2021年1月第42卷第2期应用技术
—84
D01：10.12161/j.issn.l005-6521.2021.02.014
孙悦1，何莲芝U苏卓文U李志田U刘娅心
（1.石河子大学食品学院，新疆石河子832000；2.新疆植物药资源利用教育部重点实验室，
新疆石河子832000）
摘要：以甘草为原料，采用超+辅助低共熔溶剂法，研究低共熔溶剂的种类、摩尔比、含水量以及提取温度、料液比、超+时间、超+功率对甘草多糖提取率的影响，并通过响应面试验设计，优化提取甘草中多糖的工艺条件。结果表明，以含水量40%，摩尔比为1:3的氯化胆碱-异丙醇体系为提取剂，提取温度39"、料液比1:50（g/iL）、超+时间30min、超+功率250W，此时多糖的提取率达8.31%。
关键词：低共熔溶剂q超+波辅助；甘草；多糖；提取
Ultrasonic-assisted Eutectic Solvent Extraction of Glycyrrhiza Polysaccharide
SUN Yue1,HE Lian-zhi1,SU Zhuo-wen1,LI Zhi-tian1,LIU Ya1,2F
(1.College of Food Science,Shihezi University,Shihezi832000,Xinjiang,China;2.Key Laboratory of
Xinjiang Phytomedicine Resource and Utilization,Ministry of Education,Shihezi832000,Xinjiang,China) Abstract:Using licorice as raw material,using ultrasonic-assisted eutectic solvent method,the effects of eutectic solvent types,molar ratio,water content,extraction temperature,material-liquid ratio,ultrasonic time,ultrasonic power on the extraction rate of glycyrrhizin polysaccharide were studied,and through the design of response surface experiment,the technological conditions for extracting polysaccharides from licorice were optimized.The results showed that the choline chloride-isopropanol system with a water content of40% and a molar ratio of1:3was used as the extractant.The extraction temperature was39°C,the material-liquid ratio was1:50(g/mL),the ultrasonic time was30min,and the ultrasonic power250W,the extraction rate of polysaccharide reached8.31%.
Key words:low eutectic solvent;ultrasonic wave;glycyrrhiza;polysaccharide;extraction
引文格式：
孙悦，何莲芝，苏卓文，等.超+辅助低共熔溶剂提取甘草多糖的研究[几食品研究与开发,2021,42(2):84-91.
SUN Yue,HE Lianzhi,SU Zhuowen,et al.Ultrasonic-assisted Eutectic Solvent Extraction of Glycyrrhiza Polysaccharide[J].
Food Research and Development,2021,42(2):84-91.
甘草为豆科、甘草属多年生草本植物，全世界有13种甘草，主要分布于亚洲、美洲中部、北非等地。新疆国甘草主要[1]F甘草作为药食两用资源，中有甘草多、甘草甘草等多种生物成分[2]，而多糖是人体内的一种信息分子，广
基金项目：国家自然科学基金（31460031）
作者简介：孙悦（1996—），女（汉），硕士研究生，研究方向：食品加工与安全。
'通信作者：刘娅（1974—），女（汉），教授，博士，研究方向：食品化学与营养学。泛存在于自然界和生物体中，具有 、抗氧化、抗、等作用，，、35，多研究重视。
多，为介，存、生、分、等。而作为一种、新介质，体体;
成[6，二者通，
部子子成，
多种物，多、、药物物等，此，可用于植物中非分的有卩-8]。
2021年1月
第42卷第2期应用技术
此外，低共熔溶剂不仅具有离子液体的良好性
质，如热稳定性优异，与水和有机溶剂混溶问，对各种
有机化合物具有优异的溶解性和萃取性，而且原料易
得，成本较低，制备简单，无污染㈣。
国外已将低共熔溶剂成功应用于多酚、多糖、异
黄酮、花青素、白藜芦醇、香草醛等多种生物活性
成分的提取，而国内相关报道甚少。
为了解低共熔溶剂提取多糖的，
草为对，低共熔溶剂为提取剂，取易得的
氯化为受体，采用超声辅助技术提取其中的
多糖化合物，优化草多糖提取，而为草
多糖的合用提，为多糖功
能性定。
1材料与方法
1.1料与试剂
原料草草和有
公司。
化生物技有醇
化剂异醇化
有素、性化工有
草、糖化剂有
3,5-水剂化钠厂
化剂化酚
化剂均为分。
1.2与
BS2000S d=0.01g）：北京赛多利斯天平有
78-1热制有
JP-1000B-2多功机江康市
久品工贸有KQ-200VDE双频数控超声波清NFJ防静电不发火地面
洗昆山超声有B250智能数显恒温
油水浴锅予卓仪器有UVmini-1240紫外
分光光度计元有。
1.3方法
1.3.1低共熔溶剂的制
将化与草素、异丙醇、醇）等按照
一定的摩尔比混合置于锥形瓶中，在恒温水浴锅中,
保持温度60!，至完全溶解取出，冷却至（20±
2）!后得到无透明液体，装入剂瓶，（20±2）!
