植物多糖提取方法研究進(jìn)展

侯引軍

陜西昂盛生物醫(yī)藥科技有限公司 陜西西安 710000

傳統(tǒng)的多糖提取工藝有水提醇沉法、內(nèi)部沸騰法、薄膜濃縮法、酸堿法等，這些方法操作流程復(fù)雜，提取率低，生產(chǎn)成本高，且操作周期過長，多糖純度較低，不僅增加了提取工藝的成本和人力的消耗，而且所得到的多糖品質(zhì)大大降低。隨后一些新型的提取方法如酶提取法、超聲提取法、微波輔助提取法、超高壓提取法、膜分離技術(shù)等，這些方法具有提取條件溫和、多糖純度高和提取率高等優(yōu)點(diǎn)，逐漸代替了傳統(tǒng)方法，為得到高純度的多糖提供了更加便捷和高效的方法。

1 熱水浸提法

一般植物多糖提取多數(shù)采用熱水浸提法，該法所得多糖提取液可直接或離心除去不溶物，不同的植物在不同的料液比、浸提溫度、浸提時間下所得到的多糖提取率不同，說明每種植物存在著不同的最優(yōu)提取條件。趙煥煥在黃秋葵粗多糖的提取研究中，在90℃條件下，按1 ∶15 的料液比加入蒸餾水提取4 次，每次4h，測得最終多糖提取率為11.231%；賈媛穎等在橄欖粗多糖提取研究中發(fā)現(xiàn)料液比1 ∶8，溫度100℃，時間3.5h，浸提2 次，多糖提取率可達(dá)7.10%；秦培鵬等在猴頭菇多糖的提取研究中發(fā)現(xiàn)料液比1 ∶15g/mL，浸提溫度80℃，浸提時間2h，浸提次數(shù)2 次，乙醇沉淀多糖的終濃度為75%，此條件下猴頭菌多糖的提取率可達(dá)8.87%；顧華杰等在熱水浸提灰樹花多糖的工藝研究中發(fā)現(xiàn)最優(yōu)提取條件為:浸提溫度85℃、浸提時間2.51h、料液比1 ∶25，經(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到多糖得率為24.423%。熱水浸提法為多糖提取常用的傳統(tǒng)方法之一，有自身的優(yōu)點(diǎn)，如不需特殊設(shè)備，成本低等，其操作簡便，適合工業(yè)上的大規(guī)模使用，但此法提取效率低且費(fèi)時，往往伴隨著其它提取方式進(jìn)行提取優(yōu)化，且不同物質(zhì)需要考慮不同因素進(jìn)行選擇[1]。

2 酶提取技術(shù)

近年來，酶提取技術(shù)在有效成分的提取中廣泛應(yīng)用。在有效成分的提取過程中，利用酶的專一性和容易受到條件限制等特點(diǎn)，使用特定的酶在嚴(yán)格控制的條件下分解植物組織，加速多糖的釋放或提取。此外，使用酶還可分解提取液中淀粉、果膠、纖維素、蛋白質(zhì)等非目的產(chǎn)物，純化提取液中的多糖，提高提取率。酶提取技術(shù)中常用的酶有蛋白酶、纖維素酶、果膠酶等。酶提取技術(shù)是在溫水中加入一定量的酶，控制pH 值，浸提一定時間，然后分離出清液，經(jīng)過濾、濃縮，再用醇沉析出多糖。錢志偉等人采用纖維素酶用于提取馬齒莧多糖，為了優(yōu)化馬齒莧多糖的提取工藝，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，用正交試驗(yàn)方法對酶法提取馬齒莧多糖的工藝進(jìn)行了優(yōu)化，得到最適宜的工藝參數(shù)為酶用量2.0%，酶解溫度40℃，pH值6.0，酶解時間110min，在此條件下馬齒莧多糖的得率為9.7%。酶法對于提取纖維素多糖的工藝比較簡潔，能量消耗較少，是提取馬齒莧多糖很適宜的一種方法。魏俊青等人采用酶解法對黑豆多糖的提取進(jìn)行了研究?？沙捎训热藢Ρ蔽逦蹲佣嗵遣捎妹阜ㄝo助提取，考察酶法提取的主要因素對提取率的影響，酶法提取與傳統(tǒng)水法提取的平均提取率相比較，發(fā)現(xiàn)酶法的提取率提高16.79%，說明酶法輔助提取具有廣闊的發(fā)展前景[2]。

