吳 瓊，代永剛，鄒險峰，譚 克,*

(1.長春大學 農(nóng)產(chǎn)品深加工吉林省普通高校重點實驗室，吉林 長春 130022；2.吉林省農(nóng)業(yè)科學院，吉林 長春 130033)

人參(Panax ginseng C. A. Mey)為五加科植物人參的干燥根[1]。我國是世界上人參生產(chǎn)大國，產(chǎn)量占全世界的60%，種植地主要分布在東北三省。人參中主要功效成分有皂甙、多糖等[2-4]。人參多糖(ginseng polysaecharide，GPS)作為人參的主要活性成分之一，具有抗腫瘤、抗血栓、增強免疫力、抗病毒、抗衰老、促進造血功能等藥理作用[5-8]。

目前，有關人參多糖的研究主要集中在提取和藥理作用方面，人參多糖的提取主要有熱水浸提法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法[9-10]。微波提取法廣泛應用于中藥多糖的提取中[11-14]。微波法提取具有穿透力強、選擇性高、加熱效率高等諸多優(yōu)點，近年來研究表明，將微波技術應用于植物細胞破壁，可有效地提高收率，是天然產(chǎn)物提取中一種非常有發(fā)展?jié)摿Φ男滦图夹g。本實驗采用微波輔助熱水提取法分別提取人參根莖和人參須中的多糖，采用苯酚-硫酸法對人參粗多糖進行定量分析，為人參多糖的研究及綜合利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

人參(長白山干白參) 市售；苯酚、硫酸、葡萄糖等化學試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

DK-98-2A電熱恒溫水浴鍋 天津泰斯特儀器有限公司；光電微波爐 格蘭仕集團；UV-2550紫外-可見分光光度計 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 人參多糖的提取

將人參根莖和人參須分別粉碎，過60目篩。每份稱取樣品5g，按照一定的料液進行微波處理。微波處理后放入水浴鍋中加熱浸提，過濾分離，得上清液進行多糖含量測定。

1.3.2 單因素試驗

微波功率的影響：固定料液比1：30(g/mL)、微波時間2min、浸提溫度70℃、浸提時間2h，選擇微波功率200、400、600、800、1000W進行人參根莖和人參須多糖的提取，考察不同微波功率對人參多糖提取率的影響；料液比的影響：固定微波功率400W、微波時間2min、浸提溫度70℃、浸提時間2h，選擇料液比1：20、1：30、1：40、1：50、1：60、1：70(g/mL)進行人參根莖和人參須多糖的提取，考察不同料液比對人參多糖提取率的影響；微波時間的影響：固定微波功率400W、料液比1：30(g/mL)、浸提溫度70℃、浸提時間2h，選擇微波時間2、3、4、5、6min進行人參根莖和人參須多糖的提取，考察不同微波時間對人參多糖提取率的影響；浸提溫度的影響：固定微波功率400W，料液比1：30(g/mL)、微波時間2min、浸提時間2h，選擇浸提溫度50、60、70、80、90℃進行人參根莖和人參須多糖的提取，考察不同浸提溫度對人參多糖提取率的影響；浸提時間的影響：固定微波功率400W、料液比1：30(g/mL)、微波時間2min、浸提溫度70℃，選擇浸提時間1、2、3、4h進行人參根莖和人參須多糖的提取，考察不同浸提時間對人參多糖提取率的影響。

1.3.3 正交試驗

通過單因素試驗，選擇微波功率、料液比、微波時間、浸提溫度4個因素進行L9(34)正交試驗，優(yōu)化人參根莖和人參須多糖提取的工藝參數(shù)。正交試驗的因素水平表見表1。

表 1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels for orthogonal array design

1.3.4 人參多糖含量的測定

采用苯酚-硫酸法[15-16]在490nm波長處測定人參粗多糖含量的，并分別計算人參根莖和人參須中粗多糖的提取率。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

微波功率對人參多糖提取率的影響見圖1。隨著微波功率的增加，多糖提取率逐漸下降，這可能是由于微波功率過高，對多糖結構造成破壞，從而導致提取率降低[17]。

圖 1 微波功率對人參多糖提取率的影響Fig.1 Effect of microwave power on the extraction yield of crude polysaccharide

料液比對人參多糖提取率的影響見圖2。隨著料液比的減小，多糖提取率緩慢增加。由于增加了固液接觸面積，提高了溶劑擴散速率和傳質(zhì)速率[18]。但由于料液比太小會增加后處理的負擔，增加生產(chǎn)成本，所以選擇料液比在1：50以下比較適宜。

