亞氯酸鈉法高效提取桑黃多糖的機(jī)理

呂國英 姚生良 張作法*

（1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，浙江 杭州 310021；2.海寧宏欣農(nóng)業(yè)生物科技有限公司，浙江 海寧 314423）

桑黃孔菌屬（Sanghuangporusspp.）是擔(dān)子菌門、傘菌綱、銹革孔菌目、銹革孔菌科的一類多年生大型珍稀藥用真菌[1]。桑黃作為藥用材料距今已有兩千多年的歷史，最早的中醫(yī)本草學(xué)專著《神農(nóng)本草經(jīng)》中已有關(guān)于“桑寄生”的藥物療效記載，中醫(yī)著作《本草綱目》中記載桑黃有“利五臟，宣腸胃氣，排毒氣”等藥力功效。桑黃的主要活性成分有多糖、黃酮、萜類物質(zhì)等，其他化學(xué)成分包括過氧化酶、麥角甾醇、芳樟醇、脂肪酸類、芳香酸、原兒茶醛、丁香酸、咖啡酸、香豆素等[2]。其中，桑黃多糖在醫(yī)藥領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值[3,4]。

提取是桑黃活性物質(zhì)獲得的第一步，也是關(guān)鍵的一步，如何將有效成分最大程度地提取出來非常重要。桑黃多糖的分離提取方法主要有熱水浸提法、微波提取法、超聲波提取法及酶解法等。為了提高提取效率，一般是組合使用以上方法。但是這樣往往操作繁瑣，提取效果也不理想。與其他食用菌不同，桑黃子實(shí)體木質(zhì)化程度高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多糖成分常與纖維素、木質(zhì)素通過物理或化學(xué)鍵結(jié)合在一起，采用一般的方法很難將其提取出來。因此，在桑黃多糖提取、分離過程中，破壞其與其他物質(zhì)之間的連接，是提高多糖提取率的重要途徑。

亞氯酸鈉是一種漂白劑，去雜效果好，對(duì)纖維素?fù)p傷小，不產(chǎn)生有毒氣體，常被用于棉和亞麻類的漂白[5]。我們利用亞氯酸鈉與冰醋酸的氧化體系，通過條件優(yōu)化，最終使桑黃多糖的提取率達(dá)到10%以上[6]，相對(duì)于常規(guī)提取率3.5%，提高近2 倍。本研究分析傳統(tǒng)水提和亞氯酸鈉氧化體系兩種方法提取多糖后桑黃殘?jiān)奈⒂^結(jié)構(gòu)，試圖探明亞氯酸鈉高效提取桑黃多糖的機(jī)制，以期為其他高纖維材料中活性物質(zhì)的提取提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

楊樹桑黃（Sanghuangporus vaninii）子實(shí)體經(jīng)80 ℃干燥、粉碎后，過60 目篩。常規(guī)熱水回流（料液比1∶30，提取溫度90 ℃，回流2 h）提取多糖后的殘?jiān)?，?jīng)冷凍干燥得到常規(guī)處理樣品；亞氯酸鈉氧化體系（料液比1∶30，亞氯酸鈉添加量為樣品的40%，冰醋酸添加量為樣品的30%，提取溫度72 ℃，水浴3 h）提取多糖后的殘?jiān)礈斓街行院?，?jīng)冷凍干燥得到亞氯酸鈉處理樣品。

化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純或色譜純。

1.2 試驗(yàn)方法

（1）形貌觀察（SEM）。用導(dǎo)電膠將少量的兩種樣品分別粘于樣品臺(tái)，噴金后，在高真空模式下用掃描電鏡（賽默飛 Apreo 2）觀察樣品的表面形貌，加速電壓為10 kV。

（2）紅外光譜分析（FT-IR）。取1～2 mg 桑黃殘?jiān)鼧悠罚娩寤泬浩?，進(jìn)行紅外吸收光譜分析（賽默飛 Nicolet IS5），測定范圍為4 000～400 cm-1，分辨率為4 cm-1。

（3）固體核磁分析（NMR）。13C 固體核磁采用Bruker AVANCE Ⅲ HD 400MHz 固體核磁共振波譜儀進(jìn)行分析，共振頻率為100.625 MHz。

（4）不溶性膳食纖維測定。采用范氏洗滌纖維分析法測定兩種樣品中的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 SEM 分析

通過掃描電鏡分析兩種處理樣品的微觀形貌變化，結(jié)果均可看到菌絲的束狀結(jié)構(gòu)（圖1）。其中經(jīng)過亞氯酸鈉氧化體系處理的樣品表面比較粗糙，且有許多斷裂的小片段，可見其微結(jié)構(gòu)的束狀結(jié)構(gòu)表面受到破壞。