3 超臨界CO2 萃取技術(shù)

超臨界萃取是利用超臨界流體有選擇性地萃取出極性、沸點(diǎn)及分子量不同的成分。該法無毒、條件溫和、選擇性強(qiáng)且溶劑可循環(huán)利用。趙叢枝等研究了超臨界CO2 技術(shù)提取無花果多糖的工藝條件，通過建立無花果多糖得率的二次多項(xiàng)數(shù)學(xué)模型，驗(yàn)證模型有效性等，獲最佳工藝參數(shù)：溫度78.5℃，壓力33.4MPa，時間96.2min。此時無花果多糖平均得率達(dá)17.31%，與預(yù)測值17.36無顯著差異。朱俊玲等采用超臨界CO2 法對蘆薈多糖進(jìn)行了提取，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)得出最佳提取工藝參數(shù)：添加2.5mL/g 乙醇，在25MPa 壓力，35℃提取60min（含30min 動萃?。?，此時蘆薈多糖較之傳統(tǒng)方法高出50%，蘆薈多糖得率為85.10%。

4 超聲波輔助提取

超聲波提取就是利用超聲波的機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)和熱效應(yīng)來破壞植物細(xì)胞壁，加快細(xì)胞質(zhì)中成分的傳遞，從而提高植物細(xì)胞中有效成分的溶出速度。超聲波在傳播過程中會使液體分子產(chǎn)生振動，不同的液體分子之間由于振動頻率不同會產(chǎn)生剪切作用，從而使液體分子之間相互摩擦而分解。同時，液體中的微小氣泡在超聲波的振動作用下定向擴(kuò)散，形成空化泡，當(dāng)空化泡不斷脹大并破裂的一瞬間會釋放出巨大的能量，形成高溫高壓的環(huán)境，并伴隨有一定強(qiáng)度的沖擊波和微聲流，在植物細(xì)胞壁瞬間破裂，細(xì)胞內(nèi)的有效成分被釋放出來溶解在溶劑中。此外，超聲波的熱效應(yīng)也能加速植物細(xì)胞中有效成分的溶解。廖國會等用熱水作為提取溶劑，用超聲法提取松乳菇多糖，并對超聲溫度、超聲時間、料液比以及超聲次數(shù)對松乳菇多糖得率的影響進(jìn)行了單因素試驗(yàn)考察，在最佳工藝條件下松乳菇多糖得率為10.41%。吳瓊等比較了熱水直接浸提法、超聲波輔助熱水提取法和超聲波協(xié)同果膠酶提取法對黑木耳粗多糖提取率的影響，通過正交試驗(yàn)，得到超聲波輔助提取黑木耳粗多糖的最佳工藝條件為超聲功率400W、超聲時間7min、料液比1 ∶80（g/mL）、超聲溫度90℃、超聲時間2h，在此條件下得到黑木耳粗多糖提取率為19.84%，高于相同條件下熱水直接提取法（8.32%）和超聲輔助熱水提取法（16.59%）的多糖得率。超聲波提取法作為一種物理輔助提取方法，常常跟其他化學(xué)提取方法聯(lián)用，達(dá)到提高多糖得率、縮短提取時間、降低提取溫度的目的。但是由于超聲提取設(shè)備價格昂貴，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，并且超聲時間過長會引起可溶性多糖發(fā)生降解[3]。

