張艷榮，樊紅秀，劉鴻鋮，張 穎，王大為*

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118）

人參多糖提取工藝優(yōu)化及其組成分析

張艷榮，樊紅秀，劉鴻鋮，張 穎，王大為*

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118）

以超臨界脫脂、脫皂苷后的人參渣為原料，采用超臨界輔助熱水浸提法提取人參多糖，采用正交試驗(yàn)確定提取人參多糖的最佳工藝條件。結(jié)果表明：在萃取壓力30 MPa、萃取溫度80 ℃、萃取時(shí)間1.5 h、物料粒度0.20 mm、原料-夾帶劑比例1∶2.5（g/mL）時(shí)，人參多糖提取率為（38.03±1.43）%，多糖純度為（54.71±2.16）%，與熱水浸提法相比，提取率和純度分別提高了16.15%和13.44%。采用高效液相色譜法和高效凝膠滲透色譜法對(duì)人參多糖中的單糖組成和多糖平均分子質(zhì)量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)人參多糖含有較多的葡萄糖以及少量的半乳糖、阿拉伯糖，且超臨界輔助熱水浸提法中這3 種單糖的含量均顯著高于熱水浸提法。超臨界輔助熱水浸提法與熱水浸提法提取的人參多糖重均分子質(zhì)量分別為123 847 u和127 016 u，但是超臨界輔助熱水浸提法的人參多糖中多糖種類多于熱水浸提法。

超臨界輔助熱水浸提法；人參多糖；組成分析

人參是我國(guó)傳統(tǒng)的名貴中藥材，自2012年種植人參被批準(zhǔn)為新資源食品以來(lái)，人參越來(lái)越成為科研工作者的寵兒[1-2]。人參經(jīng)超臨界CO2萃取出人參油和皂苷后，剩余的人參渣中仍含有40%左右的多糖成分，而且物料沒(méi)有受有機(jī)溶劑污染和熱變性，仍是提取活性多糖的良好來(lái)源。研究[3-4]表明，人參多糖具有增強(qiáng)人體免疫功能、抗腫瘤、抗血栓、抗病毒等作用，在食品保健和醫(yī)藥方面都有很大的開(kāi)發(fā)前景。

目前，人參多糖的提取方法有熱水浸 提法、超聲波提取法、微波提取法[5]等。熱水浸提法工藝簡(jiǎn)單，成本低，能夠適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需要[6]。但此法提取時(shí)間長(zhǎng)，工序繁雜，一般只能提取細(xì)胞壁外多糖，對(duì)細(xì)胞壁內(nèi)多糖作用不明顯，影響多糖的提取效率及生物活性[7]。超臨界CO2萃取技術(shù)是一門(mén)新型提取分離技術(shù)，具有操作方便、萃取速率快、選擇性強(qiáng)、無(wú)毒性等特點(diǎn)。由于超臨界CO2流體既有與液體相近的密度，又有與氣體相當(dāng)?shù)母邼B透力和低黏度，可以和樣品充分地接觸。加入夾帶劑（如乙醇、水等）可以改善分子質(zhì)量較大、極性較強(qiáng)的物質(zhì)的提取效率，使得多糖等強(qiáng)極性物質(zhì)的超臨界CO2萃取成為可能[8-10]。雖然利用超臨界CO2萃取技術(shù)提取植物多糖的已有報(bào)道，但還未見(jiàn)應(yīng)用于人參多糖的提取。

本研究以超臨界脫脂脫皂苷后的人 參渣為原料，采用超臨界輔助熱水浸提法提取人參多糖，采用高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法和高效凝膠滲透色譜（high performance gel permeation chromatography，HPGPC）法分析人參多糖的單糖組成和平均分子質(zhì)量。通過(guò)與傳統(tǒng)熱水浸提法進(jìn)行對(duì)比，篩選出一種人參多糖提取率與有效成分含量均相對(duì)較高的方法，為實(shí)現(xiàn)人參加工副產(chǎn)物的綜合利用以及人參多糖的研究和開(kāi)發(fā)利用提供一種新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

