植物多糖提取分离纯化的研究进展_薛丹

收稿日期： 2013-07-04 作者简介： 薛丹（ 1988-） ，女，在读硕士研究生，专业方向： 生药学； E-mail： xuedan8119642@ 126. com。 * 通讯作者： 孙连娜，Tel： 021-81871308，E-mail： sssnmr@ 163. com。
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水浸提得率为 1. 05% ，沸水浸提得率为 1. 18% 。用 水提取多糖成本较低，不需要特殊设备，但需较高温 度，提取时间较长，提取次数较多，提取率较低，并会 引起多糖的降解。另外，植物原料的粒度、固液比和 pH 也会影响水提多糖的得率。 1. 2 酸提取 将植物样品浸泡在稀酸水溶液中， 再调节溶液 pH 至中性，用水提醇沉得到多糖。在 酸性条件下，植物细胞溶胀破裂，释放出多糖。但酸 性条件可能致使糖苷键断裂，破坏多糖的结构，因此 常用 稀 酸 提 取。 提 取 液 的 酸 度 影 响 多 糖 的 得 率。 Yaich 等〔11〕在提 取 石 莼 聚 糖 时，用 盐 酸 调 节 酸 度， pH 1. 5 时多糖得率为 21. 68% ； 当 pH 2. 0 时多糖得 率为 32. 67% 。酸提法得到的产品纯度较高，多糖 的活性也较高。但酸度过高则会引起多糖水解，改 变多糖结构。因此，稀酸提取的时间要短，温度也不 宜过高。 1. 3 碱提取 稀碱提取适用于多糖与蛋白质间结 合型的转化。酸性多糖可用碱提取，含有糖醛酸的 多糖 也 可 通 过 碱 提 取 法。0. 1 ～ 1 mol / L NaOH、 KOH、CaO、Ca（ OH） 2 是常用的溶剂。水提取物料后 的不溶性残渣，也可采用适度的碱溶解再提取。Ai 等〔12〕在 70 ℃ 用水提取 3 h 得 到 水 溶 性 苹 婆 籽 多 糖，残渣再用 0. 05 mol / L NaOH 溶液 40 ℃ 提取 2 h， 得到碱溶性多糖。碱的浓度不宜太高，太高会破坏 多糖的结构进而影响多糖的性质，增加多糖的损失。 1. 4 酶提取 酶技术是近几年广泛应用于中药活 性成分提取的一项生物技术，根据植物药材细胞壁 的构成，在酶作用下，植物组织加速分解，将细胞壁 的组分水解，破坏细胞壁结构，促进多糖的释放，提 高多糖的得 率。 刘 朝 霞 等〔13〕用 纤 维 素 酶 提 取 木 瓜 多糖，未经酶处理的资丘木瓜多糖得率为 5. 23% ， 经酶预处理后为 9. 24% ，经酶处理后多糖的得率提 高了 76. 67% 。也可多种酶联合催化提取多糖，提
植物多糖结构复杂，种类多样，分子量大，极性 大，且常与蛋白质、脂质等结合成多糖复合物，生物 活性也因其糖基的组成、排列顺序、连接方式、分支 的位置等不同而相异，多糖骨架链间以氢键结合的 各种聚合体，糖单位的羟基、羧基、氨基以及硫酸基 之间的非共价键相互作用，多聚链间非共价键结合 形成聚集体，这些给多糖的提取分离带来了困难，加 之多糖的提取方法和工艺尚未成熟以及效率、成本 等多方面的考虑，所以选择一种合适的提取分离方 法对多糖的研究具有重大意义。 1 植物多糖的提取
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用蛋白酶，可除去大部分蛋白。蔡永红等〔25〕分别采 用了 Sevage 法、三氯乙酸法和蛋白酶法去除栀子多 糖中的蛋白质。Sevage 法除蛋白后蛋白质含量为 7. 51% ，三氯乙酸法为 2. 13% ，蛋白酶法为 4. 23% 。 三氯乙酸作用强烈，除蛋白率较高。Sevage 试剂需 重复多次，每次至少静置 30 min，时间较长，且有机 试剂毒性较大及用量较多，多糖损失较高，还会对多 糖的结构有破环。蛋白酶法作用温和，除蛋白效率 高。欧文等〔26〕在除去荠菜多糖中的蛋白质时，采用 Sevage 法和三氯乙酸去除蛋白，蛋白去除率分别为 80% 、85. 52% ，而 多 糖 损 失 率 分 别 为 20% 、 25. 08% 。用木 瓜 蛋 白 酶 法 在 酶 用 量 为 2. 0% 、pH 5. 5 时作用 2 h，蛋白去除率为 88. 21% ，多糖损失率 为 7. 43% 。蛋白酶法除蛋白率最高，多糖损失率最 小。万琴等〔27〕采用三氯乙酸-Sevage 法联合用于除 去女贞子多糖中的蛋白质，该法蛋白质的清除率介 于 Sevage 法和三氯乙酸法之间。