5 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是一項(xiàng)用于天然產(chǎn)物分離的新興技術(shù)，其原理是利用天然或人工合成的具有選擇透過性的薄膜作為分離介質(zhì)，以外界能量或化學(xué)位差作為推動力，阻截干擾成分，對復(fù)雜的多組分體系進(jìn)行分離，得到目標(biāo)成分。薄膜同時具有提純和富集的功能。該技術(shù)具有提取效率高、設(shè)備簡單、低耗、無污染、無相變等特點(diǎn)，目前在中草藥多糖提取制備中應(yīng)用較多的是超濾和納濾技術(shù)。楊祖金等人將超濾膜技術(shù)應(yīng)用于提純靈芝多糖的工藝，采用卷式超濾膜，結(jié)果表明膜截留分子量6000D，超濾溫度45-50℃，超濾壓力0.6MPa，時間45min，達(dá)到的提純率為73.5%。張桂采用微濾和超濾的方法對枸杞多糖提取液進(jìn)行了處理，結(jié)果表明操作壓力、操作時間及料液溫度對膜通量有很大的影響，由微濾和超濾相結(jié)合對枸杞多糖的截留率可達(dá)到90.4%，提取效果非常理想。

6 酸、堿提法

（1）酸提法。酸提法在水提醇沉法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，因在較低的酸度下酸性基團(tuán)難以溶解，可用鹽酸或乙酸溶于含有葡萄糖醛酸等酸性基團(tuán)的植物多糖中，再加乙醇使其沉淀析出，也可加入銅鹽等使其生成沉淀或不溶性絡(luò)合物析出。采用酸提法時最好使用弱酸，由于在酸性的條件下可能會引起多糖的糖苷鍵斷裂。運(yùn)用此方法時，還應(yīng)注意對于酸作用時間的控制，否則會使多糖的提取率降低，達(dá)不到預(yù)期效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，酸提法的多糖提取率較低，只有9.54%，并且對多糖提取物進(jìn)行苯酚-硫酸法處理得到多糖含量僅有20.96%。在現(xiàn)有的研究成果中，酸提法適用于部分多糖的提取，也能夠獲得較高的多糖提取率，對于部分植物多糖的提取而言，該方法具有一定的優(yōu)勢，但是目前關(guān)于此方面的研究還需要進(jìn)一步深入。同時，不管對于何種植物多糖采用酸提法提取，都要對酸度和酸作用時間進(jìn)行嚴(yán)格控制，否則會引起多糖的糖苷鍵斷裂，影響多糖的提取率。

（2）堿提法。堿提法是運(yùn)用弱堿性的溶劑對含有糖醛酸的植物多糖提取的一種方法。采用堿提法對大棗渣多糖提取，與熱水浸提法相比效率大大提高。堿提法對多糖提取率主要受堿濃度、提取溫度、堿提時間等因素的影響。趙晨淏等人以龍眼為原料，利用水提法、酶提法、堿提法、酸提法、超聲法等5 種方法來提取龍眼多糖，研究不同提取方法下龍眼多糖的提取率。試驗(yàn)結(jié)果表明，5 種提取方法中，酶提法得率最高，達(dá)到6.78%，是水提法的2.13 倍；酸提法和堿提法得率最低，為1.84%。酶提法得到的龍眼多糖抗氧化性最好，超聲法所得多糖的活性次之，而堿提法得到的龍眼多糖抗氧化性最差。同時，在堿提法中，堿提溫度和堿提時間都要嚴(yán)格控制，如果堿提時間大于2h，堿提溫度大于80℃，多糖的結(jié)構(gòu)便會遭到破壞。堿提法和酸提法類似，對于此法的使用因多糖的種類不同而異，濃度、堿提溫度和堿提時間的控制也應(yīng)得當(dāng)[4]。

7 結(jié)語

綜上所述，我國的植物資源豐富，且在植物多糖的提取和生物活性研究方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為多糖的開發(fā)利用、提取產(chǎn)業(yè)化提供了良好的發(fā)展空間。隨著對多糖生物活性研究的不斷深入，越來越多的潛在功效將被發(fā)現(xiàn)，多糖的提取與純化是各項(xiàng)研究的基礎(chǔ)，在提取的過程中，不同的工藝流程對植物多糖的結(jié)構(gòu)、組成和生理活性等存在不同的影響，需要在不斷優(yōu)化發(fā)展的過程中完善植物多糖的提取方法。微波提取法屬于新型的提取技術(shù)，與傳統(tǒng)的提取方法相比具有快速節(jié)能、提取率高的優(yōu)點(diǎn)，是植物多糖提取技術(shù)研究的方向。