凤党茎叶中多糖的提取工艺优化研究

凤党茎叶中多糖的提取工艺优化研究

李晓花  ,胡本祥*

（陕西国际商贸学院医药学院，陕西西安  712046）

摘要：以陕西凤县产的凤党茎叶为研究对象，设计单因素实验，采用响应面法优化超声辅助提取凤党茎叶多糖的工艺条件。结果表明，超声辅助提取凤党茎叶多糖的最佳工艺条件为：功率为330W，时间为42min，液料比为30:1(ml/g)，在此条件下多糖的提取率为6.987%。

关键词：凤党茎叶；多糖；

党参自古以来就是健脾益肺，养血生津的良药，常用于脾肺气虚、气血不足，伤津口渴的治疗，2018年又加入到药食两用的中药材中进行管理。现代研究表明党参的化学成分复杂，主要含有炔苷类、黄酮类、生物碱、木质素、皂苷、甾体和多糖类成分。陕西自古就是党参的道地产地，尤以凤党闻名，《纲目拾遗》中就提到陕西是党参的主产地，1927年《增订伪药条辩》记载“产陕西者曰介党，如凤党”，首次提出凤党的称谓，1959年由中国药学会上海分会等合编的《药材资料汇编》明确的指出凤党的具体产地。

《中国药典》规定的党参以根作为药用部位，采收过程中为了便捷要先割掉其地上茎叶部位，并且经常将其丢弃，不仅对产区环境造成污染，而且造成资源的巨大浪费。有研究表面党参的茎叶中也含有许多化学成分，如黄酮类、皂苷类，对多糖的研究相对较少，凤党作

为市面上党参的重要组成商品，对其资源全面的开发利用对响应国家的振兴乡村建设号召，带动陕西地区的经济发展具有重要意义。植物来源的多糖具有抗衰老、抗肿瘤、抗炎、抗氧化等作用，在饮料、护肤品和保健品等领域具有巨大的研究潜力。因此本研究以凤党茎叶为研究对象，采用Box-Behnken响应面法优化超声辅助提取凤党茎叶多糖的工艺条件,以期为凤党资源的综合开发利用提供参考。

1. 材料与试剂

实验用的凤党茎叶采收自陕西省凤县，经陕西中医药大学胡本祥教授鉴定为桔梗科党参的地上茎叶，将采收的凤党茎叶除去杂质，50°C干燥，粉碎，过80目筛，备用。

DHG-9030恒温干燥箱，北京实验仪器有限公司；FY-92=IIN超声破碎仪，上海仪器有限公司；TGL-15B离心机、UV1102紫外可见分光光度计、TP-A200电子天平，上海菁华科技有限公司。葡萄糖标准品、无水乙醇、苯酚、硫酸等均为分析纯。

2. 实验方法

2.1 提取流程

凤党茎叶→干燥→粉碎过筛→加蒸馏水→控制超声功率、时间、液料比→离心→收集上清和沉淀→计算凤党茎叶多糖提取率

2.2 单因素实验

称取凤党茎叶粉末，在液料比为30：1（ml/g），超声功率为350W，超声时间为40min的基础条件下，只改变单个因素，设置液料比10:1，20:1，30:1，40:1，50:1（ml/g），超声功率为150、250、350、450、550（W），超声时间为20、30、40、50、60（min）。反应结束后取上清，加入4倍体积的95%乙醇，静置过夜后离心，取沉淀，溶于蒸馏水中，苯酚-硫酸法测定凤党茎叶多糖的提取率，每组实验平行做3组。

2.3响应曲面法优化实验

在单因素实验基础上，以多糖的提取率为指标，利用响应曲面法优化凤党多糖提取工艺的最佳条件，设计因素水平为超声功率为：250、350、450（W）；超声时间：30、40、50(min）;液料比为：20、30、40（ml/g）。

2.4多糖提取率的计算

准确称取葡萄糖100mg置于100ml容量瓶中定容，分别量取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL于试管中，加水补至2mL，缓慢加入5%苯酚-硫酸溶液（V/V=1:5）后，静置30min后在490nm测吸光度，以葡萄糖浓度和吸光度为横纵坐标，绘制标准曲线，拟合得到线性回归方程：Y=7.0429X-0.0031，R2为0.995。

将样品用蒸馏水配制成1.0 mg/mL浓度，吸取一定量样品溶液，按照上述步骤操作在490nm测定吸光度，线性回归方程计算出样品的糖含量，按照下面公式（1）计算凤党茎叶多糖的提取率（mg/g）。