超臨界脫脂脫皂苷后的人參渣 實(shí)驗(yàn)室自制；CO2（含量為99.9%，食品級(jí)） 長(zhǎng)春氧氣廠；乙腈（色譜純） 美國(guó)Fisher Scientific公司；L-阿拉伯糖、L-鼠李糖、D-葡萄糖、D-甘露糖、D-木糖、D-半乳糖標(biāo)準(zhǔn)品德國(guó)Dr.Ehrenstorfer公司；其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HA121-50-02超臨界萃取裝置 江蘇南通華安超臨界萃取有限公司；GB1302電子精密天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；FZ102微型植物粉碎機(jī)天津市泰斯特儀器有限公司；600 HPLC儀（配有蒸發(fā)光檢測(cè)器（ELSD 2000ES））、515 HPLC儀（配有410示差折光檢測(cè)器） 美國(guó)Waters公司；DZKW-4電子恒溫水浴鍋 北京市中興偉業(yè)儀器有限公司；TU-1901雙光束紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.3 方法

1.3.1 超臨界輔助熱水浸提法提取人參多糖

稱取過(guò)一定孔徑篩的原料50 g，加入一定比例的水作夾帶劑，混合均勻，裝入2 L萃取釜中。通過(guò)往復(fù)泵把CO2打入到萃取釜中，使萃取釜中的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值，同時(shí)通過(guò)循環(huán)水系統(tǒng)給萃取釜加熱，使溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值，當(dāng)溫度和壓力達(dá)到設(shè)定值之后，關(guān)閉往復(fù)泵，在一定時(shí)間內(nèi)保持萃取釜內(nèi)的溫度和壓力不變，以便超臨界流體和物料混合均勻，使得多糖成分最大限度地從物料中溶出，即靜態(tài)萃取階段。

當(dāng)達(dá)到萃取時(shí)間后，取出料筒，將超臨界處理后的原料置于1 L燒杯中。加入500 mL蒸餾水，100 ℃浸提80 min，間歇攪拌，用0.125 mm（120 目）尼龍布過(guò)濾，濾液減壓濃縮至100 mL，加入3 倍體積的95%乙醇溶液，置于4 ℃冰箱中靜置過(guò)夜，離心（3 800 r/min， 10 min），收集沉淀，沉淀用無(wú)水乙醇洗滌2 次，然后加適量水溶解，透析，收集透析液，真空干燥，得到白色固體粉末，即為人參多糖固體。稱質(zhì)量，人參多糖提取率計(jì)算見(jiàn)下式：

式中：m1為人參多糖的質(zhì)量/g；m0為原料的質(zhì)量/g。

1.3.1.1 單因素試驗(yàn)

以人參多糖提取率為考察指標(biāo)，分別對(duì)靜態(tài)萃取中的萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間、夾帶劑用量和物料粒度5 個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)。設(shè)定萃取壓力為30 MPa、萃取溫度為80 ℃、萃取時(shí)間為1.5 h、物料粒度為0.30 mm、原料-夾帶劑比例為1∶2.5（g/mL）。固定其他因素不變，研究某因素對(duì)人參多糖提取率的影響。各因素水平為：萃取壓力分別為15、20、25、30 MPa；萃取溫度分別為50、60、70、80、90 ℃；萃取時(shí)間分別為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h；原料-夾帶劑比例分別為1∶1.0、1∶1.5、1∶2.0、1∶2.5、1∶3.0（g/mL）；物料粒度分別為0.90、0.45、0.30、0.20 mm。

1.3.1.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定原料-夾帶劑為1∶2.5（g/mL），熱水浸提條件不變，選擇適當(dāng)?shù)乃綄?duì)萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間和物料粒度這4 個(gè)因素進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，確定最佳工藝條件，其因素水平設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平表Table1 Factors and levels used in orthogonal array design

