桂花叶多糖提取工艺的优化

来源:用户上传      作者: 林志銮,陈培珍,王燕萍,焦龙,温玉云,陈蓓

　　摘要：以水为溶剂提取桂花（Ｏｓｍａｎｔｈｕｓ ｆｒａｇｒａｎｓ）叶多糖，以多糖含量为指标，考察提取时间、提取温度、水料质量比对多糖提取率的影响，设计单因素试验和Ｌ９（３４）正交试验优化提取工艺。结果表明，最佳提取条件为水料质量比６０∶１、提取温度９０ ℃、提取时间４ ｈ，在此条件下桂花叶多糖的提取率为１１．３５％。
　　关键词：桂花（Ｏｓｍａｎｔｈｕｓ ｆｒａｇｒａｎｓ）；多糖提取；正交试验；提取工艺
　　中图分类号：Ｒ２８４．２；Ｓ６８５．１３ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）05－0986-03
　　
　　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｒｏｍ Ｏｓｍａｎｔｈｕｓ ｆｒａｇｒａｎｓ Ｌｅａｖｅｓ
　　
　　ＬＩＮ Ｚｈｉ－ｌｕａｎａ，ｂ，ＣＨＥＮ Ｐｅｉ－ｚｈｅｎａ，ＷＡＮＧ Ｙａｎ－ｐｉｎｇｂ，ＪＩＡＯ Ｌｏｎｇｂ，ＷＥＮ Ｙｕ－ｙｕｎｂ，ＣＨＥＮ Ｂｅｉｂ
　　（ａ． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｇｒｅｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ；
　　ｂ． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｗｕｙｉ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｗｕｙｉｓｈａｎ ３５４３００， Ｆｕｊｉａｎ， Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ｗａｓ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｆｒｏｍ Ｏｓｍａｎｔｈｕｓ ｆｒａｇｒａｎｓ ｕｓｉｎｇ ｗａｔｅｒ ａｓ ｅｘｔｒａｃｔａｎｔ． Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｅｘｔｒａｃｔｉon ｔｉｍｅ， ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｏ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｅｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｔｅｓｔｓ ａｎｄ Ｌ９（３４） ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ａｓ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｘｔｒａｃｔｉon ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｆｏｒ ４ ｈ ｕｎｄｅｒ ９０ ℃ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｏ ｍａｔｅｒｉａｌ ６０∶１． Ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ｗａｓ １１．３５％ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅｓｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｏｓｍａｎｔｈｕｓ ｆｒａｇｒａｎｓ； ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ； ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ； ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
　　
　　近年来，植物、海洋生物及菌类等来源的多糖已作为有生物活性的天然产物中的一个重要类型出现，多糖所具有的抗肿瘤、免疫、抗凝血、降血糖和抗病毒等多种生物活性、毒副作用小和不易造成残留等优点越来越受到重视［１－３］，植物多糖的提取、功能等成为新的研究热点［４，５］，目前已报道有马尾藻多糖［６］、玫瑰花多糖［７］、沙棘叶多糖［８］、绿茶多糖［９］等。桂花（Ｏｓｍａｎｔｈｕｓ ｆｒａｇｒａｎｓ Ｌｏｕｒ．）又名木犀、九里香、金栗，是我国十大传统名花之一，富含蛋白质、脂肪、碳水化合物等，被称为“全营养食品”［１０］。本研究采用正交试验法，对桂花叶多糖的提取工艺进行了优化，为桂花叶多糖的开发利用提供一定依据。
