三叶青(radixtetrastigmatishemsleyani),又名蛇附子、石老鼠、石猴子、石抱子等,为葡萄科崖爬藤 属植物三叶崖爬藤。它主要分布于中国浙江、安徽、江西、云南、贵州等地,具有清热解毒、消肿散结、活 血化瘀等功效。三叶青中含有多种有效的化学活性成分,多糖便是其中之一。研究表明,三叶青多糖 具有复杂的生物活性和功能,如降血糖、抗氧化、抗肿瘤、抗肝损伤、调节免疫等。目前研究人员提取三 叶青多糖的方法大多为传统的水提醇沉法、酸碱提取法、索氏提取法等,这些传统的提取方法普遍存在 提取温度高、耗时长、效率低、溶剂消耗大且多糖的空间结构易被破坏等缺点。
1 材料与仪器
1.1 材 料
纤维素酶(BR,国药集团化学试剂有限公司,批号20180309);葡萄糖(AR,天津市大茂化学试剂厂);盐 酸(AR,上海凌峰化学试剂有限公司);硫酸(AR,上海凌峰化学试剂有限公司);苯酚(AR,杭州双林化工试 剂厂);1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH,AR,北京冬歌生物科技有限公司);无水乙醇(AR,永华化学科技有限公 司);FeSO4·7H2O(AR,天津市大茂化学试剂厂);水杨酸(AR,上海凌峰化学试剂有限公司);30%H2O2 溶 液(AR,杭州高晶精细化工有限公司);三叶青块根(浙江丽水三叶青珍稀植物研究所,产地浙江丽水)。
1.2 仪 器
高速多功能粉碎机(永康市天祺盛世工贸有限公司,CS-700);电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限 公司,BS224S型);循环水式真空泵(巩义市予华仪器有限公司,SHZ-DⅢ型);电热恒温水浴锅(杭州蓝天 化验仪器厂,DKS-24型);752紫外可见分光光度计(上海菁华科技仪器有限公司);冰箱(博西华家用电 器有限公司,BCD-212型);数显鼓风干燥箱(上海博迅实业有限公司医疗设备厂,9070MBE 型);pH 计 (上海佑科仪器仪表有限公司,PHS-3C型)。
2 试验方法
2.1 标准曲线的建立
2.1.1 标准溶液的制备
准确称取干燥至恒重的葡萄糖50mg于250mL容量瓶中,加去离子水溶解并稀释至刻度,摇匀,配 得葡萄糖标准溶液(0.2mg/mL)。
2.1.2 最大吸收波长的确定
吸取1.0mL的葡萄糖标准溶液,置于10mL具塞试管中,加去离子水至2.0mL,加6.0%苯酚溶液 1.0mL后,立即加入5.0mL浓硫酸混匀,静止10min,摇匀,室温放置20min。同时取2.0mL去离子 水作为空白对照。在分光光度计上测定波长450~550nm 处的吸光度,确定其最大吸收波长。根据 试验结果,吸收波长为492nm 时,样品溶液的吸光度最大,故本试验选取的吸收波长为492nm。
2.1.3 葡萄糖标准曲线的绘制
精确量取葡萄糖标准溶液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0mL,置于10mL具塞试管 中,加去离子水至2.0mL,加6.0%苯酚溶液1.0mL后,立即加入5.0mL浓硫酸混匀,静止10min,摇 匀,室温放置20min。同时取2.0mL去离子水作为空白对照,按上述方法操作,于最大吸收波长处测其 吸光度,并绘制葡萄糖标准曲线。
2.2 纤维素酶法提取三叶青多糖的工艺流程
将三叶青块根用粉碎机粉碎,准确称取三叶青粉末5.0g及适量的纤维素酶,加入一定量的稀酸液 并结合pH 计调节溶液pH 值为5,在一定温度条件下提取三叶青多糖。一段时间后将其置于90 ℃水浴 锅中灭活5min,再经过抽滤得到滤液,将滤液于250mL 容量瓶中定容,以用于接下来多糖提取率的测定。
2.3 三叶青多糖提取率的测定
三叶青多糖提取率的测定采用苯酚-硫酸法。从250mL容量瓶中取1.0mL试液于10mL容量 瓶中并定容。再从10mL容量瓶中精密移取0.5mL按2.1.3的方法测定样品吸光度,并按式(1)计算 三叶青多糖的提取率: Y = [(C×V ×D)/M]×100%。 (1) 式(1)中:Y 为多糖提取率;C 为由标准曲线方程求得的多糖质量浓度,mg/mL;V 为待测液体积,mL;D 为稀释倍数;M 为样品质量,mg。
2.4 单因素试验设计
在酶法提取三叶青多糖的过程 中,影响多糖提取率的主要因素 有酶 加 量、酶 解 时 间、酶 解 温 度、 pH、水料比(体积∶质量,mL/g)、提取次数等。本试验选择酶加量、酶解温度、酶解时间、水料比这 4个因素分别进行单因素试验。通过多次的预试验,对各单因素条件的固定提取条件进行了设置,具体见表1。
3 试验结果与分析
以吸光度y值为纵坐标,葡萄糖质量浓度x 为横坐 标,制作葡萄糖标准曲线,如图1所示。标准曲线的回归 方程为:y=57.767x-0.017,R2 =0.9994,表明吸光度 在葡萄糖标准溶液质量浓度为0.005~0.03mg/mL范 围内线性关系较好。随着酶加量的增加,三叶青多糖提取率 增大,这一阶段影响三叶青提取率的主要因素是酶含量。当酶加量达到0.3%时,三叶青多糖提取率达到最大;之后再增大酶加量,三叶青多糖提取率反而有所降低。这是因为此时影响三叶青多糖提取率的 图2 酶加量对三叶青多糖提取率的影响 Fig.2 Effectofenzymedosageonextractionyieldof polysaccharidefromradixtetrastigmatishemsleyani 主要因素是底物的量,此时酶的用量已达到饱和,没有多 余的底物再有机会与纤维素酶反应;而且酶含量过高,也 可能会抑制酶的作用。因此,酶加量取0.3%。
4 结 语
采用纤维素酶法提取三叶青中的多糖,考察了酶加量、酶解温度、酶解时间及水料比4个因素对 多糖提取率的影响。通过单因素试验和响应面试验设计,明确了各因素对三叶青多糖提取率的影响大小 次序为:酶加量>水料比 > 酶解时间 > 酶解温度。最佳提取工艺条件为:酶加量 0.274%,酶解温度 60.5 ℃,酶解时 间 62.4 min,水 料 比 25.8∶1,此 条 件 下 的 多 糖 实 际 提 取 率 为 10.47%。酶法提取三叶青多糖用时较短,提取率却更高。本试验得出的三叶青多糖提取优化工艺可为研 究与开发三叶青多糖提供试验基础。
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