丹参多糖提取工艺研究
Extraction of Polysaccharide in Root of Salvia miltiorrhiza
DOI: 10.12677/HJCET.2016.66018, PDF, HTML, XML, 下载: 2,618  浏览: 5,623 
作者: 宋乃建:渭南师范学院化学与环境学院,陕西 渭南
关键词: 丹参多糖提取Salvia miltiorrhiza Polysaccharide Extraction
摘要: 以丹参为原料,水为提取剂,采用微波辅助法提取丹参多糖。通过控制单因素作用时间、功率、温度、液料比,再结合正交实验对提取丹参多糖的工艺条件进行优选,从而得出采用微波辅助法提取丹参的最佳工艺:超声功率350 W、微波时间120 s,超声温度80℃、液料比25:1,此时丹参多糖提取率可达84.556 mg/g。
Abstract: The polysaccharide in root of Salvia miltiorrhiza was extracted with water with the aid of microwave. Through single factor experiment and orthogonal experiment, the optimal process parameters were obtained: microwave time 120 s, ratio of liquid to material 25:1, microwave power 350 W, microwave temperature 80˚C. Under the optimal conditions, the extraction rate was 84.556 mg/g.
文章引用:宋乃建. 丹参多糖提取工艺研究[J]. 化学工程与技术, 2016, 6(6): 134-138. http://dx.doi.org/10.12677/HJCET.2016.66018

1. 引言

丹参是常用的活血化瘀药,广泛用于冠心病、心绞痛和脑血管病的治疗 [1] ,其多糖具有调节免疫系统、抗氧化衰老等作用 [2] 。丹参多糖的提取方法有诸多报道,提取方法也不尽相同,常规丹参多糖的提取通常“水提醇沉”的方法,以水作为提取剂,采用回流提取,回流时间在70~90 min,多糖产率在8.5%~10.8% [3] [4] [5] [6] [7] 。但这种工艺耗时较长,生产效率较低。为了加快多糖的溶出速度,本文在传统多糖提取的工艺上,增加了微波作用,在保持相对较高的多糖提取率前提下,缩短生产过程,提高生产效率。

2. 实验部分

2.1. 材料、药品和仪器

丹参(产地河南);蒽酮(天津科密欧化学试剂有限公司,AR);葡萄糖标准品(大连美仑生物技术有限公司,AR);浓硫酸(西安三浦化学试剂有限公司,AR)。

YF-150粉碎机(永历制药机械有限公司);WF-5000微波快速反应系统(湖南赫西仪器装备有限公司);KQ-250B超声波清洗器(南京易普易达科技发展有限公司);UV-2500可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司);DZF-6030电热恒温鼓风干燥箱(常州奥华仪器有限公司),循环水式真空泵(常州奥华仪器有限公司);恒温水浴锅;梅特勒BT25电子天平等。

2.2. 试验方法

将丹参切块,在70℃温度下烘干5 h,经粉碎机粉碎后,以水为提取剂,将设定好的液料比(mL/g)加入锥形瓶,将其放进超声清洗仪中,设置频率为100 KHz,进而在一定的工艺条件下进行提取、抽滤,之后将滤液收集起来后放到锥形瓶中,从锥形瓶中量取出1.00 mL滤液,将其稀释1000倍加入到10 mL磨口试管中,先加入0.90 mL水,静置后,再加入4.00 mL硫酸蒽酮溶液至显色,最后于100℃沸水浴中加热10~15 min后,冷却至25℃,充分摇匀后作为待测样品。

可见分光光度计最大吸收波长确定为620 nm,在此波长下,以葡萄糖标准试剂,测定分光光度计的标准吸收曲线如图1所示。由此标准曲线,得出丹参多糖提取率的计算式为

式中:A-多糖溶液的吸光度;250-稀释的倍数;V-多糖溶液的体积;m-丹参粉质量(g)。

3. 结果与讨论

3.1. 单因素试验及分析

3.1.1. 微波时间对提取率的影响

称取1.0000 g丹参粉5份,将微波温度固定在70℃,液料比固定在25:1 (mL/g),微波功率为300 W

工艺条件下,在微波时间为60 s、90 s、120 s、150 s、180 s的条件下进行试验,结果见表1

表1可知,伴随着微波时间的延长,提取率呈现先上升后下降的趋势,提取率达到最大时,微波时间为120 s。这是因为在一定时间的微波作用下,有益于多糖的提取,但时间太长多糖类物质的原有结构被破坏,多糖水解从而降低了提取率。故选时间120 s为宜。

