微波法提取木立芦荟多糖的工艺研究

韩秋菊,卢生有

(辽宁石油化工大学环境与生物工程学院,辽宁抚顺113001)

微波法提取木立芦荟多糖的工艺研究

韩秋菊,卢生有

(辽宁石油化工大学环境与生物工程学院,辽宁抚顺113001)

采用微波法提取木立芦荟多糖,通过正交实验确定最佳提取条件为:微波功率420 W、微波时间3 min、浸提温度70℃、料液比1∶30(g∶m L),在此条件下,木立芦荟多糖的提取率达到6.05%,比热水浸提法高出35.8%。

木立芦荟;多糖;微波提取法

芦荟是百合科芦荟属多年生常绿多肉质草本植物,药用价值很高。芦荟多糖是芦荟的主要活性成分之一,具有消炎、杀菌、抗肿瘤、抗衰老、抗辐射、抗内毒素、免疫调节等多种药理作用[1-3],近年来已成为各国学者研究的热点。研究芦荟多糖的提取工艺有着重要的实际意义。目前,关于芦荟多糖的研究多集中于中华芦荟和库拉索芦荟,木立芦荟多糖的相关研究较少[4,5]。作者以木立芦荟为原料,采用微波提取技术提取芦荟多糖,并通过正交实验优化了提取条件,拟为提高芦荟产品的附加值、促进芦荟深加工产业的发展提供参考。

1 实验

1.1 材料、试剂与仪器

木立芦荟。

葡萄糖、硫酸、苯酚、乙醇,均为分析纯。

UV757CRT型紫外可见分光光度计,上海精密科学仪器有限公司;HR-6702DW型海尔微波炉,青岛海尔微波制品有限公司;FW800型高速万能粉碎机,天津泰斯特仪器有限公司;DZKW-S-6型水浴锅,北京永光明医疗仪器厂;205-2A型低速离心机,北京医用离心机厂。

1.2 木立芦荟多糖提取方法

取新鲜木立芦荟叶片洗净,横切成5 mm厚的薄片,置恒温箱中干燥至恒重,粉碎制得芦荟干粉。称取适量芦荟干粉,加蒸馏水,微波处理后加热浸提1 h,离心,去除沉淀,上清液中加无水乙醇至终浓度为80%,醇沉过夜,离心,烘干沉淀得到粗木立芦荟多糖。用5 m L蒸馏水溶解粗多糖,检测多糖含量。

1.3 正交实验优化木立芦荟多糖提取工艺

以多糖提取率为考核指标,选取微波功率、微波时间、浸提温度、料液比为考察因素,设计L9(34)正交实验优化木立芦荟多糖的微波法提取工艺,正交实验的因素和水平见表1。

表1 正交实验的因素与水平Tab.1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.4 多糖含量及提取率测定

以葡萄糖为标准品,采用苯酚-硫酸法测定芦荟多糖含量[6]。

精确量取浓度为100μg·m L-1的葡萄糖标准溶液0.0 m L、0.2 m L、0.4 m L、0.6 m L、0.8 m L、1.0 m L,分别置于试管中,加蒸馏水定容至1.0 m L,加入0.5 m L 5%苯酚,迅速加入2.5 m L浓硫酸,摇匀,冰水中静置5 min,煮沸15 min;冰水中静置5 min,用分光光度计在490 nm处测吸光值,以吸光值(y)为纵坐标、葡萄糖浓度(x)为横坐标绘制葡萄糖标准曲线,拟合线性回归方程为:y=6.8935x+0.0802, R2=0.9998。

依下式计算多糖提取率:

式中:Y为多糖提取率,%;c为样品多糖浓度,mg ·m L-1;d为稀释倍数;m为样品质量,g。

2 结果与讨论

2.1 正交实验结果与分析

正交实验结果与直观分析见表2、方差分析见表3。

表2 正交实验结果与直观分析Tab.2 Results and intuitive analysis of orthogonal experiment

表3 正交实验方差分析Tab.3 Variance analysis of orthogonal experiment

由表2分析各因素对木立芦荟多糖提取率的影响:

(1)微波功率增大,芦荟细胞破坏充分,提取率升高,但微波功率过大会使提取液因温度急剧上升而发生暴沸,破坏多糖的结构,反而使提取率降低;

(2)微波时间延长有利于木立芦荟多糖提取,一定范围内,微波作用时间越长,微波处理越充分,提取率就越高;

