白及为兰科植物白及的干燥块茎,具有收敛止血,消肿生肌的功效。白及主要含有多糖类、联苄类、二氢菲类等化学成分。多糖作为天然生物大分子,广泛存在于动植物和微生物中。多糖因其毒副作用小,具有抑菌、抗氧化、降血糖和免疫调节等活性,已然成为目前食品、医药和保健领域的研究热点。白及多糖是白及中的主要活性物质之一,总含量高达20%—60%。白及多糖不仅兼具多糖物质的低毒性和广活性,而且还有局部控释、自降解及易修饰等优势。所以,研究白及多糖的提取工艺为进一步的开发和利用白及的资源开发和奠定基础。
一、实验方法
(一)实验材料
白及药材、无水乙醇等试剂。
(二)白及多糖得率的计算
1.供试品溶液的制备
称量白及粉末30g,随后加入300ml水搅拌。在功率为350W、料液比为1:30g/ml的情况下,两次超声处理,每次30分钟。超声处理后,抽滤、静置。随后,取上清液浓缩,最终得到供试品溶液。
2.白及多糖得率测定
取样品溶液采用苯酚-硫酸法在490nm处测定其吸光度值。将其带入标准曲线所得线性回归方程,得出白及多糖含量,记录数据,并通过计算白及多糖的得率。
多糖得率(%)=多糖粗品中的多糖量原料质量×100%
(三)单因素实验
1.超声时间:称取30g白及粉末,料液比为1:30g/ml,功率为300W,分别超声提取30、40、50、60、70min,以多糖得率作为指标,结果表明,时间为50min多糖得率最高。
2.料液比:称取30g白及粉末,分别在时间为50min,功率为300W,料液比为1:20、1:25、1:30、1:35、1:40g/ml的条件下进行实验,以多糖的得率为主要指标,结果表明,料液比为1:30g/ml时,多糖得率最高。
3.超声功率:称取30g白及粉末5份,分别在超声时间为50min,料液比为1:30g/ml,超声功率是150、250、350、450、550W的条件下进行实验,以多糖得率为指标,结果表明,功率为350W时多糖得率最高。
(四)响应面法优化提取工艺
在单因素基础上,设计三因素三水平实验,确定最佳工艺参数。根据Box-Behnken原理为超声温度、料液比以及超声功率设计白及多糖得率的响应面实验。白及多糖得率与这三个提取因素的多元拟合回归方程为:Y白及多糖得率=8.1+0.3*A-0.13*B + 0.11*C- 0.42*AB + 0.095*AC-0.078*BC-0.51*A2-0.55*B2-0.55*C2。
回归模型分析结果表明:该二次多项回归模型具有极显著差异(P<0.01),说明三个自变量与白及多糖响应值之间极显著相关。失拟项不显著,说明其他因素对模型的影响较小,该模型可代替真实点解释响应结果。二次项交互作用对白及多糖得率影响大小程度为AB>AC>BC,模型的决定系数R2为0.9857,R2为0.9674,且与预测相关系数液固比为0.8746差值在0.2以内,由此可以用该模型分析和预测白及多糖的最佳提取工艺。
(五)交互作用分析
从两因素之间相互作用的强弱程度看出,随着超声时间越短,白及多糖的得率就越高,然后越慢;当超声时间较长时白及多糖得率随超声功率的增加呈先缓慢增加后降低的,白及多糖得率随超声时间的增加呈先增加后降低变化趋势,当超声功率取不同值时,白及多糖得率随超声时间的增加趋势变化,即超声时间和超声功率之间存在显著的交互作用,在考虑二者交互作用的情况下,当超声时间在45—55min、超声功率320—380W水平区间组合时,可显著提高产物白及多糖得率。根据在上述实验数据,得出白及多糖提取的条件:超声波提取时间54.323min、超声波提取功率335.399W、料液比为30.783mL/g,多糖得率为8.188%。
(六)验证试验
经验证,在超声时间设置为55min,料液比调整1:30g/mL,超声功率设定为335W 时,白及多糖的平均得率为8.242%。
二、结论
本次研究以白及作为研究对象,对白及中的多糖进行超声辅助提取。经验证,此工艺具有较好的稳定性、重复性,并且具备生产应用的潜力。
本文系2023年大学生创新创业训练计划项目“白及多糖护手霜制备及性能研究”(项目编号:S202313123024)研究成果