1.3.2 熱水浸提法提取人參多糖

參考Zhang Xu等[11]的方法，稱取50 g過(guò)0.30 mm孔徑篩的超臨界脫脂脫皂苷后人參粉，按料液比1∶20（g/mL）加入蒸餾水，在100 ℃水浴中提取4 h，用120 目尼龍布過(guò)濾，如此浸提3 次。合并濾液，繼續(xù)方法1.3.1節(jié)中的操作，直至得到人參多 糖固體。

1.3.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.3.1 人參多糖純度的測(cè)定

采用苯酚-硫酸法，以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，于490 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算、并經(jīng)換算因子校正得到人參多糖樣品中的多糖純度，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得人參多糖的換算因子為f=2.346（n=5）。

1.3.3.2 HPLC測(cè)定人參多糖水解產(chǎn)物的單糖組成

（1）色譜條件

色譜柱：Ultimate Diol二醇基柱（4.6 mm×250 mm， 5 μm 100 ?）；檢測(cè)器：蒸發(fā)光檢測(cè)器（ELSD 2 000 ES）；流動(dòng)相為乙腈-水（75∶25，V/V）；流速1.0 mL/min；柱溫85 ℃；檢測(cè)器溫度35 ℃。

（2）單糖對(duì)照品的配制與線性關(guān)系考察

精密稱取一定量的L-阿拉伯糖、L-鼠李糖、D-葡萄糖、D-甘露糖、D-木糖、D-半乳糖標(biāo)準(zhǔn)品混合，用超純水溶解并定容，得到混標(biāo)溶液（L-阿拉伯糖0.270 mg/mL、L-鼠李糖0.459 mg/mL、D-葡萄糖0.514 mg/mL、D-甘露糖0.303 mg/mL、D-木糖0.330 mg/mL、D-半乳糖0.223 mg/mL）。分別精密吸取混合標(biāo)準(zhǔn)溶液5、10、15、20、25 μL進(jìn)樣，測(cè)定各單糖對(duì)照品的出峰時(shí)間，色譜峰面積的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)（Y），以標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)樣量（μg）的對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo)（X）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算線性回歸方程（表2）。

表2 單糖標(biāo)準(zhǔn)品的線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)和線性范圍Table2 Linear equations with correlation coeffi cients and linear ranges of six monosaccharides

（3）樣品的制備與測(cè)定

取適量人參多糖固體，配制成5%的水溶液，采用Sevag法重復(fù)3 次以去除蛋白成分，得到的溶液在200～500 nm波長(zhǎng)處進(jìn)行紫外光譜掃描，發(fā)現(xiàn)在260～280 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)沒(méi)有蛋白質(zhì)吸收峰，除蛋白結(jié)束。水相合并后減壓濃縮，加入95%乙醇溶液沉淀，收集沉淀，經(jīng)乙醇洗滌、真空干燥后得脫蛋白后的人參多糖。

精確稱取15 mg脫蛋白后人參多糖，加入2 mL 2 mol/L的三氟乙酸溶液，封管后于100 ℃烘箱中水解10 h。冷卻至室溫，水解液用0.1 mol/L NaHCO3溶液中和至pH 7，真空干燥后，殘?jiān)尤胝麴s水溶解并定容至1 mL，過(guò)0.22 μm濾膜，得供試樣品液，將供試樣品液稀釋50 倍，按照方法1.3.3.2節(jié)的色譜條件重復(fù)進(jìn)樣3 次，每次10 μL。

1.3.3.3 HPGPC測(cè)定人參多糖的平均分子質(zhì)量

色譜條件：使用515型HPLC儀，UltrahydrogelTM500色譜柱（7.8 mm×300 mm）和410示差折光檢測(cè)器，流動(dòng)相為0.1 mol/L NaNO3溶液，流速0.5 mL/min，柱溫和檢測(cè)器溫度均為35 ℃，進(jìn)樣量為20 μL。稱取脫蛋白后人參多糖樣品用流動(dòng)相配成2 mg/mL的溶液，經(jīng)0.22 μm的濾膜過(guò)濾后，用上述的HPLC條件進(jìn)行分析，記錄色譜圖，采用GPC軟件計(jì)算樣品的平均相對(duì)分子質(zhì)量。

