稀堿法提取美洲大蠊多糖工藝條件的研究

李曉慶，許 龍，陳光道，欒 雪，高 敏，羅志文

(佳木斯大學生命科學學院，黑龍江佳木斯 154007)

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稀堿法提取美洲大蠊多糖工藝條件的研究

李曉慶，許 龍*，陳光道，欒 雪，高 敏，羅志文

(佳木斯大學生命科學學院，黑龍江佳木斯 154007)

摘要[目的]確定美洲大蠊多糖提取的稀堿液濃度、提取時間及提取溫度等參數。[方法]采用梯度濃度稀堿液及不同條件進行美洲大蠊多糖的提取試驗，以稀堿液濃度、提取溫度及提取時間作為單因素因子，并進行了正交試驗；采用苯酚-硫酸分光法測定試驗樣品中的多糖含量，將葡萄糖作為標準品進行對照，比較不同提取條件所得到多糖的含量。[結果]各因素對美洲大蠊多糖提取含量的影響主次順序為稀堿液濃度、提取時間、提取溫度，美洲大蠊多糖的最優提取條件為稀堿液濃度0.02 mol/L、提取溫度70 ℃、提取時間1.5 h。[結論]該研究為進一步開發具有功能活性昆蟲食品及藥物奠定了理論和試驗基礎。

關鍵詞美洲大蠊多糖；稀堿液提取法；提取條件；工藝優化

美洲大蠊PeriplanetaAmericanaL.為蜚蠊目Blattaria蜚蠊科 Blattidae大蠊屬Periplaneta昆蟲，俗稱蟑螂，各地稱呼不同，如茶婆子等[1]。我國歷代本草專著如《本草綱目》、《新修本草》中均有詳細記載，近代多部藥學專著和學術文獻中也有記述[1-2]。從國內美洲大蠊的研究文獻記載，研究重點主要集中在美洲大蠊的種群調查、分布、發生規律及防治；基因表達和致敏作用方面的研究；藥用價值開發的研究[3-5]等。美洲大蠊在國內外的開發利用已經有多年的發展歷史，但有關美洲大蠊的藥用資源開發、功能性食品及相關藥用價值并未得到廣泛研究，受各方面條件因素的影響，美洲大蠊的藥理研究不夠深入，對其營養成分的了解尚不夠明確，且美洲大蠊的養殖技術和藥效作用機理未受到學術界的重視等。該試驗通過采取稀堿液提取法對美洲大蠊進行提取優化試驗，并采用苯酚-硫酸法檢測其多糖量，比較不同提取環境下的提取得率，擴增了活性多糖的來源，為開發具有功能活性昆蟲食品及藥物奠定了理論和試驗基礎。

1材料與方法

1.1試驗材料試驗用原藥材美洲大蠊購于河北省安國藥材市場，經佳木斯大學羅志文副教授鑒定為美洲大蠊目蜚蠊科美洲大蠊Periplanetaamericana，藥材標本現保存于佳木斯大學動物學研究生實驗室內。

1.2樣品制備和預處理將原藥材經40 ℃低溫干燥48 h后，粉碎至末狀，經60目篩網過濾，試驗前進行干粉預處理，存放于低溫干燥箱內備用。按原料∶石油醚=1∶3(W/V)加入石油醚原液，室溫條件下泡12 h后過濾，采用旋轉蒸發儀濃縮體積，回收石油醚。重復2次，除去脂溶性雜質，采用50 ℃干燥后備用。

1.3試驗方法

1.3.1美洲大蠊多糖的提取。采用電子天平稱取經預處理后的美洲大蠊粉末各5 g，按堿液濃度、提取溫度、提取時間等因素水平設計，水浴提取美洲大蠊多糖，重復1次，合并提取液，抽濾，并用1 mol/L鹽酸或1 mol/L NaOH將濾液pH調至7.0，濃縮，加入3倍量的95%乙醇，醇沉24 h，經離心無水乙醇洗滌、脫水，低溫干燥得到美洲大蠊多糖。

1.3.2美洲大蠊多糖提取單因素試驗。

1.3.2.1稀堿液濃度對多糖提取的影響。設置稀堿液濃度梯度0.01～0.06 mol/L，在固定提取溫度和提取時間條件下提取多糖。每組水平設計重復3次，取平均值做參考。

1.3.2.2提取溫度對多糖提取的影響。設置提取溫度梯度30～80 ℃，在固定稀堿液濃度和提取時間條件下提取多糖。每組水平設計重復3次，取平均值做參考。

1.3.2.3提取時間對多糖提取的影響。設置時間梯度0.5～3.0 h，在固定提取溫度和稀堿液濃度條件下提取多糖。每組水平設計重復3次，取平均值做參考。

1.3.3美洲大蠊多糖正交優化試驗。采用多糖提取量作為評分指標，根據單因素試驗數據，以稀堿液濃度(A)、提取溫度(B)、提取時間(C)3個因素3水平進行正交試驗，采用L9(33)正交表(表1)設計試驗，優化美洲大蠊的提取條件。

