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植物多糖提取工艺的研究进展

编辑:管理员    发布时间:2016/6/23 10:45:22

植物多糖提取工艺的研究进展

    摘要:植物活性多糖的提取方法有多种,在水提醉沉的墓础上,常采用酶解、徽波、超声波、膜处理和CO2超临界革取等方法进行辅助提取或精制。本文就近年来国内外对植物多搪提取的工艺研究做一综述。

    多糖是一类由醛糖或酮糖通过糖昔键连接而成的天然高分子多聚物,在自然界含量最丰。多糖大多为无定形化合物,无甜味和还原性,难溶于水;多糖被酶或酸水解,产生代聚搪或单糖,在热水中形成胶体溶液,具有多样生物学活性。随着对多糖生物学活性研究的深人,其应用领域将会更宽。多糖来源广泛,其糖链在分子生物学中具有决定性作用。本文讨论的是除淀粉。α(1-6 )糖昔键或。α(1-4)糖昔键、纤维素班β(1-4 )糖苷键以外的具有生物活性的多聚糖。由于它具有免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、抗衰老、抗凝血和降血脂等作用而成为各国的研究热点。

多糖的提取纯化是研究多糖的基础。近年来,提取纯化方法在传统的水提醇沉法的基础上经过改进,加上新的提取分离方法如超临界流体萃取、超滤膜技术和离子交换色谱,新的分析方法如核磁共振及质谱等,使得对多糖的深人研究成为可能,也不断有新的多糖被发现。本文就近年来国内外植物活性多糖提取的工艺研究做一综述,旨在为进一步研究利用植物活性多糖奠定基础。

1水提醉沉法及其改进

水提醇沉法目前在植物活性多糖提取中应用最多。多糖常与其它分子共存于植物中,可利用多糖不溶于有机溶剂的性质在提取液中加入乙醇等使多糖从提取液中沉淀出来,达到初步分离纯化的目的。用苯酚替代乙醇,可避免醇沉提取对多糖理化性质的影响;另外,温和提取方式也取得理想效果闭。Honnavally在对甜高粱多糖的提取中发现,在水提前先进行淀粉分解并在较高温度提取有利于非淀粉类多糖的分离。

1. 1水提醉沉法研究发现影响物料中有效成分提取的因素主要有固液比、提取温度、提取时间、提取液pH值、离子种类及浓度等,因此可通过优化工艺条件来提高多糖的提取率。康某等在中性水溶液中,确定的昆布多糖最佳水浸提工艺条件为料液比1 :60,90 ℃,浸提4h,多糖得率达18. 31% ,还有研究者根据多搪的结构不同,考虑在水提取液中加碱来提取含有糖醛酸的多糖。李某等分别用水、氧化钙水溶液和碳酸钠水溶液提取制备黄蔑多糖,结果CaO水溶液提取率最高(11.7%),是水提取率(3. 6%)3. 25倍,是Na2CO3水溶液提取率((5.7%2. 05.某等用25%NaOH, 30℃处理3d,第1次提取时加水量为试样干重的25倍,第2次为第1次的1/3,在110℃下2次共提取2h,多糖提取率达21.2%,碱法提取虽可提高多糖的收率,缩短提取时间,但提取液中含有其它杂质,如蛋白质等,枯度过大,过滤困难。于是研究者考虑在酸性条件下提取。岑某等研究认为海藻羊栖菜多糖的最佳提取工艺条件为料液比1 :30 , 80℃ ,pH 5,浸提5h,提取2次,粗多糖提取率达10.9%,其中硫酸基含量20.3%。赵某等研究显示:含葡萄糖醛酸等酸性基团的多糖,可用乙酸或盐酸提取。Hyashi从绿色藻类中提取了一种热水法无法溶解的酸性多糖,具体过程为:将干燥的绿藻粉末制成悬浮液,热水浸泡提取或将含水绿藻直接用热水提取后离心分离,取粘稠的固状物,在pH≥10的条件下再搅拌提取,在搅拌的同时加人酸调节pH值至3 ~4,静置沉降后离心得酸性多糖。Kouhat等将单细胞藻类植物粉末放入去离子水中制成藻类悬浮液,通过加热(≥75℃)或加人强酸(pH≤2)进行脱皮处理,处理液连续过滤或离心除去沉淀物,经喷雾或冷冻干燥即得藻类多糖,该分离技术能更方便地从藻类中得到藻类多糖。应注意的是,在酸性条下可能引起多糖中糖昔键的断裂,而影响多糖活性。目前,酸法仅限于真菌多糖的提取,如董洪新等阿魏侧耳酸提水溶性多糖的研究。植物多糖提取工艺的研究进展|植物提取技术|中药提取技术|高效威尼斯注册送28|萃取设备|新威尼斯注册送28网站

