CN114409821A - 一种基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，该方法包含：将含水量为10～20％的桔梗置于SO₃气体中进行微热爆反应，微热爆的处理温度为50～55℃；将经SO₃微热爆处理后的桔梗粉碎，过20～100目筛；将粉碎的桔梗根经石油醚脱脂后，经热水回流提取，固液比为1g：20～50mL，温度为50～80℃，时间为60～150min；将回流得到的提取液趁热过滤，滤液减压浓缩，加无水乙醇沉淀多糖，离心，所得沉淀为桔梗多糖。本发明采用SO₃原位微热爆破壁技术联合热水回流的方法，能够在不破坏多糖分子结构下提高传统热水回流时桔梗多糖提取得率，同时降低生产成本。

Description

一种基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法

技术领域

本发明涉及一种多糖提取方法，具体涉及一种基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法。

背景技术

桔梗是多年生草本植物，为传统的药食同源物品，其根味苦、辛，性微温，可供蔬食，亦可入药，有止咳祛痰、宣肺、排脓等作用，是中医用药时的常用部位。桔梗根中含有皂苷、黄酮类化合物及多糖等活性成分，其中多糖是由多个单糖分子缩合失水而成的，具有复杂分子结构的糖类物质。多糖除具有抗癌和免疫调节的生物学效应外，还有抗氧化、降血糖血脂及抗凝血等作用，且对机体几乎无副作用。

传统的多糖提取方法有热水回流法和浸渍提取法。但由于桔梗等中药材植物自身的抗提取特性和生产加工及提取方式的落后阻碍了中药材各组分的有效利用，故如何进一步提高多糖提取率一直是一个待攻克的难点。

目前，也有用微波辅助法和超声法来提取桔梗多糖。虽然可以缩短提取时间，提高效率，但上述方法对糖分子链的原有结构造成破坏，分子量也会降低。所以开发一种新型提取方法是当下研究工作的攻克热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，解决了传统方法难以对桔梗多糖提取的问题，能够在不破坏多糖分子结构下提高传统热水回流时桔梗多糖得率，同时降低生产成本。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，该方法包含：将含水量为10～20％的桔梗置于SO₃气体中进行微热爆反应，桔梗质量与SO₃体积比按1g：25～100mL，微热爆的处理温度为50～55℃，时间为25～60min；将经SO₃微热爆处理后的桔梗粉碎，过20～100目筛；将粉碎的桔梗根经石油醚脱脂后，经热水回流提取，固液比为1g：20～50mL，温度为50～80℃，时间为60～150min；将回流得到的提取液趁热过滤，滤液减压浓缩，无水乙醇并使溶液中乙醇的浓度为80％，振摇后离心，所得沉淀为桔梗多糖。

本发明使加入的乙醇的浓度至80％，由于提取多糖采用的溶剂为纯水，旋蒸后浓缩液仍为水溶液，加入乙醇后其浓度会被水稀释而降低。桔梗多糖溶于水而不溶于乙醇，在多糖水溶液中加入乙醇会破坏多糖水溶液中的氢键，即降低多糖在水中的溶解度，使多糖以沉淀的形式析出。而不同浓度的乙醇沉淀的出来的多糖组份不一样：如果乙醇浓度偏低，会导致部分分子量低的多糖不能沉淀出来；乙醇浓度过高，会导致部分不溶于乙醇的小分子物质一同析出，因此控制加入的乙醇的浓度至80％，可将多糖沉淀出来的又不会将其他不溶于醇的小分子物质一起析出。

优选地，所述微热爆反应，桔梗质量与SO₃体积比按1g：25mL进行反应。

优选地，所述微热爆反应，微热爆的处理温度为50℃。

优选地，所述微热爆反应，时间为30min。

优选地，所述桔梗的长度为1～2cm。

优选地，所述桔梗粉碎过80目筛。

优选地，所述热水回流提取，固液比为1g：30mL，温度为60℃，时间为90min。

优选地，所述滤液减压浓缩至为原提取液的1/10。更优选地，所述无水乙醇体积为浓缩液的3～4倍。每1mL糖液中加入3～4mL的无水乙醇(3～4倍)，能够使乙醇浓度为80％左右。