多糖的提 取 方 法 有 热 水 提 取、酸 碱 提 取、酶 提 取、超声提取、超高压提取、超临界提取，及联合方法 提取等。植物细胞中存在脂质、色素等成分，在提取 多糖前要进行预处理。多糖是生物大分子，常易溶 于水，不溶于有机溶剂，而小分子溶于一定浓度的有 机溶剂中。实验中常用甲醇、乙醇、石油醚、丙酮等 有机溶剂除去色素、单糖、低聚糖、不活泼酶等亲脂 性物质〔9〕。 1. 1 水提取 水提法是多糖传统的提取方法，常 用温度为 70 ～ 90 ℃ ，每次回流提取 2 h，适用于大多 植物的多糖。多糖极性较强，常易溶于水，因此，可 以采用水煎法提取多糖。水提温度影响多糖的得 率，提取温 度 不 同，多 糖 得 率 也 不 同。 赵 帜 平 等〔10〕 在提取丹参多糖时用蒸馏水浸提得率为 0. 98% ，温
提取的多糖常混有蛋白质、色素等杂质，需进一 步分离纯化，提高多糖纯度后，再对多糖组分进行分 级。 2. 1 多糖中蛋白质的去除 蛋白质遇有机溶剂变 性，常用氯仿与正丁醇按一定体积比组成的 Sevage 试剂和三氯乙酸去除蛋白。也可根据酶的专一性选
Journal of Chinese Medicinal Materials 第 37 卷第 1 期 2014 年 1 月
DOI:10.13863/j.issn1001-4454.2014.01.050
Journal of Chinese Medicinal Materials 第 37 卷第 1 期 2014 年 1 月
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植物多糖提取分离纯化的研究进展
薛 丹1 ，黄豆豆1 ，黄光辉1，2 ，孙连娜1* （ 1. 第二军医大学药学院，上海 200433； 2. 福建中医药大学药学院，福建 福州 350108）
超声法是超声波的机械剪切作用，可致多糖分 子结构的改变。超声法中要注意控制超声波的功率 和超声时间，以尽量减少对多糖分子结构的破坏。 1. 6 超临界萃取 多糖成分在超临界状态能被快 速提取出来。王大为等〔18〕采用超临界 CO2 萃取蒙 古口蘑多糖，在萃取剂流量 25 L / h 的条件下，多糖 提取率为 6. 24% ，是 未 处 理 及 溶 剂 处 理 的 4. 2 和 1. 8 倍，且脱脂效果较好。盛桂华等〔19〕用 CO2 萃取 桔梗多糖，在 29. 6 MPa，30. 3 ℃ ，携带剂乙醇浓度 0. 02% 的最 佳 萃 取 条 件 下 萃 取 物 质 量 为 （ 10. 7 ± 0. 6） g，多糖含量为（ 617. 1 ± 5. 8） mg。原料中多糖 被提取率达 67. 8% ～ 76. 9% ，多糖含量最高。CO2 流量对萃取结果有一定影响，流量不宜过大，流量过 大增加传质速度，CO2 停留时间过短，会使多糖的含 量减少。 1. 7 超高压提取 超高压提取先对物料加压再卸 压，细胞内外形成压力差，植物细胞壁在高压作用下 破裂，释放出多糖。将植物样品加入水中，搅拌，调 节 pH，装入聚乙烯袋中在高压容器中进行高压处
摘要 多糖具有多种生物活性，而多糖的纯度是研究多糖生物活性的首要前提。本文主要通过对近年来多糖 的提取分离方法的报道进行概括，为多糖的进一步研究提供一定的参考。
关键词 多糖； 提取； 分离； 纯化 中图分类号： Ｒ284. 2 文献标识码： A 文章编号： 1001-4454（ 2014） 01-0157-05