表1稀堿液法提取美洲大蠊多糖正交試驗水平

Table 1Orthogonal test level for the extraction of polysaccharide fromP.americanaby dilute alkali extraction

水平LevelA(稀堿液濃度Dilutealkalisolutionconcentration∥mol/L)B(提取溫度Extractiontemperature∥℃)C(提取時間Extractiontime∥h)10.01600.520.02701.030.03801.5

2結果與分析

2.1美洲大蠊多糖提取單因素試驗由圖1可見，隨著稀堿液濃度增加，美洲大蠊多糖含量逐漸增加，在0.03～0.04 mol/L多糖的含量增加幅度明顯；多糖的溶解度隨著溫度升高，美洲大蠊多糖含量有所增加；提取時間1～2 h時，多糖含量增加的幅度明顯。

2.2美洲大蠊多糖正交優化試驗從表2可以看出，不同提取條件對美洲大蠊多糖含量影響順序從大到小依次為A、

圖1　稀堿液濃度(a)、提取溫度(b)和提取時間(c)對美洲大蠊多糖含量的影響Fig.3　Effects of alkali solution concentration(a)，extraction temperature(b)and extraction time(c)on the polysaccharide content

C、B，即對多糖提取含量影響主次順序依次為稀堿液濃度、提取時間、提取溫度。綜合各因素k值和直觀比較得出，理論上最佳提取產率的工藝條件為A2B2C3，即稀堿液濃度為0.02 mol/L，提取溫度為70 ℃，提取時間為1.5 h。

表2　正交試驗結果

3結論與討論

該研究以稀堿液濃度、提取溫度、提取時間作為單因素因子，并進行了正交試驗；采用苯酚-硫酸分光法測定試驗樣品中的多糖含量，將葡萄糖作為標準品進行對照，比較不同提取條件所得到多糖的含量。結果表明，各因素對美洲大蠊多糖提取含量的影響主次順序為稀堿液濃度、提取時間、提取溫度，得到的的最佳提取工藝方案為A2B2C3，即稀堿液濃度0.02 mol/L、提取溫度70 ℃、提取時間1.5 h。

堿提取法是利用昆蟲多糖溶于酸、堿溶液而不溶于醚、醇、丙酮等有機溶劑的特點提取多糖，這種方法具有得率高、條件溫和可控、操作簡單等優點。該試驗采用稀堿液提取法對美洲大蠊多糖進行提取條件優化，后續會將提取的多糖用于S-180荷瘤小鼠模型上進行動物試驗，檢驗美洲大蠊活性成分的免疫能力活性及抗癌作用，為進一步開發具有功能性食品昆蟲或昆蟲藥物方面奠定基礎。

參考文獻

[1] 肖小芹.美洲大蠊生物學特性及藥用價值研究[D].長沙：中南大學，2008：1-3.

[2] 張丹.美洲大蠊抗腫瘤活性成分及其結腸定位片的研究[D].成都：成都中醫藥大學，2014：4-6.

[3] 羅志文，劉娟，張聰穎，等.地鱉蟲多糖提取工藝的優化研究[J].安徽農業科學，2012，40(28)：13978-13979.

[4] 羅志文，劉娟，趙永勛.酶解法提取地鱉蟲多糖工藝的優化[J].黑龍江農業科學，2018(8)：102-104.

[5] 史未名.美洲大蠊的藥用研究進展[J].中國民族民間醫藥，2012，21(3)：50-51.

基金項目佳木斯大學研究生科技創新項目(LZZ2014_002)。

作者簡介李曉慶(1990- )，女，黑龍江大慶人，碩士研究生，研究方向：資源昆蟲開發與應用。*通訊作者，副教授，碩士，碩士生導師，從事昆蟲學教學與科研工作。

收稿日期2016-04-28

中圖分類號R 284.2

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)15-125-02

Polysaccharide Processing Conditions ofPeriplanetaamericanaL. by Alkaline Extraction Method

LI Xiao-qing, XU Long*, CHEN Guang-dao et al

(College of Life Sciences, Jiamusi University, Jiamusi, Heilongjiang 154007)

Abstract[Objective] To determine the dilute alkali concentration, extraction time and extraction temperature for the extraction of polysaccharide from Periplaneta americana L. [Method] Extraction test of polysaccharide from P. americana was carried out by dilute alkali solution with gradient concentration under different conditions. With dilute alkali solution concentration, extraction temperature, and extraction time as the single factors, orthogonal test was carried out. Polysaccharide content in sample was detected by phenol-sulfuric acid spectrophotometry. Glucose was used as the standard substances, and control test was carried. Polysaccharide contents were compared under different extraction conditions. [Result] The factors influencing the extraction of polysaccharide from P. americana were in the order of alkali solution concentration, extraction time, extraction temperature. The optimal extraction conditions were 0.02 mol/L dilute alkali solution concentration, 70 ℃ extraction temperature, and 1.5 h extract time, and 70 ℃ extraction temperature. [Conclusion] This research provides theoretical and experimental basis for the further development of insect foods and drugs with functional activity.

Key wordsPolysaccharide in Periplaneta americana L.; Dilute alkali extraction; Extraction condition; Process optimization