正交试验优化平卧菊三七多糖的提取工艺

李景恩，彭贵纯，郑国栋

（江西农业大学食品科学与工程学院，江西南昌330045）

正交试验优化平卧菊三七多糖的提取工艺

李景恩，彭贵纯，郑国栋*

（江西农业大学食品科学与工程学院，江西南昌330045）

用蒸馏水浸提平卧菊三七中的多糖成分，分别以提取温度、提取时间、料液比和提取次数为主要影响因素，采用L9（34）正交试验设计进行提取工艺的优化。结果表明各因素对平卧菊三七多糖得率的影响程度依次为提取温度＞料液比＞提取时间＞提取次数。通过正交试验及其验证试验确定其最佳提取工艺为提取温度100℃，提取时间3 h，料液比4∶100（g/mL），提取次数2次。在此条件下，平卧菊三七多糖得率可达19.88%。

平卧菊三七；多糖；提取工艺；正交试验

平卧菊三七[Gynura procumbens（Lour.）Merr.]为菊科三七属多年生草本植物，又名续命草、神仙草，多生于林间、溪旁、坡地的沙质土壤，攀援于灌木及乔木，在我国南方多省份均有广泛分布[1]。平卧菊三七全身都是宝，根和茎都是中成药的上等原料，其味甘淡，性平，食之有通经活络、消炎止咳、散瘀消肿、活血生肌之功效[2]。新鲜植物亦可作菜食用或药用，具有降血脂[3]、降血压[4-6]、降血糖[7-8]、补钙、抗病毒、提高人体免疫力等功效[9-10]，外用还可对带状疱疹、各种皮炎、烫伤、烧伤及无名肿痛具有良好的疗效[11]。

平卧菊三七既是一种无毒的蔬菜，也是绿色制药的良好原料，作为一种具有高附加值的经济作物，它的市场前景十分广阔。本研究以蒸馏水为提取溶剂，以提取温度、提取时间、料液比和提取次数为主要因素进行正交试验，确定平卧菊三七多糖的最佳提取工艺，为平卧菊三七多糖的进一步开发利用提供科学参考。

1材料与方法

1.1材料与试剂

平卧菊三七：江西农业大学中药园，取其茎叶部分烘干、粉碎后过20目筛备用。

无水乙醇、丙酮、无水乙醚（均为分析纯）：天津市大茂化学试剂厂。

1.2仪器与设备

METTLER-TOLEDO AL104型电子天平：瑞士梅特勒-托利多公司；Milli-Q型超纯水制备系统：美国Millipore公司；HH-60型数显恒温搅拌循环水箱：常州国华仪器有限公司；101A-2型电热鼓风干燥箱：上海实验仪器厂有限公司；SHZ-D（III）型循环水式真空泵：巩义市子华仪器有限责任公司；RE-52AA型旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；DZF-6090Z型真空干燥箱：上海跃进医疗器械有限公司。

1.3方法

1.3.1平卧菊三七多糖提取工艺流程

取平卧菊三七的茎叶部分进行烘干、粉碎、过筛，然后按照一定的料液比加入蒸馏水，于一定温度的水浴中浸提一定时间，然后将残渣及上清液采用抽滤的方式进行分离。滤渣部分继续用同样的方法进行浸提，上清液部分进行合并浓缩，然后缓慢加入3倍体积的无水乙醇沉淀多糖，于4℃低温静置24 h，再以4 800 r/min离心10min，收集下层多糖沉淀，最后用无水乙醇、丙酮、无水乙醚依次洗涤2次，得平卧菊三七多糖，记录不同提取条件下的多糖得率。

1.3.2平卧菊三七多糖得率的计算

1.3.3单因素试验

提取温度的选择：分别称取10.0 g平卧菊三七粉末3份，固定提取时间3 h，料液比4∶100（g/mL），提取1次，提取温度分别选择30、50、70、90、100℃，计算不同提取温度平卧菊三七多糖的得率。

提取时间的选择：分别称取10.0 g平卧菊三七粉末3份，固定提取温度100℃，料液比4∶100（g/mL），提取1次，提取时间分别选择1、2、3、4、5、6 h，比较不同提取时间平卧菊三七多糖的得率。

料液比的选择：分别称取10.0 g平卧菊三七粉末3份，固定提取温度100℃，提取时间5 h，提取次数1次，选择不同料液比1∶100、2∶100、3∶100、4∶100、5∶100（g/mL）对平卧菊三七多糖进行浸提，计算不同料液比平卧菊三七多糖的得率。

提取次数的选择：分别称取10.0 g平卧菊三七干粉3份，按照上述确定的最佳提取温度、提取时间和料液比，分别提取1次、2次、3次、4次和5次，比较不同提取次数下平卧菊三七多糖的得率。

1.3.4正交试验

在单因素试验基础上，采用L9（34）正交试验进行平卧菊三七多糖提取工艺的优化。以提取温度（A）、提取时间（B）、料液比（C）和浸提次数（D）为主要因素，每组试验平行操作3次，取其平均值作为最终得率。

1.3.5验证试验

在1.3.4所得最佳提取工艺下，进行3次平行验证试验，通过与正交试验结果进行比较进一步验证该最佳提取工艺的准确性。

2结果与分析

2.1单因素试验

2.1.1提取温度对平卧菊三七多糖得率的影响

固定提取时间3 h，料液比4∶100（g/mL），提取1次时，不同提取温度对平卧菊三七多糖得率的影响见图1。

图1提取温度对平卧菊三七多糖得率的影响（n=3）Fig.1 Effectof extraction tem peratureon the yield of Gynura procumbens polysaccharides（n=3）