3.1.2. 微波功率对提取率的影响

分别称取1.0000 g丹参粉5份,控制液料比25:1 (mL/g),微波温度为80℃,微波时间为120 s,在微波功率为150 W、250 W、350 W、450 W、550 W条件下进行试验,结果见表2

表2可知,多糖的提取率随着微波功率的增加开始先增大然后又减小,当提取率达到最佳时,微波功率为350 W。这是因为细胞膜破碎程度与分子运动的剧烈程度成正比,刚开始微波功率太小时,分子运动的剧烈程度太小,造成提取率不高;与此同时,当功率增大时,提取率升高;由于存在其它物质,与多糖之间存在竞争,使得多糖提取率降低。故选微波功率350 W为宜。

3.1.3. 液料比对提取率的影响

称取1.0000 g丹参粉5份,使微波功率控制在350 W,微波温度控制在80℃,微波时间控制在120 s下,以液料比15:1、20:1、35:1、40:1、45:1 (mL/g)进行试验2.2.1,结果见表3

Figure 1. Standard curve for polysaccharide content determination

图1. 多糖含量测定标准曲线

Table 1. Influence of microwave time on rate of extraction

表1. 微波时间对提取率的影响

Table 2. Influence of microwave power on rate of extraction

表2. 微波功率对提取率的影响

Table 3. Influence of the rate of liquid to material on rate of extraction

表3. 液料比对提取率的影响

表3可知,丹参中多糖的提取率随液料比的降低呈现先增大后下降的趋势,液料比为25:1时,提取率最大。当液料比相对较小时,提取率随微波能量被丹参吸收的相对程度成正比,使得提取率呈上升趋势;液料比相对较大时,丹参中多糖所占的比重是有限的,造成丹参吸收能量相对减少,引起提取率减小。故液料比取25:1为宜。

3.1.4. 微波温度对丹参多糖提取率的影响

分别称取1.0000 g丹参粉5份,将微波时间定在120 s,液料比定在25:1 (mL/g),微波功率为350 W,以微波温度为50℃、60℃、70℃、80℃、90℃进行试验,结果见表4

表4可知,多糖的提取率随微波温度的增大先缓慢增加后又逐渐降低,当温度80℃时,提取率达到最优。温度的升高引起分子运动加剧,细胞的扩散程度随分子运动的加剧而扩大,温度的升高引起分子运动加剧,使得溶剂中多糖类物质增多。温度>80℃时,多糖的结构被破坏,杂质相应增多。因此选择80℃为佳。

3.2. 正交试验

3.2.1. 正交试验结果及极差分析

在控制单一变量的基础上,选择料液比,微波温度,微波功率,微波时间四个变量,进行正交试验L9 (34),对提取工艺进一步的优化。试验结果以及极差分析见表5

表5可知,最佳水平组合因素为A2B2C2D2,此时的微波提取温度80℃、微波作用时间120 s、液料比为25:1、微波功率为350 W。各因素对丹参多糖提取率的影响是C < B < A < D。在上述最佳条件下,取三次平行验证试验的平均值,得多糖的提取率为84.556 mg/g。

3.2.2. 正交试验结果的方差分析

表5结果进行方差分析,结果如表6所示。

表6可知,所选的四个变量中,除温度外其余的因素影响不是很明显。因此控制好微波温度是很有必要的。

Table 4. Influence of microwave temperature on rate of extraction

表4. 微波温度对提取率的影响

Table 5. The results of orthogonal experiment and range analysis

表5. 正交试验结果及极差分析

Table 6. Analysis of variance for the results of orthogonal experiment

表6. 正交试验结果的方差分析

4. 结论

试验结果表明,采用微波辅助法提取丹参中多糖的最佳提取工艺为:微波时间120 s、液料比25:1 (ml/g)、微波温度80℃、微波功率350 W,此时提取率可达84.556 mg/g。在采用微波辅助法提取丹参中多糖的过程中,控制好微波温度和微波时间可以获得较高的提取率。