1.3.4 數(shù)據(jù)分析

每組實(shí)驗(yàn)在相同的條件下平行3 次，以降低實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程所產(chǎn)生的誤差，數(shù)據(jù)均以±s表示，利用SPSS 16.0方差分析對(duì)組間和組內(nèi)差異進(jìn)行比較，P＜0.05時(shí)為差異顯著，P＜0.01時(shí)為差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 超臨界輔助熱水浸提法單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 萃取壓力對(duì)人參多糖提取率的影響

圖1 萃取壓力對(duì)人參多糖提取率的影響Fig.1 Effect of extraction pressure on the yield of ginseng polysaccharides

由圖1可知，在萃取壓力為15～30 MPa范圍內(nèi)，人參多糖的提取率隨著萃取壓力的升高而增大。這是由于壓力的升高可使超臨界流體密度增大，有利于多糖在超臨界流體中的溶解，加快提取速率[12-13]；同時(shí)，壓力的增大也會(huì)促進(jìn)基質(zhì)的溶脹，從而大大加快了有效成分向外擴(kuò)散的速率，促進(jìn)萃取過(guò)程中的傳質(zhì)；此外，在較高的萃取壓力下，組織發(fā)生形變、疏松，細(xì)胞壁被破壞[14]，細(xì)胞壁通透性提高，使多糖溶出性增強(qiáng)。由于本試驗(yàn)設(shè)置的最大允許壓力為30 MPa，所以選擇萃取壓力為30 MPa。

2.1.2 萃取溫度對(duì)人參多糖提取率的影響

圖2 萃取溫度對(duì)人參多糖提取率的影響Fig.2 Effect of extraction temperature on yield of ginseng polysaccharides

由圖2可知，當(dāng)萃取溫度小于80 ℃時(shí)，隨著萃取溫度的升高，人參多糖的提取率呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，這是由于萃取溫度的升高會(huì)使溶質(zhì)的飽和蒸汽壓升高，多糖溶解度增大。此外，萃取溫度對(duì)植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)也有一定影響，在較高的萃取溫度條件下，植物細(xì)胞會(huì)發(fā)生膨脹、軟化，細(xì)胞壁的硬度降低，孔徑增大，使其中的多糖更容易被提取出來(lái)[15]；而高于80 ℃時(shí)，提取率隨著萃取溫度的上升而下降，這是因?yàn)闇囟壬邔?dǎo)致超臨界流體密度的降低占據(jù)了主導(dǎo)地位，溶解能力下降[16-17]。因此，選擇萃取溫度為80 ℃。

2.1.3 萃取時(shí)間對(duì)人參多糖提取率的影響

圖3 萃取時(shí)間對(duì)人參多糖提取率的影響Fig.3 Effect of extraction time on yield of ginseng polysaccharides

由圖3可知，隨著萃取時(shí)間的延長(zhǎng)，人參多糖的提取率呈逐漸增加的趨勢(shì)，當(dāng)萃取時(shí)間超過(guò)2.0 h時(shí)，繼續(xù)延長(zhǎng)萃取時(shí)間，提取率增加不顯著。這是由于隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，物料與超臨界流體和夾帶劑的接觸時(shí)間延長(zhǎng)，人參多糖可以充分地溶出[18]。而萃取時(shí)間超過(guò)2.0 h時(shí)，由于超臨界流體和夾帶劑已能完全滲入到基質(zhì)當(dāng)中，多糖充分溶出，故提取率增加不大。而萃取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)造成生產(chǎn)周期增長(zhǎng)、耗能增加，因此綜合考慮，選擇萃取時(shí)間為2.0 h。

2.1.4 夾帶劑用量對(duì)人參多糖提取率的影響

圖4 原料與夾帶劑比例對(duì)人參多糖提取率的影響Fig.4 Effect of ratio of material to entrainer on the yield of ginseng polysaccharides