优选地，所得醇沉物以6000r/min转速离心。

优选地，所述离心10min。

本发明的基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，解决了传统方法难以对桔梗多糖提取的问题，具有以下优点：

本发明的基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，通过SO₃微热爆技术对桔梗中多糖进行提取，采用SO₃水合反应原位热破壁技术联合热水回流的方法，使SO₃气体经过扩散渗透进入桔梗的内部，与内部的水结合放出热量，桔梗细胞壁的微结构被破坏并联合热水回流法，在不破坏多糖分子结构下提高传统热水回流时桔梗多糖得率，桔梗多糖得率较常规热水回流可提高10～40％，同时降低生产成本，充分满足多糖提取行业的需要，具有良好的工业应用价值。

本发明的基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，通过SO₃微热爆技术，可以在常压的条件下进行操作，对设备要求低，反应过程温度低，热敏感生物质也适用且耗能低，可用于中试放大，进行连续性操作，因此可推广于工业生产。

附图说明

图1为本发明的基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法的工艺流程图。

图2为本发明微热爆后桔梗与未微热爆桔梗的SEM表征分析图。

图3为本发明的预处理温度对桔梗多糖提取率影响图。

图4为本发明的预处理时间对桔梗多糖提取率影响图。

图5为本发明的SO₃气体体积与桔梗质量比对桔梗多糖提取率影响图。

图6为本发明的提取温度对桔梗多糖提取率影响图。

图7为本发明的提取固液比对桔梗多糖提取率影响图。

图8为本发明的提取时间对桔梗多糖提取率影响图。

图9为本发明的桔梗粉末粒径对桔梗多糖提取率影响图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，该方法包含：

(1)选用鲜桔梗的根部分，去除皮须，清洗干净后鼓风干燥，称重，并测定含水量，60℃烘干至含水量为15％的桔梗纵向剖开，并剪成1～2cm小段；

(2)将含水量为15％的桔梗小段置于SO₃气体中进行微热爆反应，桔梗质量与SO₃体积比按1g：25mL进行反应，微热爆的处理温度为50℃，处理时间为30min；

(3)将SO₃微热爆处理后的桔梗根粉碎，过80目筛；

(4)将粉碎的桔梗根经石油醚脱脂后，以料液比1g:30mL，经60℃热水回流90min；

(5)将回流得到的提取液趁热过滤，滤液减压浓缩至为原提取液的1/10，并用蒽酮-硫酸法测定提取液吸光度值后加乙醇沉淀多糖，无水乙醇体积为浓缩液的3～4倍，所得醇沉物以6000r/min转速离心10min，取沉淀真空冷冻干燥，得到桔梗多糖。

在步骤(1)中，桔梗中含水量检测，为：取干燥后的称量瓶称重，记为m₀；加入桔梗原材料后称重，记为m₁；将已称重的称量瓶放入105℃的烘箱中干燥2h，取出放入干燥器中冷却至室温，称重记为m₂。含水量＝(m₁-m₂)/(m₁-m₀)×100％。

实验例1对SO₃微热爆技术处理后桔梗的SEM表征分析

采用JSM-6490LV型钨灯丝电子扫描显微镜(SEM)观察未经过处理的和经过SO₃微热爆技术预处理后的桔梗的表面微观结构。

首先，将其预处理前后的样品制成类似2mm×2mm大小的块状，再用导电胶将样品粘连到铜样品台上，将样品台置于喷金的设备中进行喷金使得中药材具有导电性，然后即可进行观察，其中设备加速电压为0.5～30kV。

从图2所示，图中，a为未微热爆桔梗，b为微热爆桔梗，可以看出，该预处理过程破坏了桔梗的细胞壁，撑大导管及筛管，原本光滑致密的桔梗表面经过预处理后变得粗糙且疏松，形成了许多孔洞和裂隙，即微热爆后的桔梗自身具有的抗提取特征屏障被打破，传质阻力因此大大减少，在后续热水回流提取过程中，与溶液充分迅速接触，溶解，扩散，加快了传质速率，在较短的时间内便达到较高提取收率，实现了提取产率和提取效率的双提升。

