东北野生党参多糖提取工艺优化
东北野生党参多糖提取工艺优化[20200408174532]
摘 要
本文研究了东北野生党参中可溶性多糖的提取工艺，单因素实验考查了提取时间、料液比和提取温度对多糖提取的影响，运用Box-Benhnken的中心组合设计和响应面分析，对最佳提取工艺进行多项式回归模型建立和最优化。单因素实验结果表明最佳的提取时间为2.5h，料液比为1:40，提取温度为55℃。回归方程显著性检验结果表明提取料液比和提取温度对党参中粗多糖的提取影响较显著。响应面分析确定出最佳的提取工艺为提取时间2.52h，料液比1:43.48，提取温度为57.62℃，在此工艺条件下粗多糖提取量达到 0.6280g/(4g)党参。
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关键字:党参多糖提取响应面分析
Key Words:Codonopsis pilosula;Polysaccharide;Extraction;Response surface methodology目 录
1. 绪论 1
1.1 党参的性质 1
1.2 党参多糖的生理功能 1
1.2.1 对免疫系统的作用 1
1.2.2 抗氧化作用 1
1.2.3 抗肿瘤作用 1
1.2.4 延缓衰老 2
1.2.5 降低血脂 2
1.2.6 抗缺氧作用 2
1.3 党参多糖提取的研究进展 2
1.3.1 水浸法提取党参多糖 2
1.3.2 碱浸法提取党参多糖 3
1.3.3 微波辅助提取党参多糖 3
1.3.4 超声波辅助提取党参多糖 3
1.4 本研究的意义 4
2. 实验材料与方法 5
2.1 材料与仪器 5
2.1.1 仪器 5
2.1.2 材料 5
2.2 实验方法 5
2.2.1 党参的处理 5
2.2.2 单因素试验 5
2.2.3 响应面优化实验 6
3. 结果与讨论 9
3.1 提取时间对党参多糖提取量的影响 9
3.2 料液比对党参多糖提取量的影响 9
3.3 提取温度对党参多糖提取量的影响 10
3.4 响应面优化法提取工艺条件结果分析 10
3.5 响应面验证试验 16
4. 结论 17
参考文献 18
致谢 19
1. 绪论
1.1 党参的性质
根据中国植物志中记载，我国的党参属植物共39种，其中药用21种，变种有4种[1]。东党参主要产于中国东北吉林地区。野生的东北党参主要分布于我国北方海拔1560-3100米的山地林边和灌丛之中。野生东北党参根部呈圆柱形、纺锤状圆柱形，分枝较少或者中部以下有分枝，一般长为15-30cm，直径在0.45-2.5cm之间。表面呈灰黄色、灰棕色，有不规则纵沟和皱缩，上部一般多环状皱纹，接近根头 处皱纹十分密集，根头处有很多突起的茎痕及芽痕 ，根破碎处有时可以看到黑褐色胶状物。质地比较坚硬，断面比较平整，有的呈角质样。皮部较厚，黄白色、淡棕色或棕褐色，常有裂隙。有轻微的香味，嚼之无渣，党参根中大部分是糖类，其中有蔗糖、葡萄糖、果糖、菊糖、4种杂多糖，所以味道偏甜。这4种杂多糖为一种新型多糖，它们多由葡萄糖、果糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、核糖、鼠李糖以不同比例组成[2]。
1.2 党参多糖的生理功能
1.2.1 对免疫系统的作用