下放置一周仍为匀透明的液体呵。
1.3.2甘草多糖提取的工艺流程
草！脱脂！加入低共熔溶剂！混匀静
置！超声辅助提取！入澄清剂！过滤！粗多糖［18-1"
1.3.3草多糖含量测定
采用3,5-二硝基水杨酸比法测定多糖含量85-----
分别吸取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2mL标准葡萄溶液（100!g/mL）置于干燥具塞的试管中，分别蒸W水至4.0mL，入2mL3,5-二硝基水剂，沸水浴中10min，取出，流水冷却后,510nm处测定吸光值。以多糖浓度为横坐标！，测出的吸光度为纵坐标"，绘制多糖标准曲线，得回归方程为:"=0.0144!-0.0092（R2=
0.9914）。
1.3.4草多糖提取的计
甘草多糖提取率冋/%=X100
式中：#为程计算得到草多糖的浓度, mg/mL;&为定容的体积,mL;M为原材料的质量,g。
1.3.5定低共熔溶剂体
计数值取一定量的化与
三醇、异丙醇和尿素，按照摩尔比1:1、1:2、1:3、2:1、3:1混合，入量的水，行加热至完全溶解，直至形成匀透明的无液体冋，低共熔溶剂的种类及摩尔比见表1。
表1低共熔溶剂的种类及摩尔比
Table1Types and molar ratios of eutectic solvents
低共熔溶剂
—摩尔比氢键受体体
氯化胆碱尿素1：1、1：2、1：3、2：1、3：1
氯化胆碱丙三醇1：1、1：2、1：3、2：1、3：1
化异丙醇1：1、1：2、1：3、2：1、3：1 1.3.6甘草多糖提取单因素试验
在提取温度分别为20、30、40、50、60!，料液比分别为1:20、1:30、1:40、1:50、1:60（g/mL），超声时间分别为15、20、25、30、35min，超声功分别为100、150、200、250、300W的条件下，按照1.3.2的方法，进行提取温度、料液比、超声间、超声功率4个因素的单因素试验吐25，考察各因素对甘草多糖提取的。
1.3.7草多糖超声提取的响应面法优化试验设计
在单因素试验，采用响应优化试验方法，对超声辅助低共熔溶剂提取草多糖的因素进行和优化，出应面图，建模并分析各因素对应值的。
1.4数分
采用origin软件和Design-Expert软件进行数据分。
2结果与分析
2.1低共熔溶剂体对草多糖提取的
低共熔溶剂体和受体照一定摩
第42卷第2期
食品硏究与
应用技术
86
尔比混合而构成，其中氢键受体、氢键供体种类繁多， 二者摩尔比不同、体系含水量不同都会影响多糖提取 率。本研究以氯化胆碱为氢键受体，考察常见的几种
氢键供体对甘草多糖提取率的影响见如图1〜图3。图1氯化胆碱-丙三醇体系中不同摩尔比对多糖提取率的影响Fig.l Effect of different mole ratio in choline chloride-glycerol
system on polysaccharide extraction rate
— 1：1— 1：2*
1：3
十 2：1■摩尔比3：132
40 45 50 55 60 65 70
水分含量/%
图2氯化胆碱-异丙醇体系中不同摩尔比对多糖提取率的影响
Fig.2 Effect of different mole ratio in choline chloride-isopropanol
system on polysaccharide extraction rate
水分含量/%
氯化胆碱-尿素体系中不同摩尔比对多糖提取率的影响Effect of different mole ratio in choline chloride-urea system
on polysaccharide extraction rate
F
M
M
®
酣
3
Hg
从图1〜图3可知，氢键供体为氯化胆碱，氢键受 体为异丙醇，二者摩尔比为1 : 3，含水量为40%时的 低共熔溶剂体系的多糖提取率最高。这可能是因为多