实验例2蒽酮-硫酸法测定提取液吸光度值的方法

(1)蒽酮-硫酸试剂的配制

精确称取100mg蒽酮，缓慢加入100mL浓硫酸，需要注意的是蒽酮-硫酸试剂不可长期放置，要现配先用，若出现颜色变深的现象，则不能使用。

(2)葡萄糖标准贮备液的配制

精确称取100mg无水葡萄糖(提前于恒温鼓风烘箱中105℃过夜干燥)，置于烧杯中加适量纯水充分溶解后，定容至100mL容量瓶中，即得到浓度为1mg/mL的葡萄糖标准贮备液。

(3)葡萄糖标准曲线的绘制

精密吸取1mg/mL的葡萄糖标准溶液0mL、0.05mL、0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL和0.6mL于8支干燥具塞试管中，补加纯水至1.0mL，摇匀，于冰浴中小心地自管壁加入蒽酮试剂4mL，加塞，8支试管同时混匀，于沸水浴中加热10min,取出冷却至室温，用酶标仪在620nm处测定吸光度值，然后以葡萄糖浓度C为横坐标，吸光度值A为纵坐标建立标准曲线，得回归方程为Y＝4.04357X+0.04079，R²＝0.9991，线性关系良好。

(4)测定过程

取1mL的样品溶液于干燥具塞试管中，加入4mL蒽酮-硫酸试剂并混合均匀。塞入试管塞，置于沸水浴中加热10min，取出冷却到室温。使用酶标仪在620nm处测其吸光度，代入至葡萄糖标准曲线回归方程中，计算样品中的总多糖含量，重复三次，取平均值。

预处理温度、预处理时SO₃气体体积与桔梗质量比和预处理时间以及提取温度、提取液固比、提取时间和粒径是影响多糖提取的主要因素，选取这七因素进行单因素对比实验，在单因素实验中，每个实验中一个因素改变，而其他因素保持不变。所有实验至少进行三次，给定值为平均值±标准偏差(SD)。

(5)测定结果

1、不同预处理温度下的桔梗多糖提取

如图3所示，预处理温度在40至80℃的不同温度内进行，而其他提取变量设置如下：预处理时间为50min，SO₃蒸汽体积与桔梗质量比为25:1(mL/g)，提取温度为60℃，提取液固比为30:1(mL/g)，提取时间为60分钟，粒径为80(目)。

结果表明，在预处理温度为50℃时多糖产量最高(26.51％)，从这一点开始，由于高温下桔梗中的水分迅速蒸发过快，SO₃气体还未能与足够水分反应，预处理效果变低，导致提取率开始下降。

2、不同预处理时间下的桔梗多糖提取

如图4所示，预处理时间在20至60min的不同时间间隔内进行，而其他提取变量设置如下：预处理温度为50℃、SO₃蒸汽体积与桔梗质量比为25:1(mL/g)、提取温度为60℃、提取液固比为30:1(mL/g)、提取时间为60min的条件下，考察了预处理时间对多糖产率的影响，粒径为80目。

结果表明，当时间从20min增加到30min时，多糖的提取率不断增加。随着时间的延长，提取率逐渐降低。桔梗多糖的提取率在30min后下降，可能是由于桔梗的表面部分随时间炭化，或者在30min后桔梗中SO₃与水的反应接近饱和，因此预处理效果不会增加。根据试验结果，SO₃微热爆的最佳预处理时间为30min，桔梗多糖提取率为29.51％。

3、不同SO₃气体体积与桔梗质量比的桔梗多糖提取

如图5所示(所有其他条件如上所述固定)，SO₃量保持不变而改变桔梗的用量，使得预处理在为10:1到100:1的不同SO₃气体体积(mL)与桔梗质量(g)比下进行。而其他提取变量设置如下：预处理温度为50℃、预处理时间为50min、提取温度为60℃、提取液固比为30:1(mL/g)、提取时间为60min的条件下，考察了预处理时间对多糖提取率的影响，粒径为80目。