(3)浸提温度升高有利于多糖的溶出、提取率上升,但浸提温度过高一方面会有杂质溶出,另一方面长时间高温不利于多糖结构的稳定,提取率反而有所下降;

(4)在一定范围内增加溶剂量有利于多糖提取完全,但溶剂量过大不但使提取率降低,同时也不利于后续的浓缩、醇沉和离心过程。

由表2可知,各因素对多糖提取率影响大小依次为A＞B＞C＞D,即微波功率影响最大,微波时间和浸提温度其次,料液比影响最小,最佳提取工艺条件为: A2B3C2D2,即微波功率420 W、微波时间3 min、浸提温度70℃、料液比1∶30(g∶m L)。

由表3可知,微波功率对芦荟多糖的提取率影响显著,其余3个因素的影响不显著。再次说明微波功率是微波法提取木立芦荟多糖的主要影响因素。

2.2 验证实验

在上述最佳提取条件下进行验证实验确定该工艺的可靠性,同时,为考察微波处理对木立芦荟多糖提取的影响,在相同条件下,不经微波处理用热水浸提法提取木立芦荟多糖,比较提取效果,结果见表4。

表4 最佳工艺条件下微波提取法和热水浸提法的比较Tab.4 Comparison of microwave extraction method and hot-water extraction method under the optimum conditions

由表4可知,微波提取法的平均提取率为6.05%,高出正交实验中所有结果,表明所确定的优化工艺条件可靠,与未经微波处理的热水浸提法相比,多糖提取率高出35.8%。微波提取法不仅操作简单、节省溶剂、处理时间短,而且更高效。

3 结论

(1)通过正交实验确定微波法提取木立芦荟多糖的最佳提取条件为:微波功率420 W、微波时间3 min、浸提温度70℃、料液比1∶30(g∶m L),在此条件下多糖提取率达到6.05%。微波功率对多糖提取率影响显著。

(2)微波提取法与热水浸提法相比更高效,多糖提取率高出35.8%,且具有操作简单、节省溶剂、处理时间短等优点,在芦荟多糖提取方面有着广阔的应用前景。

(3)采用木立芦荟干粉提取芦荟多糖,相对于鲜芦荟直接提取法[7],样品制备简单,提取过程容易控制,更适合大规模生产。

[1] 李文亭,苗艳波,师海波,等.芦荟研究新进展[J].深圳中西医结合杂志,1998,8(1):41-48.

[2] 邓阳勇,伍参荣,扈凤平,等.芦荟多糖对衰老小鼠免疫器官的影响[J].湖南中医药大学学报,2008,28(2):25-27.

[3] 何敬钊,何丽嫦,杨安平,等.中华芦荟多糖护肝作用实验研究[J].社区医学杂志,2007,5(11):49-50.

[4] 丁晨,郭彬歆,徐琛.中华芦荟多糖的提取·精制和含量测定研究[J].安徽农业科学,2012,40(28):14008-14011.

[5] 何思微,何凤林,赵立超,等.库拉索芦荟中芦荟多糖提取方法的比较[J].食品研究与开发,2012,33(2):32-35.

[6] 姜军平,唐俊昌.实用生物化工技术[M].西安:西安交通大学出版社,1981:124-125.

[7] 贺亮,宋先亮,律威.木立芦荟多糖提取的工艺优化及其清除活性氧自由基的研究[J].氨基酸和生物质,2006,28(2):35-37.

Study on Extraction of Aloe Arborescens Mill Polysaccharides by Microwave Extraction Method

HAN Qiu-ju,LU Sheng-you
(School of Environmental and Biological Engineering,Liaoning Shihua University,Fushun 113001,China)

The extraction technology of polysaccharides from Aloe arborescens Mill by microwave extraction method was optimized by orthogonal experiment.The optimum extraction conditions were obtained as follows: microwave power was 420 W,microwave irradiation time was 3 min,extraction temperature was 70℃,solid-toliquid ratio was 1∶30(g∶m L).Under above conditions,the extraction rate of polysaccharides was 6.05%, which was 35.8%higher than that by hot-water extraction method.

Aloe arborescens Mill;polysaccharides;microwave extraction method

O 629.12

A

1672-5425(2013)05-0065-02

10.3969/j.issn.1672-5425.2013.05.018

2013-02-02

韩秋菊(1979-),女,辽宁抚顺人,博士,讲师,主要从事生物工程方面的研究,E-mail:hanqj280@163.com。