图1 表明，在试验温度范围内，随提取温度的升高，多糖得率也显著升高。当温度达到水浴最高温度100℃时，多糖得率最高为17.00%。假如继续提高温度，多糖在高温下会有被降解的可能，因此采用100℃作为单因素试验的最适提取温度。

2.1.2提取时间对平卧菊三七多糖得率的影响

固定提取温度100℃，料液比4∶100（g/mL），提取1次时，不同提取时间对平卧菊三七多糖得率的影响见图2。

图2 提取时间对平卧菊三七多糖得率的影响（n=3）Fig.2 Effectof extraction tim eon the yield of Gynura procumbens polysaccharides（n=3）

由图2可见，随提取时间的延长，多糖得率逐渐增大。当提取时间为5 h时，多糖得率为16.51%；提取时间为6 h时，多糖得率为16.89%，无显著增加。因此从实际生产效益出发，选择5 h作为单因素试验的最适提取时间。

2.1.3 料液比对平卧菊三七多糖得率的影响

固定提取时间5 h，提取温度100℃，提取1次时，不同料液比对平卧菊三七多糖得率的影响见图3。

图3 料液比对平卧菊三七多糖得率的影响（n=3）Fig.3 Effectof solid-liquid ratio on the yield of Gynura procumbens polysaccharides（n=3）

由图3可知，当料液比为5∶100（g/mL）时，多糖得率有所下降，可能是由于料液比例过大，阻碍了多糖的充分溶出。而当料液比为2∶100、3∶100、4∶100（g/ mL）时，平卧菊三七多糖得率的变化不大，因此选择这3个料液比作为后续正交试验的3个设计水平。

2.1.4提取次数对平卧菊三七多糖得率的影响

称取平卧菊三七粉末10.0g，固定提取温度100℃，提取时间5 h，料液比3∶100（g/mL），不同提取次数对平卧菊三七多糖得率的影响见图4。

图4 提取次数对平卧菊三七多糖得率的影响（n=3）Fig.4 Effectof extraction tim eson the yield of Gynura procumbens polysaccharides（n=3）

由图4可知，当提取次数为2时，多糖得率为19.62%。继续增加提取次数时，多糖得率将不再明显增加，从提取成本、节约能源方面考虑，选择提取次数2次较好。

2.2正交试验设计

选择提取温度（A）、提取时间（B）、料液比（C）和提取次数（D）作为主要因素，每个组合设定3个重复试验，取其平均值作为平卧菊三七多糖的得率，其影响因素及水平设计见表1。正交试验直观分析及方差分析结果分别见表2、表3。

正交试验直观分析（表2）表明，影响平卧菊三七多糖得率的主要因素依次为A＞C＞B＞D，试验结果组合为A3B1C3D2，即提取温度100℃，提取时间3 h，料液比4∶100（g/mL），提取次数2次时，平卧菊三七多糖的得率为19.88%，即最大得率。方差分析（表3）表明，各因素对试验结果的影响均不显著，因此不必再进行各因素水平间的多重比较，可直接由表2中极值（R）大小进行直观判断。

表1 正交试验因素水平表Table1 Factorsand levelsoforthogonal test

表2 直观分析结果Table2 Intuitiveanalysis results

表3 方差分析结果Table3 Varianceanalysis results

2.3验证试验

在A3B1C3D2条件下进行平卧菊三七多糖提取的验证试验，结果见表4。

可见在K值最佳条件下提取平卧菊三七多糖，平均得率可达19.82%，接近于表2正交试验结果19.88%，因此证明采用正交试验法优化平卧菊三七多糖的提取工艺是可行的。

表4 最佳工艺验证试验Table4 Resultsof theverification test

3结论

本研究在单因素试验的基础上，通过正交试验确定了平卧菊三七多糖的最佳提取工艺为提取温度100℃，提取时间3 h，料液比4∶100（g/mL），提取次数2次。在上述优化条件下，平卧菊三七多糖的得率为19.88%。该研究结果不仅为平卧菊三七多糖的提取工艺提供了参考，也为其多糖成分的进一步开发利用奠定了科学基础。

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Study on the Extraction Technology of Gynura procumbens Polysaccharides by Orthogonal Test

LIJing-en，PENGGui-chun，ZHENGGuo-dong*
（College of Food Science and Engineering，JiangxiAgriculturalUniversity，Nanchang 330045，Jiangxi，China）

Polysaccharideswere extracted from Gynura procumbens with distilled water as solvent in thisarticle.Extraction temperature，extraction time，solid-liquid ratio and extraction timeswere chosen as fourmain influence factors，and then extraction conditionswere optimized with L9（34）orthogonal test.The results indicated that the influence levelof them wasextraction temperatures＞solid-liquid ratio＞extraction time＞extraction times，respectively.The optimal extraction conditionswere proved to be extraction temperature of 100℃，extraction time of3 h，solid-liquid ratio of4∶100（g/mL）and extraction timesof twice by the orthogonal testand itsverification test.Under this condition，the yield ofGynura procumbenspolysaccharideswas19.88%.

Gynuraprocumbens；polysaccharides；extraction condition；orthogonal test

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.05.025

2016-06-22

江西省教育厅科学技术研究项目（GJJ150433）；南昌大学食品科学与技术国家重点实验室开放基金（SKLF-KF-201601）

李景恩（1984—），女（汉），讲师，博士，主要从事天然产物的分离提取、结构鉴定和生物活性研究。

*通信作者