张松英

（山西省太原市清徐县中医院，山西清徐030040）

山药又名淮山、白苕、土薯、大薯、薯药，为薯蓣科多年生缠绕草本，以块根入药［1-2］。山药在热带地区广泛栽培，其内含有聚酚类物质，如儿茶素、表儿茶素、绿原酸和花青素等多种物质［3］。其块茎特具黏质多糖类，并含黄酮类及薯蓣皂苷元，此三者为山药主要的活性成分。其中多糖类成分含碳水化合物及多种还原糖，如甘露糖、阿拉伯胶糖、葡萄糖、半乳糖、果糖、少量的木糖与鼠李糖及蛋白质等［4］。现代医学研究认为山药多糖（yam polysaccharide）是山药中的主要功能性成分。临床证实，山药多糖具有调节免疫、抗衰老、抗突变、抗肿瘤和抗氧化等多种生理功能。因此提取山药多糖，开发以其为主要成分的功能食品，对于提高人们的健康水平具有很重要的意义。

山药多糖的提取方法有很多种，目前中国提取山药多糖的方法主要有水溶液提取法、纤维素酶法［5］、微波辅助法［6］、超声辅助提取法［7］。本试验运用微碱法提取山药多糖复合物，对于提取工艺的优化采用正交试验法，最后得到最佳提取条件，从而为工业大规模制备山药多糖等相关产品提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

山药片：河北省安国市；浓硫酸、无水乙醇、正丁醇、氯仿：天津袁立化工公司；D-无水葡萄糖标准品：中国药品生物制品检定所；重蒸苯酚：天津博城科技有限公司。

DZKW-4电热恒温水浴锅：北京市长风仪器仪表公司；SHB-B95循环水式多用真空泵：郑州 长城科工贸有限公司；Helzdad WB型旋转蒸发仪：德国Heidolph公司；TDL-40B低速台式大容量离心机：上海安亭科学仪器厂；PHSJ-A精密pH计：北京光学仪器厂；TU-1810紫外可见光分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司。

1.2 方 法

1.2.1 山药多糖复合物的提取工艺流程 山药片→粉碎→浸提（调节萃取介质pH、温度、萃取时间）→离心沉淀（3 000 r/min，10 min）→取上清液→中和浓缩→冷冻干燥→山药多糖复合物提取物。

1.2.2 山药提取物中多糖含量的测定 采用苯酚-硫酸法测定糖含量［8］，以D-无水葡萄糖为标准品绘制标准曲线，样品中多糖复合物提取率=（2C·n）/m×100%，其中C为根据标准曲线求得的样品浓度，n为粗糖蛋白稀释倍数，m为原料山药的重量。分别取各个条件下得到的多糖复合物20 mg，用适量的蒸馏水稀释溶解。于紫外分光光度计490 nm测定多糖复合物吸光值，从而计算得出山药多糖复合物提取率。

1.2.3 单因素试验 选取料液比（1∶8，1∶10，1∶15，1∶20，1∶30）、提取温度（30 ℃，40 ℃，50 ℃，60 ℃，70℃）、pH 值（7，8，9，10，11）、提取时间（1.0 h，1.5 h，2.0 h，2.5 h，3.0 h）、提取次数（1次，2次，3次）和山药粉颗粒大小（0.25 mm，0.85 mm，1.00 mm）6个方面为研究因素，测定其在不同水平条件下对山药多糖复合物提取率的影响。

1.2.4 正交试验 在单因素实验的基础上，采用L9（34）正交表设计不同的提取条件下山药多糖的提取实验，确定微碱法提取山药多糖的最佳工艺条件。正交实验因素水平见表1。

表1 正交试验因素水平表

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 提取温度对山药多糖复合物提取率的影响

称取粒度为0.25 mm的山药粉20 g，控制料液比为 1∶10，pH 值为 9.0，时间为 1 h，考察在浸提温度30℃、40℃、50℃、60℃、70℃时对山药粉多糖复合物提取效果的影响。每个水平重复3次。测得山药多糖复合物提取率的结果，如下图1所示。

由图1可以看出，多糖提取率随温度升高呈现出先升高后下降的趋势。当浸提温度在30℃～50℃范围内时，浸提温度的升高有助于多糖复合物的溶出，提取液多糖复合物提取率逐渐增加。达到50℃时，多糖复合物提取率最高，说明温度对多糖提取量影响很大，这可能是温度升高增大了多糖与水的作用。但当浸提温度为60℃～70℃时，多糖复合物的提取率反而有所下降，分析原因可能是山药多糖开始降解，另外升高温度并在长时间的浸提条件下可能会影响多糖的生理活性，因此浸提时不宜采用过高的温度。

2.1.2 pH值对山药多糖复合物提取率的影响 称取粒度为0.25 mm的山药粉20 g，按照1∶10的料液比溶解于200 mL蒸馏水中，提取温度为50℃，分别调节 pH 值为 7、8、9、10、11，每次提取 1.0 h。每个水平重复3次。测得山药多糖复合物取率的结果，如下图2所示。

