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1、超声提取仙人掌多糖的工艺研究:超声提取多糖 摘要：目的探究超声提取仙人掌多糖的最佳工艺。方法运用超声技术提取仙人掌的多糖成分，用L9（34）正交试验设计方案，探讨超声波频率、作用时间、固液比、醇沉倍数等4个因素对超声提取仙人掌多糖取率的影响。结果超声提取仙人掌多糖最优的工艺条件是：超声波频率为60 kHz、作用时间15 min、固液比1:25、醇沉倍数2.5倍。结论用超声提取仙人掌多糖取率高，工艺可行。 关键词：超声提取；仙人掌多糖；正交设计试验 中图分类号：Q538文献标识码：A文章编号：1672-979X(2007)03-0022-03 Study on Technology of Ult
2、rasonic Extraction of Cactus Polysaccharides HAN Shu-qin1，YANG Yang2，HUANG Tao1，NIE Jing-ran1 (1. College of Light Industry and Food Engineering; 2. College of life Science and Technology, Guangxi University, Nanning 530004, China) Abstract：Objective To study the optimized extraction process of cact
3、us polysaccharides by ultrasonic method. Methods By L9（34）orthogonal design tset, the effects of ultrasonic frequency, ultrasonic duration, ratio of solid to liquid, and alcohol multiple on the extraction efficiency of cactus polysaccharides were investigated. Results The optimal condition for the e
4、xtraction of cactus polysaccharides was as follows: ultrasonic frequency of 60kHz, ultrasonic duration of 15 min, ratio of solid to liquid 1:25, alcohol multiple of 2.5. Conclusion The extraction efficiency of cactus polysaccharides by ultrasonic method is high, and the technology is feasible. Key w
5、ords：ultrasonic extraction; cactus polysaccharide; orthogonal design 仙人掌性寒味苦，具有解毒镇痛、消肿排脓、行气活血之功效1。黏液质细胞和黏液质是仙人掌植物的特征之一，仙人掌中的糖类主要存在于茎的黏液质中2，仙人掌多糖药理作用广泛，含有的活性成分多糖具有显著的抑制肿瘤3、抗炎、抗疲惫、抗应激、降血糖、增加机体免疫力的作用4。仙人掌茎中所含的多糖主要是由鼠李糖、果糖、半乳糖、木糖、蔗糖及糖醛酸等聚合而成。国外学者用水提法从仙人掌属植物的叶状茎和种子胚乳中提取了多糖成分，得到的多聚糖主要部分由半乳糖和树胶醛糖组成，组成比例为6.
6、33.3，并含有少量的鼠李糖，戊醛糖和葡萄糖，但是无糖醛酸5-7。 超声技术用于提取植物的有效成分，是利用超声波产生的剧烈振动，高加速度，剧烈的空化效应，搅拌作用等，加速有效成分进入溶剂，从而提高浸出率，缩短提取时间，并避开了高温对提出成分的影响8。植物多糖的提取方法常规为水（或碱水）提醇沉法，现已证明，用超声提取可获得比常规方法更佳的提取效果和取率9，10。本试验在单因素试验的基础上运用正交设计L9（34）方案，优化超声提取仙人掌多糖的方案，为进一步探讨仙人掌各类多糖的生物活性和开发功能性食品供应依据。 1材料与仪器 1.1材料和试剂 米邦塔仙人掌，购自南宁市植物园。 乙醇（95）、苯酚、浓
7、硫酸等，均为分析纯。 1.2主要仪器设备 VC-130型超声波细胞破裂仪（美国SONICS公司）；VL-1台式高速离心机（上海船厂设备分厂）；RE52-98旋转蒸发器（上海亚荣生化仪器厂）；药物粉碎机（青岛鼎龙科学仪器设备有限责任公司）；FreeZone 2.5L真空冷冻干燥机（美国Labconcog公司）；MiniUV1240型紫外分光光度计（岛津公司）；PL2002电子天平（特勒-托利多仪器有限公司）。 2试验方法 2.1仙人掌多糖的超声提取工艺 簇新仙人掌洗净、切条烘干粉碎、浸泡预处理超声处理过滤滤液醇沉离心（4 500 r/min）沉淀物有机溶剂洗涤冷冻干燥粗多糖 2.2仙人掌多糖的鉴
8、定 棕色环试验：称取少量样品，溶解后加入3滴5%苯酚溶液，摇匀，再沿壁加入几滴浓硫酸，若有棕色环出现，此样品为糖化合物。 2.3仙人掌多糖提取率的计算 仙人掌多糖取率（）（仙人掌粗多糖质量/仙人掌原料质量）100 3结果与分析 3.1棕色环试验结果 试验有棕色环出现，提取物为多糖物质。 3.2超声波提取条件的确定 选取超声波频率、作用时间、固液比、醇沉倍数等4个因素探讨对仙人掌多糖提取的影响。 3.2.1超声波频率对仙人掌多糖取率的影响取仙人掌干粉5 g，用1:25的固液比蒸馏水浸泡6 h后在30100 kHz的超声波下处理10 min，过滤后取滤液用2倍的95%的乙醇沉淀，静置12 h，然后