     1. 2微波辅助提取   

     在热水浸提基础上采用微波辅助提取是对传统提取方法的一种改进,刘某等采用微波功率200w、提取8 min、料液比1:40提取紫菜多糖,并比较了微波冻融提取、浸泡提取和直接提取,结果发现冻融提取率达7. 45,热水提取率最高仅2.05%.聂某等将微波辅助提取技术用于获荃水溶性多搪的提取。确定的最佳提取条件:微波占空比42%、提取18 min,料液比1 :50,提取率2. 792%,且时间越长提取率越高。杨某在螺旋藻多糖提取中采用微波辅助,确定的最适工艺条件为:微波功率300w,提取6 min.料液比1:15,提取率2.761%,明显高于单纯水提法的2. 257%。不论在节能、高效还是在实验操作方面,微波辅助提取都有明显的优势。

    1. 3超声波辅助提取  

    有研究者采用超声波辅助提取多糖,超声技术应用于植物细胞破壁,大大的加快了反应速度,有效提高T收率。Kobayashi等试验结果显示,与酸提醇沉法相比,超声波法的海带多搪粗提物提取率虽然只高出5%,但提出物中的多糖含量增加了42%,大分子杂质由1. 92%减少到。0. 97%赵某等利用超声技术提取天山大黄多糖,在35 KHz超声提取40 min后,经过滤、浓缩、醇沉等工艺,多糖提取率达8. 756%。叶某等通过响应面分析法建立了影响多搪提取的二次多项数学模型,依据回归分析结果,马尾藻多糖提取的最佳工艺条件是:超声波破碎时间 10 min,提取温度90℃,提取5h,多搪提取率达2. 53。李某等根据生产实际情况确定了罗汉果多糖的超声提取的最佳工艺,物料比1:30.温度50℃,超声提取3次,每次5 min,结果表明,超声波法提取比其他方法优越,且多糖品质较好,后处理相对容易。林某等也采用超声技术提取拘祀多糖,提取率可达72. 97 %,纯度93. 09%。超声波提取多糖的优势是提取时间短,勿须加热,提取量多。另外超声波破碎过程是一个物理过程,浸提过程中无化学反应,浸提物在短时间内保持不变,生物活性不减,同时提高了破碎速度,缩短了破碎时间,可极大地提高提取效率。植物多糖提取工艺的研究进展|植物提取技术|中药提取技术|高效威尼斯注册送28|萃取设备|新威尼斯注册送28网站

    2酶解辅助提取

细胞壁的主要成分是纤维素,利用酶恰当处理,可使细胞壁软化、膨胀和崩溃,改变其通透性,提高细胞内含物的溶出。张某等研究表明,用纤维素酶法提取羊栖菜多搪,最佳条件为:pH 4. 5,温度45℃,用1. 2 X 10?u/g的酶量预处理10min,多糖的提取率达4. 89%,明显高于常规水提醇沉法的2. 30%。陈某等采用20 u/g(相对西洋参干重)植物复合水解酶,以料液比1:12,50℃酶解1. 5 h,100℃提取2次,西洋参多糖提取率达17.3%。吴某等在提取苦瓜多糖时,加人纤维素酶和中性蛋白酶,最佳水解条件分别为:纤维素酶50℃,pH 6. 0,酶用量为5%;中性蛋白酶水解48 h, pH7.0 ,酶用量10%.与常规法相比,双酶法多糖收率提高了1倍多,含糖量提高11. 5 % ,蛋白含量降低了75. 2%。