   公式（1）

3.结果与分析

3.1 单因素实验结果分析

如图1-A所示，随着超声功率的增加，多糖的提取率逐渐增加，在超声功率为350W的时候达到最大7.11%，之后随着超声功率的增加，多糖的提取率反而下降了，可能是因为随着功率的增加，对多糖的结构破坏导致的，因此350W为其最佳超声功率。

如图1-B所示，随着超声时间的延长，多糖的提取率逐渐增加，在超声50min时达到最大7.01%，可能是随着超声时间延长，细胞壁充分破裂，多糖充分释放的结果。但是在超声40min时提取率已经达到6.98%，接近最大，在增加超声时间，多糖的提取率基本变化不大，所以，选择40min为其最佳超声时间。

如图1-C所示，随着液料比的增加，多糖提取率呈现先增加后减少的趋势，在液料比为30（mg/g）时达到最大7.08%，可能是溶剂的增加，使得凤党茎叶粉末和溶剂充分的接触，增加了多糖的溶出，但是过多的溶剂反而会增加提取过程的损耗，因此液料比

30（mg/g）为其最佳条件。

图1 超声功率、时间、液料比对多糖提取率的影响

3.2响应曲面法优化凤党茎叶多糖提取工艺结果分析

利用Design-Expert 8.0.6软件进行响应面回归分析，得到响应面回归方程为：多糖提取率（Y）=6.95-0.071A+0.22B-6.250×10-3C-0.075AB-0.15AC+0.08BC-0.21A2-0.53B2-0.56C2。

   由表2方差分析表可知，模型组P<0.01，矢拟项P为0.5293，不显著，调整系数R2为0.9938，变异系数CV为0.88%。表明该模型组和实际情况拟合度较好，误差小。其中自变量A、B、AC、A2、B2、C2均P<0.01，表明差异极显著，自变量AB的P<0.05，差异显著。通过F值分析得出各因素对多糖提取率影响大小为：B（超声时间）>A（超声功率）>C（液料比）。

表1凤党茎叶多糖提取响应面实验设计及结果

表2 凤党茎叶多糖提取回归模型方差分析表

注：*代表差异显著（P<0.05），**代表差异极显著（P<0.01）

根据图2响应面图和等高线图可知，超声功率（A）与超声时间（B）、超声功率（A）与液料比（C）、超声时间（B）与液料比（C）交互作用显著，三个因素的交互作用大小为：AC>BC>AB，与方差结果一致。

经响应面实验设计优化预测得到凤党茎叶多糖的最佳提取工艺条件为：超声功率为327.97W，时间42.25min，液料比30.39:1（mg/g），优化后多糖提取率6.987%。根据实际生产将其最终确定为：超声功率为330W，时间42min，液料比30:1（mg/g）。在此条件下重复三次，其提取率平均为6.91%，与理论接近，说明优选的最佳提取工艺条件可靠合理。

图2 各因素对凤党茎叶多糖提取率影响的响应面图

4. 结论

本文首次采用超声辅助提取法对凤党茎叶中的多糖进行提取，并采用响应曲面法进行工艺优化，得到最佳提取工艺为：超声功率为330W，时间42min，液料比30:1（mg/g），优化后多糖提取率6.987%，在此条件下进行3组平行实验，得到凤党茎叶多糖的提取率平均为6.91%。本研究对凤党茎叶的综合利用提供一定的理论依据。

参考文献

[1]国家药典委员会. 中国药典:一部［M], 北京:中国医药科技出版社,2020:293．

[2] 杨豆豆,陈垣,郭凤霞等.党参地上部分研究和应用的进展[J]. 中草药,2021,7(52):4055-4063.

[3]YANG D, CHEN Y, GUO F, et al. Comparative analysis of chemical composition, antioxidant and antimicrobial  activities  of  leaves,  leaf  tea  and  root  from  Codonopsis  pilosula[J].  Industrial Crops and Products, 2019, 142: 111844.

基金项目：陕西省教育厅2022年度一般专项科研计划项目（自然科学项目）（22JK0276）；陕西国际商贸学院2022年校级科研项目（SMXY202219）；陕西省科学技术厅2022年重点研发计划项目（2022SF-448）

作者简介：李晓花（1989-），女，硕士，讲师，研究方向：药用植物有效成分的提取和定性、定量研究

*通讯联系人：胡本祥（1963-），男，硕士，教授，研究方向：中药的定性、定量和品质研究。