由图2可以看出，随着pH的升高提取率有很大的升高，在pH=10时达到最大值。但当pH值过高时，提取率反而下降。分析原因可能是碱性太大，导致糖的结构遭到破坏。而且碱性太大时会影响产品色泽和风味，不利于保证产品营养质量和功能特性，甚至产生毒性化合物，丧失食用价值。

2.1.3 提取时间对山药多糖复合物提取率的影响 称取粒度为0.25 mm的山药粉20 g，按照1∶10的料液比溶解于200 mL蒸馏水中，调节pH值为9，提取温度为 50 ℃，分别提取 1.0 h、1.5 h、2.0 h、2.5 h、3.0 h。每个水平重复3次。测得山药多糖复合物提取率的结果，如下图3所示。

由图3可知，山药粉经微碱提取2 h，提取率最高，在2 h以后提取率反而下降，这说明此时大多数的多糖已经溶出并达到平衡，再延长提取时间对提取多糖不利。

2.1.4 料液比对山药多糖复合物提取率的影响 称取粒度为0.25 mm的山药粉20 g，提取温度为50℃，调节 pH 值为 9，分别按照 1∶8、1∶10、1∶15、1∶20、1∶30 的料液比（g/mL）进行提取，每次提取1.0 h。每个水平重复3次。测得多糖复合物提取率的结果，如下图4所示。

由图4可知，当料液比为1∶8时提取率最小，可能是由于过于黏稠不利于糖类物质的溶出，在料液比为1∶10时提取率最高，小于1∶10时提取率略有下降。

2.1.5 提取次数对提取率的影响 称取粒度为0.25 mm的山药粉20 g，提取温度为50℃，调节pH值为9，使料液比为1∶10，每次提取1.0 h，分别提取1次、2次、3次，合并相同水平下所得的多糖提取液。每个水平重复3次。测得多糖复合物的提取率结果，如表2所示。

表2 提取次数对提取率的影响

从表2可知，随着提取次数的增加，提取率有所上升，但影响不显著。所以提取次数不作为正交试验中的因素，可在提取1次的基础上进行正交试验。

2.1.6 山药粉颗粒大小对提取率的影响 称取粒度分别为0.25 mm、0.85 mm、1.00 mm的山药粉各20 g，提取温度为50℃，调节pH值为9，使料液比为1∶10，每次提取1.0 h。每个水平重复3次。测得多糖的提取率结果，如表3所示。

表3 颗粒大小对提取率的影响

从表3可知，随着山药粉颗粒变大，多糖的提取率依次降低，是由于颗粒越大，越不利于多糖的溶出。实验室中0.25 mm的颗粒易得，则可选择颗粒大小为0.25 mm的山药粉进行正交试验。

2.2 正交试验设计结果

在上述单因素实验的基础上，选择固液比、pH值、浸提时间和浸提温度作为考察对象，每因素确定3个水平，按L9（34）做正交实验，确定碱法提取鲜山药多糖复合物的最佳工艺条件。并对多糖复合物提取率进行极差分析和方差分析，试验结果如表4和表5所示。

表4 正交试验结果分析表

表5 正交试验方差分析表

从表4、表5中可以看出，对多糖复合物提取率的影响由大到小依次为D＞A＞C＞D，即提取pH值＞温度＞料液比＞提取时间。综合分析得到的最优组合为A2B2C3D3，即提取温度为50℃，提取时间为1.5 h，料液比为 1∶15，pH=10。

2.3 正交试验最优提取条件验证试验

为进一步考察优选工艺的可靠性及稳定性，按照上述山药粉多糖复合物提取率的最佳工艺条件验证3次，进行稳定性试验考察，测定结果见表6。

表6 最优工艺下多糖复合物的提取率

由表6可知，山药粉多糖复合物平均提取率为5.716%。验证试验结果与正交试验结果基本一致，说明提取工艺条件基本稳定，重现性好。

3 结 论

通过对微碱法提取山药多糖复合物的工艺进行优化，得出的结论为微碱法提取多糖复合物最优工艺为提取温度50℃，提取时间1.5 h，料液比1∶15，pH=10，此时最高提取率为5.739%。从而为工业上大规模提取生产山药多糖提供了一定的实验依据。

［1］姜德明.开发淮山药前景广阔［N］.科技日报，2001-04-13.

［2］中药辞海编审委员会.中药辞海（第一卷）［M］.北京：中国医药科技出版社，1993：502.

［3］Imbert M P,Seaforth C.Anthocyanins in Dioscorea alata L［J］.Experimental，25（5）：445-447.

［4］张骁.山药的药理进展［N］.中国医药报，2004-04-17.

［5］费玉婷，乔建卫，蒋立勤.纤维素酶法提取山药多糖的工艺研究［J］.农产品加工学刊，2008，12（6）：31-33.

［6］许本波，张世俊，江洪波.微波辅助法提取山药多糖的研究［J］.安徽农学通报，2007，13（12）：34-35.

［7］李金忠，马海乐，吴沿友.山药多糖的超声辅助提取技术研究［J］.食品研究与开发，2005，26（4）：72-75.

［8］李金忠.山药糖蛋白的超声辅助提取及免疫调节功能研究［D］.镇江：江苏大学，2005.