糖为极性大分子，低共熔溶剂极性也相对较大，根据 相似相溶原理，可溶解的多糖相应较多；另 可
能是因为醇类大量 的 ，也能 多糖的相
，提高多糖提取率， 而，低共熔溶剂 会
影响多糖的提取率，入适量水使得溶剂体系 降
低，溶液流 性增大，可高 溶解 多的多糖，提 高多糖的提取率凶。因 氢键供体为氯化胆碱，氢
键受体为异丙醇，二者摩尔比为1 : 3，含水量为40% 时的低共熔溶剂体系最适。2.2
甘草多糖提取 因取液比、提取
、 时间以及超声功率4
个因 因 ，考察 因素对甘草多糖提取效
的影响。
2.2.1 提取 对多糖提取率的影响
抗氧化剂386
提取 对多糖提取率的影响见图4。四氯化锆
8.4「
4
& 7 77.2
20
30 40 50 60
提取温度/°C
图4提取温度对多糖提取率的影响
Fig.4 Effect of extraction temperature on polysaccharide
extraction rate
从图4可知，当提取温度较低时，甘草多糖的提取
率 的 高而增大;40 C 时多糖提取率最高；的 高，多糖提取率降低。多糖提取率 高增硬盘马达
可能是因为 的
高，
应体系的应 ，多糖
的溶， 高，使得多糖低共熔溶剂
中的
性不高， 降解而减少。因 提取
择 40 C o
2.2.2料液比对多糖提取率的影响
料液比对多糖提取率的影响见图5。
从图5可知，当料液比为1 : 50（g/mL ）时，多糖提
取率最大， 。可能是因为低共熔溶剂本
为 液体， ，
液比降低，溶剂
甘草的
增多，
的，多糖的溶出增多，使得多糖提取率增；而 溶剂 高时， 的低共熔溶剂
的 ，
使
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食品硏究与
1：20 1：30 1：40 1：50 1：60
料液比/(g/mL )
5.0 - /
4 5--------------------------------------------—
100 150 200 250 300
超声功率/W
图5料液比对多糖提取率的影响
Fig.5 Effect of solid-liquid ratio on polysaccharide extraction rate
超声波不能充分作用于甘草，亦或是提取出的多糖受 到过多溶剂的稀释，而使提取率降低。因而，从提取率
及成本等方面考虑，料液比以1 : 50 (g/mL )为宜。2.2.3超声时间对多糖提取率的影响
超声时间对多糖提取率的影响见图6。
■44-02-60-28-
866
666565545图6超声时间对多糖提取率的影响
Fig.6 Effect of ultrasonic time on polysaccharide extraction rate
从图6可以看出，提取率随着超声时间的增加先 缓慢升高后下降,30 min 时多糖提取率达到最高。这可
能是因为在一定时间范围内，随着超声时间的增加, 超声波能充分作用于甘草粉末，破坏其细胞壁，使多 糖溶出；但是随着超声时间的进一步增加，超声波使
分多糖 ，从而使提取率降低。因，超声时间
以30 min 为宜。
224超声功率对多糖提取率的影响
超声功率对多糖提取率的影响见图7。
图7可，多糖的提取率随着超声 率的增加
呈现先上升后下降的 ，功率250 W 时的多糖提取
率最高。这可能是因为随着 率增加，超声波的
增加，使 甘草 溶剂充分 应，从而使多糖溶出增
加，而 率过高时，可能对多糖类化合物具有破坏作 用，使提取率下降。因，超声 率 择250 W 为宜。
图7超声功率对多糖提取率的影响
Fig.7 Effect of ultrasonic power on extraction rate of
polysaccharides
2.3甘草多糖提取的响应面试验2.