3 .CO2超临界草取

对于强极性化合物,如蛋白质、多糖等,曾认为用超临界CO2萃取不成功,但是随着研究的不断深人,用全氟聚醚碳酸按使CO2与水形成了分散性很好的微乳液,把超临界CO2应用扩展到水溶液体系,已成功用于强极性生物大分子如蛋白质的提取。已报道萃取出雪灵芝中总皂昔及多糖、人参中皂昔、黄山药中薯孩皂昔元等。廖某等研究结果表明,用传统的水提醇沉法,多糖提取率为1. 27%,不加夹带剂的CO2超临界流体萃取(CO2-SFE)工艺中高极性的多糖成分基本上萃取不出来,用加不同夹带剂的非梯度CO2 -SFE则在相同的操作条件下,随着夹带剂极性的增大萃取物中多搪的提取率由0. 53%~0. 85%逐渐增大,符合极性相似相容的规律。用梯度CO2-SFE工艺时多糖的总提取率达2. 06%,为传统萃取工艺(1. 27%)1. 62倍。加一定夹带剂的CO2 -SFE工艺的高效率,在于混有夹带剂的超临界CO2流体在物料中的扩散速度、深度及与溶质分子间的范德华力,与传统萃取溶剂相比大为改观,且加夹带剂的CO2-SFE中,夹带剂极性可灵活调节,选择性好。另外,可根据被提取有效组分的性质通过改变温度、压力和加入夹带剂进行高选择性提取,天然植物中易挥发成分生理活性物质极少被破坏,产品纯度高,流程简单,耗时短,省去了一些分离精制步骤,大大缩短了生产周期。因此该技术被广泛应用于活性物质的提取

4超撼膜技术

多糖提取过程通常不能完全除去杂质,故纯度不高。采用超滤膜技术脱盐、分级和浓缩,收率高、多搪的生物活性破坏少,还无传统有机溶剂法的试剂残留问题,已普遍成为活性多糖研究的重要手段。陈某等在茶多糖的提取工艺中比较了醉沉淀法、超滤法和CTAB(十六烷基三甲基澳化钱)沉淀法,粗多糖得率分别为1. 40% ,1. 23%1. 85%,多搪纯度分别为27.52%,29. 32%19. 52%,其中国足球协会超级联赛滤法所得的茶叶粗多糖偏低,但多糖纯度高,多酚及可溶性蛋白质含量均较低,便于茶多糖的进一步分离纯化。采用超滤法还能较好地保持茶多糖的生物活性。黑胡椒种子在蒸馏水中分馏,用5KD超滤膜超滤获得分子量>5 kD的可溶性多糖,纯度较常温醇沉淀法高。此外,由于多糖与多糖、蛋白质或离子发生共聚,MacDougall等研究表明超滤技术和离子交换树脂的应用能减少共聚,有助于多糖的提纯。现代膜技术没有相变和常温操作,特别适用于生物活性物质的分离、浓缩与纯化。超滤膜技术应用的缺点是必须知道目的多糖的相对分子质量才能选取有效超滤膜,否则须预选确定选膜,单采用一种膜分离效果有限。超滤与微滤、纳滤、反渗透及电渗析等多种性能的膜技术进一步联用,取代能耗大、费用高、周期长且处理不彻底的传统工艺操作,将是多糖提取工艺发展的新趋势。 植物多糖提取工艺的研究进展|植物提取技术|中药提取技术|高效威尼斯注册送28|萃取设备|新威尼斯注册送28网站

5离子交换技术

    近年来有学者提出多糖与多糖、蛋白质或离子发生共聚,离子交换层析则能有效减少多糖的共聚。根据多糖特性的不同选用不同的色谱柱、树脂类型、粒度、洗脱剂种类、pH值和洗脱速率、分离温度和分离柱的径高比等,洗脱剂可根据多搪的酸碱性进行调节。如Takeichi为避免西红柿多糖理化性质的改变,采用饱和苯酚缓冲液(pH 4. 5)替代醇沉法,植物组织在0℃的苯酚层中匀浆过滤,离心收集,经含Na2ONaCI缓冲液(pH 6.8),Na-CDTA缓冲液提取,CDTA(pH 6.9)冲洗1次,水冲洗2次,再经超滤浓缩2次过滤去CDTA,在DouexAG50-X8 ( H+)中搅拌去阳离子.最后得到西红柿多糖。经DEAC-Cellulose离子交换柱色谱法和Sephaaex G-200凝胶柱色谱法可得到较纯裙带菜多糖,产率达61.97%

    结束语:对多糖生物活性的研究不断深人。由于多糖本身结构较复杂,种类繁多,其结构测定和分离纯化难度很大,有些多搪在天然植物中的含量低且不易分离,多搪的药理作用与诸多因素有关,给多糖的研究和应用带来许多挑战。提取多糖的方法很多,各都有其优缺点。在最大限度保持多糖活性的基础上提取,将使多糖的生物学功能研究更为准确。展望未来,随着分子生物学技术的不断发展,化学分析技术的进步,各研究领域的相互影响,多糖提取的研究将会飞速发展,对多糖的活性和结构的深入研究,将使人们更好地了解多糖结构与活性的关系,更好地利用这一天然资源。

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