由圖4可知，人參多糖提取率隨著夾帶劑用量的增加而增加；當(dāng)原料-夾帶劑比例為1∶2.5（g/mL）時(shí)，人參多糖提取率達(dá)到最高，表明采用水作為夾帶劑有利于人參多糖的提取。這是因?yàn)樗葘?duì)多糖有較好的溶解性，又對(duì)基質(zhì)具有較好的溶脹作用，使物料結(jié)構(gòu)疏松，多糖的溶出阻力降低[19-20]。此外，加入水也會(huì)增大超臨界流體的極性，提高對(duì)溶質(zhì)的溶解性及選擇性。繼續(xù)增加夾帶劑用量時(shí)，多糖提取率顯著變化，且?jiàn)A帶劑用量過(guò)大會(huì)在裝料中易發(fā)生液體溢出現(xiàn)象[21]，因此，選擇原料-夾帶劑比例為1∶2.5（g/mL）。

2.1.5 物料粒度對(duì)人參多糖提取率的影響

圖5 物料粒度對(duì)人參多糖提取率的影響Fig.5 Effect of raw material particle size on the yield of ginseng polysaccharides

由圖5可知，物料粒度大于0.3 mm時(shí)，人參多糖提取率隨著粒度的減小而顯著提高；物料粒度小于0.3 mm時(shí)，提取率隨著粒度的減小增加不明顯。這是因?yàn)槲锪狭６仍叫?，多糖與超臨界流體和夾帶劑的接觸面積大幅度增加，縮短了多糖從物料內(nèi)部擴(kuò)散到流體相的路徑，減小了內(nèi)部擴(kuò)散阻力。但粒度過(guò)細(xì)不僅會(huì)增加物料加工的難度，而且由于原料粒度過(guò)細(xì)可能會(huì)使超臨界萃取設(shè)備的管道發(fā)生堵塞，降低多糖的萃取提取率。因此，最佳的物料粒度選用0.3 mm。

2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表3 L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果Table3 Results of L9(34) orthogonal array design and range analysis

表4 正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果Table4 Results of analysis of variance for orthogonal array design

根據(jù)表3中的R值可以得出，各因素對(duì)人參多糖提取率的影響程度依次為A＞D＞B＞C，即萃取壓力的影響最大，次之為物料粒度，再次為萃取溫度和萃取時(shí)間。由表4的方差分析結(jié)果可知，萃取壓力和物料粒度對(duì)提取率的影響達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），而萃取溫度和萃取時(shí)間對(duì)提取率影響不顯著（P＞0.05），這一結(jié)果與極差分析結(jié)果一致。最優(yōu)方案為A3B2C1D3，即萃取壓力30 MPa、萃取溫度80 ℃、萃取時(shí)間1.5 h、物料粒度0.20 mm。在此條件下人參多糖的提取率為（38.03±1.43）%。

2.3 提取方法的比較

2.3.1 不同提取方法對(duì)人參多糖提取率及多糖純度的影響

分別采用超臨界輔助熱水浸提法的最優(yōu)工 藝以及熱水浸提法提取人參多糖，計(jì)算提取率，并對(duì) 獲得的人參多糖進(jìn)行多糖純度的測(cè)定，結(jié)果如表5所示。超臨界輔助熱水浸提法的人參多糖的提取率和純度比熱水浸提法分別高16.15%和13.44%，并且差異顯著（P＜0.05）。提取時(shí)間方面，超臨界輔助熱水浸提法僅用了熱水浸提法的1/4左右。這是由于超臨界流體具有較高的溶解能力和擴(kuò)散性能，可以 和物料充分接觸，有利于提取的高效性和強(qiáng)選擇性。而且超臨界流體的穿透作用可使細(xì)胞壁脆性增強(qiáng)，通透性提高，有利于人參多糖的溶出性和分散性，因而能有效提高提取率[22]。

表5 不同提取方法對(duì)人參多糖提取率和多糖純度的影響Table5 Effects of different extraction methods on the yield and purity of ginseng polysaccharides