圖 2 料液比對人參多糖提取率的影響Fig.2 Effect of solid-to-liquid ratio on the extraction yield of crude polysaccharide

圖 3 微波時間對人參多糖提取率的影響Fig.3 Effect of microwave time on the extraction yield of crude polysaccharide

微波時間對人參多糖提取率的影響見圖3。隨著微波時間的延長，多糖提取率逐漸下降，這可能是由于微波輻照時間過長，導致部分多糖分解，從而降低了提取率。

浸提溫度對人參多糖提取率的影響見圖4。隨著浸提溫度的升高，多糖提取率也逐漸提高。

浸提時間對人參多糖提取率的影響見圖5。隨著浸提時間的延長，多糖提取率逐漸增加，當浸提時間達到2h時，提取率基本達到最大，繼續(xù)延長浸提時間，對人參根莖和人參須中的多糖提取率影響不大，從節(jié)約能源的角度考度，選擇熱水浸提時間為2h。

圖 4 浸提溫度對人參多糖提取率的影響Fig.4 Effect of extraction temperature on the extraction yield of crude polysaccharide

圖 5 浸提時間對人參多糖提取率的影響Fig.5 Effect of extraction time on the extraction yield of crude polysaccharide

2.2 正交試驗

表 2 人參根莖和人參須多糖提取的正交試驗設計及結果Table 2 Orthogonal array design and results

人參根莖和人參須多糖提取的正交試驗結果見表2，方差分析見表3、4。

由表2可見，人參根莖中多糖提取的優(yōu)化水平組合為A2B2C1D3，即最佳工藝條件為微波功率400W、料液比1：40、微波時間2min、浸提溫度90℃。由方差分析表3可見，4個因素對人參根莖多糖提取率提的影響為微波功率＞浸提溫度＞料液比＞微波時間，在所選取的各因素的范圍內(nèi)，微波功率和浸提溫度是影響人參根莖多糖提取率的顯著因素。

由表2可見，人參須中多糖提取的優(yōu)化水平組合為A2B1C3D1，即最佳工藝條件為微波功率400W、料液比1：30、微波時間4min、浸提溫度70℃。由方差分析表4可見，4個因素對人參須多糖提取率提的影響為微波功率＞浸提溫度＞料液比＞微波時間，在所選取的各因素的范圍內(nèi)，微波功率和浸提溫度是影響人參須多糖提取率的顯著因素。

表 3 人參根莖多糖提取的方差分析表Table 3 Analysis of variance for the extraction yield of crude polysaccharide from ginseng roots

表 4 人參須多糖提取的方差分析表Table 4 Analysis of variance for the extraction yield of crude polysaccharide from ginseng fibers

2.3 驗證實驗

在最佳條件下做3次驗證實驗，得到人參根莖粗多糖最大的提取率為19.86%，而不用微波處理，采用料液比1：40、浸提時間2h、浸提溫度90℃直接熱水提取，得到人參根莖粗多糖提取率為12.54%；在最佳條件下，人參須粗多糖的最大提取率為17.58%，而不用微波處理，采用料液比1：40、浸提時間2h、浸提溫度70℃直接熱水提取，得到人參須粗多糖提取率為12.67%。結果表明，采用微波預處理后，人參根莖和人參須粗多糖的提取率較直接熱水提取法相比，分別提高了7.32%和4.91%，證明采用微波處理可以大大提高人參多糖的提取率。

通過微波輔助熱水提取法提取，苯酚-硫酸法測多糖含量，得到人參根莖中粗多糖含量為19.86g/100g，人參須中粗多糖含量為17.58g/100g，人參根莖中的多糖含量略高于人參須中的多糖。

3 結 論

本研究采用微波輔助熱水提取法提取人參根莖和人參須中的多糖，通過正交試驗考察微波功率、微波時間、料液比以及浸提溫度等條件對多糖提取率的影響，得到人參根莖粗多糖提取的最佳工藝條件為微波功率400W、料液比1：40、微波時間2min、浸提溫度90℃、浸提時間2h，最大提取率為19.86%。人參須中粗多糖提取的最佳工藝條件為微波功率400W、料液比1：30、微波時間4min、浸提溫度70℃。浸提時間2h，最大提取率為17.58%。采用微波預處理后，人參根莖和人參須粗多糖的提取率較直接熱水提取法相比，分別提高了7.32%和4.91%，證明采用微波處理可以大大提高人參多糖的提取率。該方法與傳統(tǒng)方法相比具有時間短、節(jié)省能源、產(chǎn)品提取率高等優(yōu)點。

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