结果表明，当预处理气固比从10:1增加到25:1时，桔梗多糖的提取率有所增加。当预处理的气固比在25:1到100:1之间时，桔梗多糖的提取率略有波动，但没有增加，这可能表明预处理过程中反应已达到饱和状态。考虑到预处理成本，确定SO₃气体体积与桔梗质量的最佳比例为25:1(mL/g)。

4、不同提取温度下的桔梗多糖提取

如图6所示，在40至80℃的不同温度内进行提取，而其他提取变量设置如下：提取液固比为30:1(mL/g)，提取时间为60min，粒径为80目。

结果表明，60℃时多糖提取率最高，其中微热爆组达29.51％，相较未微热爆组的19.79％提取率提升了49.12％。

5、不同提取固液比下的桔梗多糖提取

如图7所示，在1:10至1:50(g/mL)的不同固液比条件下进行提取，而其他提取变量设置如下：提取温度为60℃，提取时间为60min，粒径为80目。

结果表明，液固比为1:30时多糖提取率最高，其中微热爆组达29.51％，相较未微热爆组的19.79％提取率提升了49.12％。随着溶剂的增多，多糖的提取率先升高后降低，可能是当提取过程中的液固比太小时，当活性成分扩散到溶剂中时，浸出不完全。当液固比过大时，多糖扩散速度过快，导致部分多糖吸附在桔梗表面，阻碍多糖的提取。

6、不同提取时间下的桔梗多糖提取

提取时间对桔梗多糖提取的影响如图8所示，其他提取变量设置如下：提取温度为60℃，提取固液比为1:30(g/mL)，粒径为80目。

结果表明，当提取时间为90min时，多糖的最大提取率为33.21％，相较未微热爆组的24.39％提升了36.16％。从这一点开始，产率变化很小，这是由于一旦达到平衡，活性成分的产量将不会继续增加，而短提取时间有利于降低工业应用的成本。因此，90min是从桔梗中提取多糖的合适时间。

7、不同桔梗粉末粒径下的桔梗多糖提取

桔梗粉末粒径对桔梗多糖提取的影响如图9所示，其他提取变量设置如下：提取温度为60℃，提取固液比为1:30(g/mL)，提取时间90min。

从图9可以看出，当粒径为80目时，桔梗多糖的提取率最高，为34.11％，相较未微热爆组的桔梗多糖提取率(24.82％)提升了37.43％。因为颗粒大小与比表面积成反比，粒径越小，比表面积越大，从而增加与溶剂的接触面积。同时，小的粒径使得溶剂更容易渗透到药物的内部细胞中，并且有效成分的传质变得更容易。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，其特征在于，该方法包含：

将含水量为10～20％的桔梗置于SO₃气体中进行微热爆反应，桔梗质量与SO₃体积比按1g：25～100mL，微热爆的处理温度为50～55℃，时间为25～60min；

将经SO₃微热爆处理后的桔梗粉碎，过20～100目筛；

将粉碎的桔梗根经石油醚脱脂后，经热水回流提取，固液比为1g：20～50mL，温度为50～80℃，时间为60～150min；

将回流得到的提取液趁热过滤，滤液减压浓缩，加无水乙醇并使溶液中乙醇的浓度为80％，振摇后离心，所得沉淀为桔梗多糖。

2.根据权利要求1所述的基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，其特征在于，所述微热爆反应，桔梗质量与SO₃体积比按1g：25mL进行反应。

3.根据权利要求1所述的基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，其特征在于，所述微热爆反应，微热爆的处理温度为50℃。

4.根据权利要求1所述的基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，其特征在于，所述微热爆反应，时间为30min。

5.根据权利要求1所述的基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，其特征在于，所述桔梗的长度为1～2cm。

6.根据权利要求1所述的基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，其特征在于，所述桔梗粉碎过80目筛。

7.根据权利要求1所述的基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，其特征在于，所述热水回流提取，固液比为1g：30mL，温度为60℃，时间为90min。

8.根据权利要求1所述的基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，其特征在于，所述滤液减压浓缩至为原提取液的1/10。

9.根据权利要求1所述的基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，其特征在于，所得醇沉物以6000r/min转速离心。

10.根据权利要求9所述的基于微热爆破壁的桔梗多糖提取方法，其特征在于，所述离心10min。

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