2.3.2 HPLC分析不同提取方法對(duì)人參多糖水解產(chǎn)物中單糖組成的 影響

利用HPLC技術(shù)對(duì)超臨界輔助熱水浸提法和熱水浸提法提取的人參多糖酸水解液進(jìn)行分析研究，單糖標(biāo)準(zhǔn)液色譜圖見(jiàn)圖6，兩種方法的多糖水解產(chǎn)物的HPLC圖見(jiàn)圖7，單糖含量的分析結(jié)果如表6所示。

圖6 混合標(biāo)準(zhǔn)單糖色譜圖Fig.6 Chromatograms of mixed monosaccharide standards

圖7 超臨界輔助熱水浸提法（A）和熱水浸提法（B）提取人參多糖的單糖組成色譜圖Fig.7 Chromatograms of monosaccharide composition of ginseng polysaccharides extracted by supercritical fl uid assisted hot water extraction (A) and hot water extraction (B)

表6 HPLC測(cè)定結(jié)果Table6 Monosaccharide composition of ginseng polysaccharides determined by HPLC %

由表6可 以看出，采用超臨界輔助熱水浸提法和熱水浸提法提取的人參多糖的單糖組成相似，均含有較多的葡萄糖，以及少量的半乳糖、阿拉伯糖，表明這兩種方法提取的人參多糖主要由淀粉樣葡聚糖和果膠成 分構(gòu)成。研究[6]表明，人參淀粉樣葡聚糖和人參果膠具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤以及降血糖等功效，是人參多糖中的重要活性成分。此外，超臨界輔助熱水浸提法中葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）均顯著高于熱水浸提法（P＜0.05）。由此可見(jiàn)，超臨界輔助熱水浸提法不僅省時(shí)、高效，而且能一定程度上提高了活性成分的提取率。

2.3.3 HPGPC分析不同提取方法對(duì)人參多糖平均分子質(zhì)量的影響

圖8 超臨界輔助熱水浸提法（A）和熱水浸提法（B）提取人參多糖的GPC 色譜圖Fig.8 GPC chromatogram of ginseng polysaccharides extracted by supercritical fluid assisted hot water extraction (A) and hot water extraction (B)

表7 GPC測(cè)定結(jié)果Table7 Results of GPC analysis

如圖8所示，超臨界輔助熱水浸提法和熱水浸提法提取的人參多糖GPC色譜峰均分布較寬，對(duì)稱性差，說(shuō)明這2 種方法提取的人參多糖均由多種多糖混合而成。如表7所示，超臨界輔助熱水浸提法提取的人參多糖的峰位分子質(zhì)量（Mp）從左到右依次為119 015、76 702、 64 792、47 363、28 595、3 215 u，通過(guò)GPC軟件計(jì)算得到其重均分子質(zhì)量（Mw）為123 847 u，數(shù)均分子質(zhì)量（Mn）為67 960 u，多分散性1.82；熱水浸提法提取的人參多糖的峰位分子質(zhì)量（Mp）從左到右依次為115 403、63 107 u，通過(guò)GPC軟件計(jì)算得到其重均分子質(zhì)量（Mw）為127 016 u，數(shù)均分子質(zhì)量（Mn）為85 482 u，多分散性1.48。對(duì)比2 種提取方法可以看出，超臨界輔助熱水浸提法提取的人參多糖的Mw、Mn都小于熱水浸提法，這可能是由于超臨界輔助熱水浸提過(guò)程中，人參多糖在高溫、高壓的作用下發(fā)生了降解。而超臨界輔助熱水浸提法提取的人參多糖的多分散性大于熱水浸提法，表明超臨界輔助熱水浸提法提取的人參多糖GPC色譜峰分布比后者更寬，該法提取的人參多糖中所含的多糖種類比后者多，這是由于超臨界流體具有較高的溶解能力和穿透作用，有利于充分溶出細(xì)胞壁內(nèi)的人參多糖。