1986年，中国中医研究院中药研究所的张思巨 [3]对党参多糖进行了免疫功能试验，试验证实了党参多糖具有增强巨噬细胞吞噬功能，对免疫系统有促进作用。党参多糖明显增强了巨噬细胞的细胞数量、体积以及其吞噬活性。Sun [4]研究党参中的党参多糖具有免疫活性，可显著提高淋巴细胞增殖并呈剂量依赖性关系。唐清秀[5]从甘肃盛产的党参中提取并且分离的党参多糖实验研究证明，党参多糖不同程度的增加了免疫器官重量。党参多糖增强了淋巴细胞膜CR，同时也增强了和淋巴细胞膜相醛糖还原酶（CR）的活性，增强机制和淋巴细胞膜相分化抗原簇的活性有关。
1.2.2 抗氧化作用
南华大学公共卫生学院李贵荣、杨胜圆[6]通过试验发现，党参多糖对0-2和OH-起到清除作用，而且和浓度成正相关性。由此可以看出：党参多糖能够作为良好的氧自由基清除剂。因此，党参多糖具有很好的预防保健功能。同时发现党参多糖粗品对0-2和OH-的清除作用均大于经纯化的产品，结果也提示在纯化处理过程中把原本与多糖相结合的成分除去了，而这些除去的成分应该具有很强的抗氧化性。
1.2.3 抗肿瘤作用
韩春姬 [7-8]研究轮叶党参多糖，对小鼠接种S180舫肉瘤细胞后，采用不同浓度的轮叶党参多糖对接种后小鼠进行S180肿瘤抑制试验，结果显示轮叶党参多糖能够抑制S180肿瘤，所以，党参多糖很有可能被作为预防肿瘤的保健食品从而得到开发和利用。党参作为一种良好的天然补品，将在日后得到更进一步研究与开发。
1.2.4 延缓衰老
衰老的自由基学说最早由英国学者哈曼(D．Harman)提出，其认为引起人类衰老的主要原因是细胞代谢过程中不断产生的自由基[9]。甘肃省人民医院药剂科许爱霞[10]用D-半乳糖致衰老模型小鼠，同时党参多糖50mg/kg.d或150mg/kg .d连续8周对小鼠进行灌胃，观察党参多糖对衰老模型小鼠器官及系统功能的影响。结果显示50或150mg/kg.d党参多糖能够升高衰老模型小鼠胸腺指数和脾脏指数，明显降低血清、肝组织中MDA以及脑组织中LF，明显增加了SOD、肾组织中GSH—PX以及NOS的活力。证明党参多糖具有明显的抗衰老作用。
1.2.5 降低血脂
许爱霞[11]研究出党参多糖能够调节脂类代谢，改善血脂，从而能够防治实验性高血脂。韩春姬[7]研究证明：在高脂饲料中添加4、8g的轮叶党参水提取液来喂养大鼠，仅饲喂高脂饲料大鼠的血清胆固醇、甘油三脂、低密度脂蛋白胆固醇和动脉硬化指数明显高于喂养后的大鼠。说明党参对血脂蛋白具有明显的调理作用，能够降低血脂。
1.2.6 抗缺氧作用
李伟[12]的实验结果表明：党参多糖(I)能够明显增强小鼠遭受高温缺氧及疲劳制激均的抗应激能力，使得正常大鼠肾上腺皮质内VC含量得到降低，增加了党参多糖(I)对肾上腺功能的兴奋作用。研究认为其机制应该与其兴奋下丘脑、垂体、肾上腺皮质系统有关，增强了处于应激状态下的机体体力和耐疲劳能力，使得耗氧降低，从而保护机体重要的组织器官。
1.3 党参多糖提取的研究进展
目前，国内外学者围绕党参多糖的生产开展了大量的研究。目前党参多糖提取方法主要有水浸法提取、碱浸法提取，微波辅助提取，超声波辅助提取等方法。
1.3.1 水浸法提取党参多糖
水浸法提取党参多糖是利用党参中多糖易溶于水的特性，从而将多糖从党参组织中提取出来的。水溶液作用于党参的细胞组织，其致密的组织结构形式变的疏松，其中的多糖更容易被溶解出来。所以在提取党参多糖的过程中，冷水的效果没有热水的效果好，而且当升高提取温度，热作用可以加速分子的运动，更多的多糖同时被溶解出来，从而增加了多糖的提取率。相对于其他的提取方法，水浸法提取党参多糖所需的工业成本较低，工艺相对简单很多，并且提取过程并没有加入其他化学制剂，所以更好的保留了提取物的安全性和天然性，同时提取出来的水溶性多糖也更加利于人体的吸收[13]。
