因素

水平X1乙醇X用量/mL渊2液mL/g料比冤

/X3提取X温度/益4提取时间/h-2-1

050406064颐11

1708颐颐1160500.5702801012颐颐11801.5902.52表2二次通用旋转组合设计试验方案及结果

Table2Experimentaldesignandresultsofquadraticgeneral

rotaryunitizeddesign

试验号XXXXY多糖得率/%121112311131419.99411-11

-15161-11

-1-1117.6716.261115.9216.517181-1-11

-1109

-11

-1-1-1-1116.8517.0511-111116.2517.4412-11-11

-113-1114-11-1-1115.3514.0515-1-11116.1318.0416-1-1-11

-117-1-118-2-1-1116.8615.4919200-113.1215.33200-20000018.7321017.2122022300-20

00

15.6424002025000015.2720.1826000-214.1627000219.0428000019.8229000019.75300000019.5731000019.240000019.160019.0519.4285

表3试验结果方差分析Table3Varianceanalysisofresults

变异来源平方和

自由度均方偏相关F值

PXX111.7800.0104019.355X224.522111.78810.01040-0.0220.60740.008730.0070.9285311.2618124.5220.740719.46280.00047XX4

13.4094111.2618-0.6320.59887X1210.6428.937770.0040.0087X2

219.98777.46824113.4094-0.7050X32119.9877-0.519615.863X42

17.95017.46824-0.68695.927220.00190.0271X1X20.8643117.9500.2028314.24601XX30.705910.864-0.1830.68640.0017X1X40.012610.70593-0.02490.5640.4196X2XX30.189110.01260.09645000.4650.92312X240.11220.912210.1891-0.07440.0090.15060.70533X4回归剩余95.613020.15921410.11220.9122F00.08920.76922=5.4200.208310.723180.4070.00144失拟19.6328166.8290误差0.52762101.26051.96302F1=22.326180.0001总和115.77293060.0879得到回归方程院Y=19.43000垣0.70083X1.0101原0.02083X2垣0.0270.511500483XXX3321X4原垣垣0.7920.6850.108752900XXX4422X垣原3原0.2320.6840.0835079XX121X2原原0.2100.8360004XX221X3原

原由表3可知袁在单因素试验中75袁X只2X有4垣0.238液料比75渊XX3X4遥

个因素的效果不显著袁剔除琢=0.10的不显著项后[21-24]2冤这

袁显著项的各个系数都可由表而知袁得到得率对试验因素的回归方程院Y=19.43000垣0.70083X0.68500XX1412原0.83604X22原垣0.5111.0100483XX332垣0.79229X42遥

原0.68479原2.3根单据试验因素分结果析

对单因素进行效应分析袁结果见表

4及图6遥

表4单因素效应分析

Table4Effectanalysisofsinglefactor

水平X-2.00015.2891X-1.500016.0862X15.3643X4-1.000016.8380-0.500018.044017.549016.746014.8910.000018.908018.594017.908016.62000.500019.430019.221018.797017.95301.000019.609019.430019.430018.88901.500019.4460019.221019.808019.43002.0000018.94018.594019.930019.574019.323018.0930017.549016.0860019.796019.4080018.675017.6310086

X1

王莹袁等院麦冬多糖的提取工艺优化及其抗氧化活性分析

X2

X3

X4

基础研究

20191817161514

-2-1.5-1-0.5

水平

00.511.52

图6各单因素与多糖得率的关系

Fig.6Relationshipofsinglefactorsandyieldofwatersolublepolysaccharide

由表4和图6可知袁提取时间影响得率变化最大袁然后依次是提取温度和乙醇用量袁液料比最小遥

当试验水平为0.5000时袁即提取时间为1.75h时袁多糖的得率最高袁当提取时间继续延长袁多糖得率呈现下降趋势遥因为热水提时间过长时袁多糖的组分则比较容易降解袁使分子内和分子间的氢键等弱相互作用力失效加剧降解袁造成得率下降[21]遥

乙醇用量的试验水平在0.5000时达到最高袁此时乙醇用量为65mL遥继续增加乙醇用量时袁多糖得率降低遥

当提取温度的试验水平为1.0000时袁即提取时温度设置为80益袁麦冬多糖的得率达到最高遥当温度继续增加时袁多糖的耐热性较差容易降解[17]袁使得得率下降遥

多糖从麦冬中溶出是一个由浓度差推动的扩散过程[22]袁在理论上讲袁水提时加入的蒸馏水越多袁多糖就越容易扩散遥然而除了多糖扩散的因素之外袁也受细胞组织的影响遥由于后续醇沉步骤中袁为节省乙醇用量袁需要将多糖的水提液浓缩袁因此过大的溶剂体积会对试验造成不便袁所以液料比选8颐1渊mL/g冤较适宜遥2.4优化与验证