3 結(jié) 論

本研究首次將超臨界萃取技術(shù)應(yīng)用于人參多糖的提取工藝中，采用超臨界靜態(tài)萃取技術(shù)處理超臨界脫脂脫皂苷后的人參渣，得到的物料再用熱水浸提。研究了靜態(tài)萃取中萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間、夾帶劑用量和物料粒度5 個(gè)因素對(duì)提取工藝的影響，并通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化得出了超臨界萃取的最佳工藝參數(shù)為：萃取壓力30 MPa、萃取溫度80 ℃、萃取時(shí)間1.5 h、原料-夾帶劑比例（g/mL）1∶2.5、物料粒度0.20 mm。此工藝條件下所得的人參多糖提取率為（38.03±1.43）%，多糖純度為（54.71±2.16）%，與熱水提取法相比，提取率和純度分別提高了16.15%和13.44%，而在時(shí)間上，超臨界輔助熱水浸提法僅用了熱水浸提法的1/4左右。HPLC測(cè)定結(jié)果顯示，超臨界輔助熱水浸提取法的人參多糖中葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖的含量均顯著高于熱水浸提法。HPGPC測(cè)定結(jié)果顯示，超臨界輔助熱水浸提法提取的人參多糖的重均分子質(zhì)量、數(shù)均分子質(zhì)量都小于熱水浸提法，但是超臨界輔助熱水浸提法提取的人參多糖中所含的多糖種類比熱水浸提法多。

本研究所采用的超臨界輔助熱水浸提法和熱水浸提法相比較，在提取時(shí)間和多糖提取率上具有顯著的優(yōu)勢(shì)，克服了傳統(tǒng)工藝提取時(shí)間長(zhǎng)、重復(fù)過(guò)程多、水資源消耗大、提取效率低的缺點(diǎn)，而且多糖中有效成分的提取率也有一定程度的提高，表明超臨界輔助熱水浸提法是一種快速高效的新型提取方法，對(duì)人參多糖的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用具有一定的參考意義。

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Optimization of Extraction Process of Ginseng Polysaccharides and Monosaccharide Composition Analysis

ZHANG Yanrong, FAN Hongxiu, LIU Hongcheng, ZHANG Ying, WANG Dawei*
(College of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China)

Ginseng roots were defatted by supercritical fl uid extraction, treated to remove ginsenosides and extracted by a supercritical fl uid assisted hot water extraction method to obtain gin seng polysaccharides. The optimal c onditions for the extraction of ginseng polysaccharides were determined by orthogonal array experiments. The results showed that when the extraction process was conducted on sampl es pulverized to a particle size of 0.20 mm at 80 ℃ and 30 MPa for 1.5 h with a raw material to entrainer of 1:2.5 (g/mL), the yield and purity of ginseng polysaccharides were (38.03 ± 1.43)% and (54.71 ± 2.16)%, respectively, increased by 16.15% and 13.44% compared to those obtained with the traditional hot water ext raction method, respectively. Monosaccharide composition and mean molecular mass of ginseng polysaccharides were analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC) and high performance gel permeation chromatography (HPGPC). The results showed that there were a large quantity of glucose and small quantities of galactose and arabinose. Th e contents of the three monosaccharides obtained with supercritical fl uid assisted hot water extraction were signifi cantly higher than those obtained wi th hot water ex traction. The average m olecular mass of ginseng polysaccharides extracted by supercritical fl uid assisted hot water extraction and hot water extraction were 123 847 and 127 016 u, respectively. More polysaccharide species in ginseng roots were extracted by supercritical fl uid assisted hot water extraction than by hot water extraction.

supercritical fl uid assisted hot water extraction; ginseng polysaccharides; compositional analysis

TS201.1

A

1002-6630（2015）20-0037-06

10.7506/spkx1002-6630-201520007

2015-04-24

吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（吉教科合字2013第53號(hào)）；長(zhǎng)春市科技計(jì)劃項(xiàng)目（長(zhǎng)科技合2013183,13NK12）

張艷榮（1965—），女，教授，博士，研究方向?yàn)榧Z食、油脂與植物蛋白工程。E-mail：xcpyfzx@163.com

*通信作者：王大為（1960—），男，教授，博士，研究方向?yàn)榧Z食、油脂與植物蛋白工程。E-mail：xcpyfzx@163.com