当温度较低时，利用水提法提取党参多糖，党参多糖的提取率低，温度增加时提取率有所提高，但是当温度超过一定的范围时，提取的党参多糖受热发生分解，又会导致提取率有所下降。
1.3.2 碱浸法提取党参多糖
摘 要
本文研究了东北野生党参中可溶性多糖的提取工艺，单因素实验考查了提取时间、料液比和提取温度对多糖提取的影响，运用Box-Benhnken的中心组合设计和响应面分析，对最佳提取工艺进行多项式回归模型建立和最优化。单因素实验结果表明最佳的提取时间为2.5h，料液比为1:40，提取温度为55℃。回归方程显著性检验结果表明提取料液比和提取温度对党参中粗多糖的提取影响较显著。响应面分析确定出最佳的提取工艺为提取时间2.52h，料液比1:43.48，提取温度为57.62℃，在此工艺条件下粗多糖提取量达到 0.6280g/(4g)党参。
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关键字:党参多糖提取响应面分析
Key Words:Codonopsis pilosula;Polysaccharide;Extraction;Response surface methodology目 录
1. 绪论 1
1.1 党参的性质 1
1.2 党参多糖的生理功能 1
1.2.1 对免疫系统的作用 1
1.2.2 抗氧化作用 1
1.2.3 抗肿瘤作用 1
1.2.4 延缓衰老 2
1.2.5 降低血脂 2
1.2.6 抗缺氧作用 2
1.3 党参多糖提取的研究进展 2
1.3.1 水浸法提取党参多糖 2
1.3.2 碱浸法提取党参多糖 3
1.3.3 微波辅助提取党参多糖 3
1.3.4 超声波辅助提取党参多糖 3
1.4 本研究的意义 4
2. 实验材料与方法 5
2.1 材料与仪器 5
2.1.1 仪器 5
2.1.2 材料 5
2.2 实验方法 5
2.2.1 党参的处理 5
2.2.2 单因素试验 5
2.2.3 响应面优化实验 6
3. 结果与讨论 9
3.1 提取时间对党参多糖提取量的影响 9
3.2 料液比对党参多糖提取量的影响 9
3.3 提取温度对党参多糖提取量的影响 10
3.4 响应面优化法提取工艺条件结果分析 10
3.5 响应面验证试验 16
4. 结论 17
参考文献 18
致谢 19
1. 绪论
1.1 党参的性质
根据中国植物志中记载，我国的党参属植物共39种，其中药用21种，变种有4种[1]。东党参主要产于中国东北吉林地区
1.2 党参多糖的生理功能
1.2.1 对免疫系统的作用
1986年，中国中医研究院中药研究所的张思巨 [3]对党参多糖进行了免疫功能试验，试验证实了党参多糖具有增强巨噬细胞吞噬功能，对免疫系统有促进作用。党参多糖明显增强了巨噬细胞的细胞数量、体积以及其吞噬活性。Sun [4]研究党参中的党参多糖具有免疫活性，可显著提高淋巴细胞增殖并呈剂量依赖性关系。唐清秀[5]从甘肃盛产的党参中提取并且分离的党参多糖实验研究证明，党参多糖不同程度的增加了免疫器官重量。党参多糖增强了淋巴细胞膜CR，同时也增强了和淋巴细胞膜相醛糖还原酶（CR）的活性，增强机制和淋巴细胞膜相分化抗原簇的活性有关。
1.2.2 抗氧化作用