　　１ 材料与方法
　　１．１ 材料和仪器
　　桂花叶来自福建武夷山地区，自然晒干，烘干至恒重备用。葡萄糖、苯酚、硫酸、无水乙醇、石油醚、氯仿和正丁醇均为分析纯。紫外可见分光光度计ＵＶ－２５５０（日本岛津），恒温水浴锅（常州国华电器有限公司），分析天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司），真空干燥箱（上海精宏实验设备有限公司），自动纯水蒸馏器（上海嘉鹏科技有限公司），微型植物粉碎机（天津市泰斯特仪器厂）。
　　１．２ 试验方法
　　１．２．１ 桂花多糖的提取工艺流程 桂花干叶→粉碎、过６０目筛→乙醇索氏提取回流至无色→残渣晾干→水浴浸提４ ｈ→减压过滤→Ｓｅｖａｇｅ法脱蛋白→剧烈振荡→静置分离→浓缩至１５ ｍＬ左右→乙醇沉淀→减压过滤→丙酮溶剂洗涤３次→低温干燥→桂花多糖（备用）。
　　１．２．２ 葡萄糖工作曲线的制作 采用苯酚－硫酸法［１１，１２］，称取葡萄糖０．０２０ ｇ于１００ ｍＬ容量瓶中加入蒸馏水定容，即为0.2 ｍｇ／ｍＬ葡萄糖标准溶液。取２．０ ｍＬ蒸馏水作为空白样，依次取０．４、０．８、１．２、１．６、１．８、２．０ ｍＬ葡萄糖标准溶液，用蒸馏水补足至２．０ ｍＬ，在７个样品中均加入１．０ ｍＬ ６％的苯酚，５．０ ｍＬ ９８％的浓Ｈ２ＳＯ４，静置１０ ｍｉｎ后摇匀，室温放置２０ ｍｉｎ，定容到２５ ｍＬ。然后测定４９０ ｎｍ波长处的吸光度。葡萄糖在０．０１６～０．１６０ ｍｇ／ｍＬ时浓度（Ｘ）和吸光度Ａ４９０ ｎｍ（Ｙ）呈良好的线性关系Ｙ＝８．８２０ １２Ｘ－０．１３０ ００，Ｒ＝０．９９９ ７。
　　１．２．３ 单因素试验 准确称取０．５００ ｇ桂花叶粉末，按１．２．１工艺流程提取多糖，设计单因素试验考察提取温度、提取时间和水料质量比对多糖提取率的影响。各因素水平设置如下：浸提温度，６０、７０、８０、９０、１００ ℃ ５个水平；浸提时间，２、３、４、５、６ ｈ ５个水平；去离子水做为溶剂，水料质量比分别为４０∶１、５０∶１、６０∶１、７０∶１、８０∶１。
　　１．２．４ 正交试验 在单因素试验的基础上确定正交试验工艺参数范围，通过正交试验确定最佳提取工艺条件，正交试验因素与水平设计见表１。
　　１．２．４ 总还原糖含量的测定 根据１．２．２的方法测定所得提取液中桂花叶多糖的含量并计算多糖提取率。多糖提取率＝提取所得多糖的质量／原料干重×１００％。
　　２ 结果与分析
　　２．１ 单因素试验结果
　　２．１．１ 提取时间对多糖提取率的影响 桂花叶多糖的提取率随着提取时间的延长而升高（图１），２～４ ｈ时提取率随时间的延长升高较快，４ ｈ后提取率的增加速度变慢。
　　２．１．２ 水料质量比对多糖提取率的影响 随着提取溶剂的增加，桂花叶多糖的提取率不断升高（图２），水料质量比为４０∶１～６０∶１时提取率随提取溶剂的增加升高较快，之后再增加提取溶剂，提取率的升高不明显，且添加过多提取剂不利于后期的浓缩纯化。
　　２．１．３ 浸提温度对多糖提取率的影响 桂花叶多糖的提取率先随着提取温度的升高而升高，６０～８０ ℃时提取率升高较快，９０ ℃时提取率达到最高，之后随着温度的增加提取率明显下降。可能的原因是多糖在温度过高时会降解。
　　２．２ 正交试验结果
　　正交试验结果见表２，由极差分析可知，各因素对桂花叶多糖提取率的影响为水料质量比＞提取温度＞提取时间。最佳试验组合为Ａ３Ｂ２Ｃ２，即水料质量比为６０∶１，提取温度为９０ ℃，提取时间为４ ｈ。精确称取桂花叶粉末０．５００ ｇ，按照上述优化的条件提取多糖，重复５次，进行验证试验，所得桂花多糖提取率为１１．３５％，与正交试验组合Ａ３Ｂ３Ｃ２所得提取率相同，高于其他试验组合。分析Ａ３Ｂ３Ｃ２与Ａ３Ｂ２Ｃ２提取率没有明显差异的原因，可能是各因素中提取时间对多糖提取率的影响最小，且单因素试验结果显示，在其他条件相同的情况下，提取４ ｈ与５ ｈ提取率差异不显著，因此，确定最佳工艺的提取时间为４ ｈ。

　　３ 结论
　　本试验以桂花叶为原料，以水为溶剂提取多糖，考察了各因素对多糖提取率的影响，通过单因素试验和正交设计确定了桂花叶多糖的最佳提取工艺条件为提取温度９０ ℃、提取时间４ ｈ、水料质量比６０∶１，此条件下多糖提取率为１１．３５％，为桂花叶多糖的进一步开发与利用奠定了一定的基础。
　　参考文献：
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