由试验结果可知袁在试验中不但存在着单因素效

应袁而且还有因素间的相互作用遥综合考虑试验中一些条件限制袁比如热水提取时加入蒸馏水的量不宜过大尧提取温度不宜过高等袁需要对本文中回归模型再进行更深一步的研究遥采用频数分析法分析此模型确定最优良的工艺条件袁结果见表5遥

表5各变量取值的频数分布

Table5Probabilitydistributionofvariables

X1次数10303012

0.53700.09800频数0.00000.12200.36590.36590.1463

次数2140210

0.00000.07900X2频数0.00000.25610.48780.25610.0000

次数0223620

0.87800.09204

X3频数0.00000.04880.26830.43900.2439

次数10323010

0.48800.09500X4频数0.00000.12200.39020.36590.1220

水平-2.0000-1.00000.00001.00002.0000加权数标准误差95%置信区间提取条件

0.345耀0.72863.45耀67.28-0.155耀0.1557.69耀8.310.698耀1.05876.98耀80.580.302耀0.6741.651耀1.837由表5可知袁麦冬多糖的最优提取条件为院乙醇用量区间为63.45mL耀67.28mL尧液料比区间为7.69颐1渊mL/g冤耀取时间区间为1.651h耀1.837h遥在此范围内袁考虑到实际的可操作性袁结合单因素效应分析结果袁将最佳工8.31颐1渊mL/g冤尧提取温度区间为76.98益耀80.58益尧提

艺条件定为院乙醇用量65mL尧液料比为8颐1渊mL/g冤尧提取温度为80益尧提取时间为1.7h袁在最佳条件下袁麦冬多糖理论得率为20.29%遥

通过验证得到麦冬多糖得率为20.17%袁和理论值较为接近袁表明本文拟合得到的回归方程能够较好

基础研究

的应用于麦冬多糖的提取遥

王莹袁等院麦冬多糖的提取工艺优化及其抗氧化活性分析

药,2018,49(2):477-488[3]

87

2.5麦冬多糖物DPPH自由基清除能力

8070605040302010曹爽,付绍智,王永多,等.麦冬多糖药理作用研究进展[J].安徽农业科学,2015,43(28):63-66

麦冬多糖对DPPH自由基的清除作用结果见图7遥

[4]Miyata,T.Pharmacologicalbasisoftraditionalmedicinesandhealth

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supplementsascuratives[J].Journalofpharmacologicalsciences,

[5]张力妮,张静,孙润广,等.麦冬多糖的修饰及其抗氧化活性与空间结构的研究[J].食品与生物技术学报,2014,33(1):27-33[6]王昭晶,罗巅辉.麦冬水溶性多糖OPA的分离纯化及其抗氧化

020

40

麦冬多60

糖浓度渊/80

mg/mL冤

100

120

图7麦冬多糖对DPPH自由基的清除作用

Fig.7ScavengingeffectofLiriopespicatapolysaccharideonDPPH

freeradicals

试验结果表明袁麦冬多糖对DPPH自由基具有一定的清除能力袁且清除能力与麦冬多糖浓度呈现明显的量效关系袁即随着麦冬多糖浓度的增加其清除DPPH达到100自由mg/mL基的能力时袁也麦在冬逐渐增多糖对加DPPH遥当麦自冬由多基的糖浓清度除

率达到63.78%袁且趋于稳定遥3

结论

本文采用二次通用旋转组合设计有助于克服二次回归正交设计的缺陷袁即二次回归预测值依赖于试验点在因子空间中的位置袁不能根据预测值直接寻找最优区域袁减少了误差的干扰袁从而易于得到组合较优的提取条件遥最终确定最佳提取工艺条件为院10g麦冬粉末袁乙醇用量65mL尧液料比为8颐1渊mL/g冤尧提取温度为80益尧提取时间为1.7h袁麦冬多糖得率为20.17%遥麦冬多糖对DPPH自由基的清除能力随着麦冬多糖浓度的增加而增强袁当麦冬多糖浓度达到100mg/mL时袁对DPPH自由基的清除率达到63.78%袁且趋于稳定遥

目前袁麦冬多糖的提取方法袁除了水提醇沉法袁还有酶提取法尧微波提取法袁酶提取法提取条件较温和袁可明显提高植物成分的提取效率袁但成本较高[25]

遥微波

超声法能够提升释放多糖的速度袁缩短提取时间袁但是超声时间过长多糖会发生降解袁影响多糖的得率[12]遥水提醇法成本较低袁提取方法简单方便袁适合于大规模生产袁因此袁研究水提醇沉麦冬多糖的最佳工艺参数和抗氧化活性可为今后深入研究和开发利用麦冬多糖提供参考遥参考文献：

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小

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化超声辅助提取山麦冬

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取的工艺优化及抗氧化活

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清除DPPH自由基活

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酸的提取工艺及其抗

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优化水溶性银杏叶多糖提取

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天椒中辣椒碱类物质的

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收稿日期：2019-05-31