圖1 兩種樣品的掃描電鏡圖

2.2 FT-IR 分析

不同物質(zhì)的官能團(tuán)、化學(xué)鍵振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)吸收不同波數(shù)的紅外光。本實(shí)驗(yàn)采用紅外光譜法測定兩種處理樣品的光譜變化，揭示樣品有哪些官能團(tuán)或化學(xué)鍵存在或發(fā)生改變，以研究反應(yīng)過程。由圖2 可以看出，經(jīng)過亞氯酸鈉氧化體系處理，桑黃提取多糖后的殘?jiān)浼t外吸收峰變少。在3 443.24 cm-1（3 431.96 cm-1）處有強(qiáng)而寬的吸收峰，表示有締合-OH 伸縮振動(dòng)；在2 926 cm-1（2 925.31 cm-1）處有強(qiáng)而尖的吸收峰，表示有締合-CH 伸縮振動(dòng)；1 650 cm-1和1 550 cm-1附近吸收峰是甲殼素酰胺Ⅰ、Ⅱ的特征吸收峰；1 420 cm-1附近的特征峰分別由纖維素葡萄糖單元 H—C—H彎曲和伸縮振動(dòng)引起，1 154 cm-1附近的特征峰由纖維素葡萄糖環(huán)上C—O—C 不對(duì)稱振動(dòng)引起[7]。常規(guī)處理樣品在889 cm-1和852 cm-1的吸收峰說明糖苷鍵有β 和α 兩種構(gòu)型；而亞氯酸鈉處理樣品只在891 cm-1附近有一個(gè)β 構(gòu)型的糖苷鍵。表明兩種方式處理后的樣品都具有甲殼素的特征吸收峰，表現(xiàn)出甲殼素的特征。

圖2 不同處理后樣品的紅外光譜圖

2.3 NMR 分析

核磁共振是檢驗(yàn)樣品純度的重要手段，適用于有機(jī)物的結(jié)構(gòu)測定。本實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)處理樣品的特征峰沒有明顯差異（圖3），均檢測到特征峰值23、55、62、69、74、87、104 和174 ppm，這些峰是甲殼素的特征峰，分別對(duì)應(yīng)于甲殼素C8、C2、C6、C3、C5、C4、C1 和C7，表明桑黃提取多糖后的殘?jiān)泻艽笠徊糠质羌讱に豙8]。

圖3 不同處理后樣品的核磁圖

2.4 不溶性纖維素類物質(zhì)

纖維素、半纖維素和木質(zhì)素是細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)性成分。采用范氏洗滌纖維分析法測定纖維素等結(jié)構(gòu)性成分，能有效去除復(fù)合組分的影響，較好地反映出同一樣品中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的含量，為研究纖維素等結(jié)構(gòu)性成分含量的變化趨勢提供很好的參考[9]。測定結(jié)果為：經(jīng)過亞氯酸鈉氧化體系處理的樣品，木質(zhì)素含量降低22.4%，纖維素含量大幅增加，半纖維素含量也有所增高（表1）。表明亞氯酸鈉氧化體系處理破壞了殘?jiān)蝗苄晕镔|(zhì)中鏈接彼此的結(jié)構(gòu)蛋白，減少了纖維的結(jié)晶度，使其結(jié)構(gòu)變得松散，這與圖1 的電鏡結(jié)果相符。

表1 經(jīng)不同處理的樣品的纖維素類物質(zhì)含量

3 結(jié)論與討論

亞氯酸鈉一般作為食品工業(yè)漂白劑，也可用于葡萄和桃等水果保鮮。在酸性條件下，亞氯酸鈉釋放出強(qiáng)氧化性的二氧化氯，可用于飲用水的消毒、殺菌、除藻，在水溶液中不會(huì)與其他物質(zhì)生成含氯有害物質(zhì)，從而避免了對(duì)人體和環(huán)境的危害。亞氯酸鈉在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，但在食藥用菌方面的應(yīng)用尚未見報(bào)道。桑黃的高纖維化結(jié)構(gòu)使其活性多糖很難被充分提取出來，嚴(yán)重影響了桑黃多糖的應(yīng)用。本研究采用亞氯酸鈉氧化體系處理桑黃子實(shí)體，使多糖提取率提高近2 倍。

通過現(xiàn)代波譜技術(shù)對(duì)提取多糖后的桑黃殘?jiān)M(jìn)行微結(jié)構(gòu)分析是探究提取機(jī)理的基本手段。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過亞氯酸鈉氧化體系處理后，掃描電鏡結(jié)果顯示殘?jiān)奈⒂^表面疏松、粗糙；幾種結(jié)構(gòu)纖維素含量變化明顯，與電鏡結(jié)果符合。通過紅外光譜、固體核磁測定分析，得知兩種提取方式的殘?jiān)邆浼讱に氐慕Y(jié)構(gòu)特征。甲殼素多從蝦、蟹等甲殼類動(dòng)物的外殼中提取，其在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥方面有廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果為甲殼素的來源提供一種新的途徑。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果初步表明，桑黃多糖提取率的提高主要是由于亞氯酸鈉氧化體系處理破壞了不溶性物質(zhì)間彼此鏈接的結(jié)構(gòu)蛋白，減少了纖維的結(jié)晶度，使其結(jié)構(gòu)變得松散，易于多糖成分釋放。本方法也為其他木質(zhì)化嚴(yán)重的食藥用菌類多糖提取提供了一種新方法。