9、离心（4 500 r/min）15 min，取沉淀物经冷冻干燥得仙人掌粗多糖，旋转蒸发仪回收滤液中的乙醇，结果见图1。 图 1超声波频率与仙人掌多糖取率的关系 由图1可见，超声波频率在3060 kHz之间，仙人掌多糖提取率明显提高，频率60 kHz后，多糖取率随着超声波频率的增大而降低。可能是因过高频率的超声波处理导致仙人掌多糖被破坏，降低了取率。因此，超声波频率以60 kHz左右为宜。 3.2.2超声波作用时间对取率的影响取仙人掌干粉5 g，超声波频率为60 kHz，作用时间525 min，其他条件同3.2.1，结果见图2。 图 2超声波作用时间与仙人掌多糖取率的关系 由图2可见，超声波处理
10、时间在515 min内，仙人掌多糖的取率显著提高，作用时间15 min后取率有所降低， 20 min后取率降低更为明显。可能是因长时间的超声波处理促使仙人掌多糖分解，降低了取率，因此，超声波处理15 min提取为宜。 3.2.3固液比对取率的影响取仙人掌干粉5 g， 超声波频率为60 kHz，处理15 min，固液比为1:151:35，其他条件同3.2.1，结果见图3。 图 3固液比与仙人掌多糖取率的关系 由图3可见，固液比越大仙人掌多糖的取率越高，但是大于125后增幅不大，考虑固液比越高沉淀多糖所需的乙醇越多，结合成本计算综合考虑固液比以125为宜。 3.2.4醇沉倍数对取率的影响取仙人掌干
11、粉5 g，超声波频率为60 kHz，固液比为1:30的条件下处理15 min，用1.53.5倍95的乙醇沉淀，其他操作同3.2.1，结果见图4。 图 4 醇沉倍数与仙人掌多糖取率的关系 由图4可见，随着沉淀所用乙醇的体积增加，多糖得率提高，大于2.5倍后增幅不大，考虑成本，以2.5倍为最佳醇沉比例。 3.3超声提取仙人掌多糖工艺的优化 在单因素试验的基础上，对影响取率的主要因素（作用时间、超声波频率、固液比、醇沉倍数）进行L9(34)正交试验，设计见表1，结果分析见表2。 表 1超声提取仙人掌多糖正交试验表 表 2超声提取仙人掌多糖正交试验分析表 4探讨 4.1应用超声技术，用L9（34）正交
12、优化试验方案探讨结果表明，影响仙人掌多糖超声波提取的主要因素是超声波频率和作用时间，其次是固液比和醇沉倍数，主次依次为BACD。 4.2方差分析表明，超声波频率和作用时间对仙人掌多糖取率有显著影响，固液比和醇沉倍数对提取率影响不显著。 4.3优选方案为A2B2C3D1，即超声波频率为60 kHz，作用时间15 min，固液比1:30、醇沉倍数2.5倍，在此条件下仙人掌粗多糖取率为29.6。A1B2C2D2方案粗多糖收率为28.6，收率也较高，且成本较低。综合考虑，超声波频率60 kHz，作用时间15 min，固液比1:25，醇沉倍数2.5倍的工艺条件可行。 参考文献 1江苏新中医学院. 中药大
13、辞典M. 上海：上海人民出版社，1977：663-664. 2何祥久，姚新生. 仙人掌属植物化学成分及药理作用探讨进展J. 自然产物探讨与开发，2000，12（6）：79-85. 3汲晨锋，邹翔，高世勇，等. 3种仙人掌多糖抗肿瘤作用的探讨J. 哈尔滨商业高校学报(自然科学版)，2004，20（2）：127-130. 4刘洁，孙文娟. 仙人掌粗多糖的药理试验探讨J. 长春中医学院学报，1997，13（6）：55. 5Habibi Y; Mahrouz M, Marais M, et al. An arabinogalactan from the skin of Opuntia ficus-in
14、dica prickly pear fruitsJ. Carbohydr Res, 2004, 339(6): 1201-1205. 6Habibi Y, Mahrouz M, Vignon M R. Arabinan-rich polysaccharides isolated and characterized from the endosperm of the seed of Opuntia ficus-indica prickly pear fruitsJ. Carbohydr Polymers, 2005, 60(3): 319-329. 7Habibi Y, Heyraud A, M
15、ahrouz M, et al. Structural features of pectic polysaccharides from the skin of Opuntia ficus-indica prickly pear fruitsJ.Carbohydr Res, 2004, 339(6): 1119-1127. 8王铮敏. 超声波在植物有效成分提取中的应用J. 三明高等专科学校学报，2002，19（4）：45-53. 9郭孝武. 超声技术在中草药成分提取中的应用J. 中草药，1993，24（10）：548. 10 Hromadkova Z, Zbrmgerova A, Valachovic P. Comparision of classical and ultrasound-assisted extraction of polysaccharides from salvta officinalis LJ. Neoplasma, 2000，47(6): 349-353.