3.1 Box-Behnken 试验结果
在单因 ，取料液比、提取温度、超
声时间、超声功率进行响应面试验。以Box-Benhnken
的合 为 ，以多糖提取率为响应值, 进多糖提取 的化。响应面 因
计见表2，响应面试验结果见表3。
表2 Box-Behnken 试验因素与水平表
Table 2 Box-Behnken experimental factors and level table
因素
水平
!超声率/W B 超声 时间/min C 提取
/"
$料液比 / g/mL )
-12002530
1：400250
30
401：501
30045
50
1：60
表3响应面试验结果
Table 3 Response surface experimental results
序号
!超声
B 超声
C 提取
$料液比/多糖提取率/W
时间/min
/"/ g/mL )率/%12503530
50 3.29
2
20030
5050 4.10
3250254060 4.314
300
254050 2.04
52502550
50 1.006
300
30
4060 2.877250254040 3.74
8
25030
30
40
毫米波天线2.699300
354050 2.43
10200304040
5.40
112503040508.0312
300
3050500.33
132******** 1.2514
250
30
30
60
3.80
2021年"月第42卷第2期
食品硏究与&'
应用技术
-----((
续表3响应面试验结果
Continue table 3 Response surface experimental results 序号
!超声 功率/W
"超声 时间/min C 提取 温度/!
$料液比/(g/mL )多糖提取
率/%152******** 3.14
16
2003540
50 3.911725035
50500.52
18200
2540
50 4.59
19300303050
3.9320
300304040 2.94
212503040
50
8.1422250305040 1.91
23200303050 3.0824
2503040508.22
2525030
40508.1726
250354060
流媒体播放
3.5627250354040 3.32
282503040508.1829
200
30
40
60
5.91
利用Design-Expert8.06软件，对表3中的数据进
行多元回归模型拟合，获得甘草多糖提取率(％)对应
编码自变量的二次多项式回归方程:％二
8.23-1.04!-
0.15" -0.9C +0.14$ +0.27!"-1.16!C -0.14!$ -0.16BC - 0.083"$-0.44C$-2.01!2-2.72"2-3.57C 2-1.99$2
响应面二次模型方差分析见表4。
表4响应面二次模型方差分析
Table 4 Analysis of variance of response surface quadratic model
注：**差异极显著(&<0.01)。
来源平方和自由度方'值&值显著
模型
152.711410.9154.42<0.000 1**!12.92
112.9264.46
<0.000 1
**"
0.2710.27
1.330.268 5C 9.7619.7648.71
<0.000 1
**
$
0.2410.24 1.200.291 0!"
0.29
10.29
1.440.250 4!C 5.361 5.3626.720.000 1
**
!$
0.083
10.083
0.42
0.529 3"C 0.1010.100.500.491 5
"$
0.02710.0270.14
0.717 7C$0.7710.77 3.850.069 9!226.23
126.23
130.86<0.000 1**"247.96147.96239.27<0.000 1**C 2
82.69
182.69
412.54
<0.000 1**$225.621
25.62127.80<0.000 1
**差
2.81
14
0.20
失拟项
2.60100.26 5.02
0.066 9
不显著
差
0.21
40.052总和155.51
28
R 2二0.982 0
由表4可知：一次项!、C 影响极显著(P <0.01)；
二次项! C 影响极显著(&<0.01) ；!2、"2、C 2、$2影响极显
著(&<0.01)；失拟项不显著(&>0.05)。模型 R 2二0.9820,
R 2aej a 0.963 9，说明该方程与实际情况拟合良好，可以
用该回归方程代替试验真实点对试验结果进行分析。
据F 可知 对多糖提取率影响程度
序：超声功率〉提取温度〉超声时间〉料液比。
2.3.2
用的响应 面
响应面可 地看出
交互作用对甘
草多糖提取率的影响，若 线越 峭，表明该 对多糖提取率的影响越，应表
响应值变化的
o
2.3.2.1 超声功率与超声时间的交 用
超声功率与超声时间的交 用对甘草多糖的
提取率影响见 8。
§
6
护护3°。00
33.0031.0029.0027.00
25.00
提取率/%
35.°0
-
---------------—
200.00
225.00 250.00 275.00 300.00
!超声功率/W
图8超声功率与超声时间的交互作用
Fig.8 Interaction between ultrasonic power and ultrasonic time
由图8可知，随着超声功率和超声时间的增加，多
糖提取率 的 ， 线
'说明超声功率超声时间的交 用对甘草多糖
的提取率影响不显著。
超声功率与时间
的 ，超声的用越明显，甘草 与 合
的越，越多，甘草多糖越 出。
2.3.2.2 超声功率与提取温度的交 用
超声功率与提取温度的交 用对甘草多糖的
提取率影响见 9。
豫公网安备41160202000603
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