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高得率。Yin 等〔14〕用复合酶（ 木瓜蛋白酶 ∶ 果胶酶 ∶ 纤维素酶 = 1∶ 1∶ 1） 提取松口蘑多糖并确定了最佳 提取条件为： 提取温度 61 ℃ ，pH 4. 14，提取 3. 2 h， 复合酶总量为 2. 1% ，多糖得率为（ 7. 53 ± 0. 26） % 。 酶具有高度专一性，能选择性释放产物，且温度低， 无污染，不破坏多糖的生物活性，便于下一步的分离 纯化。与传统方法相比，酶提取减少了化学试剂的 使用，有 利 于 环 境 的 保 护。酶 属 于 蛋 白 质，温 度、 pH、时间和底 物 量 等 都 会 影 响 酶 的 活 性，条 件 过 高 或过低都会造成酶的失活，加之酶制剂用量大且成 本高，限制了大规模的应用。 1. 5 超声提取 超声提取是使用超声波技术将植 物样品浸泡一定时间，再热水浸提。徐怀德等〔15〕用 超声波提取在 80 ℃ ，功率为 600 W，料液比 1∶ 45 提 取 40 min，1 次基本就可将光皮木瓜多糖提取出来。 传统提取方法一般需要 2 ～ 4 h，而超声波法只需 20 ～ 40 min。超声辅助传统方法提取多糖，处理简单 安全，省时，适用面较广，减少了处理成本，提取效率 高。王志坤等〔16〕在提取苦竹叶多糖时，采用传统提 取方法苦竹叶多糖的含量为 9. 832 mg / g，而采用微 波提取含量为 14. 084 mg / g，比 传 统 方 法 高 43% 。 超声法 能 提 高 提 取 得 率，减 少 能 源 消 耗。彭 川 丛 等〔17〕采用超声辅助热水浸提香菇多糖，传统提取耗 电 0. 6 kW / h，多糖得率为 20. 58% ，超声处理耗电 0. 267 kW / h，多 糖 得 率 提 高 至 33. 29% ，能 耗 降 低 55. 51% ，对工业化生产具有一定的指导意义。
理，过滤、减压浓缩得到多糖，提取时间远少于热水 提取，操作简单，提取时间短，提取率高，是一种有效 的提取方法。凌庆枝等〔20〕比较了超高压、超声和回 流提取方法提取桑叶多糖，结果表明超高压所用时 间最少，得率最高。超高压提取在密闭环境中进行， 无溶剂挥发，不会造成环境污染，机械化程度较高。 但当药材中含有大量淀粉时，不宜超高压提取，超高 压可能会使淀粉糊化，从而阻碍多糖的溶出，且压力 过高也会使细胞内的杂质成分一同释放出来。 1. 8 微波提取 通过微波热效应及产生的电磁波 效应，加快分子的运动，迅速释放多糖。与传统的提 取相比，选择性好，提取时间短，节省溶剂，有利于提 取热 不 稳 定 的 物 质，但 不 利 于 工 业 大 规 模 生 产。 Zhao 等〔21〕采 用 微 波 辅 助 提 取 的 方 法 在 微 波 功 率 597 W，提取 1 h，提取温度 50 ℃ ，料液比 1∶ 65 的环 境下，百合多糖得率为（ 36. 55 ± 1. 1） % 。与传统提 取方法相比，微波提取得到的多糖在单糖组成上有 一定的差异性。微波提取的时间远短于传统提取， 多糖组分释放不完全。且微波提取对多糖有一定的 降解作用，多糖相对分子质量随微波提取时间的增 加逐步降低。 1. 9 联合提取方法 将多种方法结合提取多糖， 能大大加速多糖的溶出，通过工艺优化达到最优的 提取效果。较常使用的是超声波与酶联合提取多 糖。易阳等〔22〕用 超 声 波-酶 辅 助 提 取 龙 岩 多 糖，在 55 ℃ ，pH 5. 0，纤维素酶 2 000 U / g 作用 1 h，多糖提 取率达 38. 71% ，比传统热水法、酶法、超声波法和 微波法分别高 9. 85% 、6. 41% 、4. 35% 和 3. 99% ，且 差异达到显著水平（ P ＜ 0. 05 ） 。张庭廷等〔23〕在提 取九华山黄精多糖时，采用传统方法、酶法、超声波 提取以及酶法辅助超声等多种手段对九华山多花黄 精多糖进行提取。在所有提取方法中，以纤维素酶 辅助超声提取得率最高，与单纯水提相比，具有显著 性差异（ P ＜ 0. 05 ） 。迟海霞等〔24〕用超声波辅助纤 维素酶-柠檬酸联合提取米糠多糖。米糠多糖在 50 ℃ ，超声功率 100 W，pH 5. 0 条件下作用 1 h，多糖 得率大幅提高，高达 6. 69% 。与热水浸提所得的多 糖红外光谱相吻合，多糖结构也没有遭到破坏。 2 多糖的分离与纯化
多糖是机体内天然大分子之一，由多个相同或 不相同的单糖以糖苷键相连而形成，广泛存在于高 等植物、动物、真菌等体内。多糖在细胞中一直作为 能量存储分子和结构组成的角色，近年来随着多糖 研究的深入，多 糖 的 多 种 生 物 活 性 被 发 现，如 抗 肿 瘤〔1〕、抗辐射〔2〕、抗氧化〔3〕、抗炎〔4〕、抗凝血〔5〕、降血 糖〔6〕、保肝〔7〕、免疫调节〔8〕、保湿〔3〕等。因其对人体 正常细胞毒副作用很小，可成为理想的药物来源。