南华大学公共卫生学院李贵荣、杨胜圆[6]通过试验发现，党参多糖对0-2和OH-起到清除作用，而且和浓度成正相关性。由此可以看出：党参多糖能够作为良好的氧自由基清除剂。因此，党参多糖具有很好的预防保健功能。同时发现党参多糖粗品对0-2和OH-的清除作用均大于经纯化的产品，结果也提示在纯化处理过程中把原本与多糖相结合的成分除去了，而这些除去的成分应该具有很强的抗氧化性。
1.2.3 抗肿瘤作用
韩春姬 [7-8]研究轮叶党参多糖，对小鼠接种S180舫肉瘤细胞后，采用不同浓度的轮叶党参多糖对接种后小鼠进行S180肿瘤抑制试验，结果显示轮叶党参多糖能够抑制S180肿瘤，所以，党参多糖很有可能被作为预防肿瘤的保健食品从而得到开发和利用。党参作为一种良好的天然补品，将在日后得到更进一步研究与开发。
1.2.4 延缓衰老
衰老的自由基学说最早由英国学者哈曼(D．Harman)提出，其认为引起人类衰老的主要原因是细胞代谢过程中不断产生的自由基[9]。甘肃省人民医院药剂科许爱霞[10]用D-半乳糖致衰老模型小鼠，同时党参多糖50mg/kg.d或150mg/kg .d连续8周对小鼠进行灌胃，观察党参多糖对衰老模型小鼠器官及系统功能的影响。结果显示50或150mg/kg.d党参多糖能够升高衰老模型小鼠胸腺指数和脾脏指数，明显降低血清、肝组织中MDA以及脑组织中LF，明显增加了SOD、肾组织中GSH—PX以及NOS的活力。证明党参多糖具有明显的抗衰老作用。
1.2.5 降低血脂
许爱霞[11]研究出党参多糖能够调节脂类代谢，改善血脂，从而能够防治实验性高血脂。韩春姬[7]研究证明：在高脂饲料中添加4、8g的轮叶党参水提取液来喂养大鼠，仅饲喂高脂饲料大鼠的血清胆固醇、甘油三脂、低密度脂蛋白胆固醇和动脉硬化指数明显高于喂养后的大鼠。说明党参对血脂蛋白具有明显的调理作用，能够降低血脂。
1.2.6 抗缺氧作用
李伟[12]的实验结果表明：党参多糖(I)能够明显增强小鼠遭受高温缺氧及疲劳制激均的抗应激能力，使得正常大鼠肾上腺皮质内VC含量得到降低，增加了党参多糖(I)对肾上腺功能的兴奋作用。研究认为其机制应该与其兴奋下丘脑、垂体、肾上腺皮质系统有关，增强了处于应激状态下的机体体力和耐疲劳能力，使得耗氧降低，从而保护机体重要的组织器官。
1.3 党参多糖提取的研究进展
目前，国内外学者围绕党参多糖的生产开展了大量的研究。目前党参多糖提取方法主要有水浸法提取、碱浸法提取，微波辅助提取，超声波辅助提取等方法。
1.3.1 水浸法提取党参多糖
水浸法提取党参多糖是利用党参中多糖易溶于水的特性，从而将多糖从党参组织中提取出来的。水溶液作用于党参的细胞组织，其致密的组织结构形式变的疏松，其中的多糖更容易被溶解出来。所以在提取党参多糖的过程中，冷水的效果没有热水的效果好，而且当升高提取温度，热作用可以加速分子的运动，更多的多糖同时被溶解出来，从而增加了多糖的提取率。相对于其他的提取方法，水浸法提取党参多糖所需的工业成本较低，工艺相对简单很多，并且提取过程并没有加入其他化学制剂，所以更好的保留了提取物的安全性和天然性，同时提取出来的水溶性多糖也更加利于人体的吸收[13]。
当温度较低时，利用水提法提取党参多糖，党参多糖的提取率低，温度增加时提取率有所提高，但是当温度超过一定的范围时，提取的党参多糖受热发生分解，又会导致提取率有所下降。
1.3.2 碱浸法提取党参多糖
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