多糖

植物多糖的提取和分离

摘要：多糖是由单糖组成的高分子化合物。在植物中，多糖成分包括淀粉、纤维素、果聚糖、半纤维素等。它们既可以作为植物的贮藏养料和骨架成分，有些植物体内的多糖类化合物在医药方面还具有独特的生理活性。目前，多糖化合物得到了日益深入的研究。本文主要是对植物多糖的提取、分离两个方面进行概括和综述，为进一步开发利用提供参考。

关键词：多糖；提取；分离

多糖，又称多聚糖，是由十个以上相同或不同的单糖以α-或β-糖苷键所连接而成的聚合物。它是自然界和生物体中广泛存在的物质,它是生物体内除蛋白质和核酸以外的又一类重要的信息分子。在植物中，多糖成分包括淀粉、纤维素、果聚糖、半纤维素等。它们是植物体的贮藏养料和骨架成分，有些植物体内的多糖类化合物所具有的抗肿瘤、免疫、抗凝血、降血糖和抗病毒活性已相继被发现。近年来，随着生物学、化学等相关学科的飞速发展，多糖化合物得到了日益深入的研究。国际科学界视多糖的研究为生命科学的前沿领域，甚至提出21 世纪是多糖的世纪.。本文主要对植物多糖的提取、分离两个方面进行概括和综述，为进一步开发利用提供参考。

1 植物多糖的提取

在多糖的提取过程中，不仅仅要考虑到粗多糖的获得率，还要保证不破坏多糖的结构等因素。从植物中提取多糖，一般先用乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂提取，除去脂溶性杂质。然后根据不同的溶解度选择一种溶剂进行萃取，常用的为水、稀盐、稀酸、稀碱等溶剂。传统的提取方法有水提法、酸提法、碱提法、超声波法、微波提取法以及生物酶提取法等等。

1.1 水提法

用水作溶剂来提取多糖是最常用的方法之一,可以用热水浸煮提取,也可以用冷水浸提。水提取的多糖多数是中性多糖。一般植物多糖提取多数采用热水浸提法,该法所得多糖提取液可直接或离心除去不溶物。王卫国等[1]基于原来的提取方法进行正交实验优化后得结论香菇多糖提取最佳条件为PH7.0，96℃浸提4h，料水比为1：20，醇析浓度为70%，蛋白质去除时样品与氯仿－正丁醇为1：1，氯仿：正丁醇为1：0.25，萃取时间为30min 效果最好。水溶剂提取为常用的传统方法之一,有自身的优点：工艺简单，易于推广，不需特殊设备,成本低等,但此法往往时间长、效率低且费时耗能。

1.2酸提法

有些多糖适合用稀酸提取,并且能得到更高的提取率。李武营等[2]在茜草多糖提取研究中,发现相对于水提,以稀酸提取茜草多糖,产品纯度较高。酸提法有其特殊性,只在一些特定的植物多糖提取中占有优势,报道的并不多。而且即使有优势,在操作上还应严格控制酸度,因为酸性条件下可能引起多糖中糖苷键的断裂。1.3碱提法

有些多糖在碱液中有更高的提取率,尤其是提取含有糖醛酸的多糖及酸性多糖。Hayashi Katsuhiko发明了从绿色藻类中提取酸性多糖的方法,而种多糖用常规的热水法是无法得到的。与酸提类似,碱提中碱的浓度也应得到有效控制,因为有些多糖在碱性较强时会水解。

1.4 超声波提取法

其主要原理就是超声波产生“空化作用”,这种空化作用能够加大了传质效率。另外,超声波也能加速植物有效成分在溶剂中的扩散释放,促进植物有效成分与溶剂混合,有利于萃取。念保义等[3]利用超声波辅助热水法浸提多糖，不仅可以缩短提取时间，减小料液比，而且提高了提取率，降低了生产成本。

1.5微波提取法

微波提取法具有提取时间短,提取率高,是强化固液提取过程颇具发展潜力的新型辅助提取技术。张海容等[4]以香菇多糖为研究对象，对微波法及热水浸提法进行了比较，发现微波法的提取率高于传统热水法，且提取时间可以缩短100 倍。

1.6生物酶提取法

在多糖的提取过程中，使用酶可降低提取条件，在比较温和的条件中分解植物组织，加速多糖的释放或提取。此外，使用酶还可分解提取液中淀粉、果胶、蛋白质等的产物，常用的酶有蛋白酶，纤维素酶，果胶酶等。张欣等[7]采用了酶法提取香菇多糖，结果表明，利用复合酶解法结合热水浸提法提取香菇多糖，提取率达7.13%，是热水浸提法的 3.43 倍。

2 植物多糖的分离

多糖常用的分离方法有：分级沉淀法、柱层析法、制备性高效液相法、制备性区域电泳法、超滤法等。

2. 1分级沉淀法

分步沉淀法是根据不同多糖分子大小和在不同浓度低级醇、酮中具有不同溶解度的性质,从小到大按比例加入甲醇或乙醇或丙酮进行分步沉淀.。常用盐析法和有机溶剂沉淀法。盐析法是根据不同多糖在不同盐浓度中溶解度不同而将其分

离的一种方法。常用的盐析剂有氯化钠、氯化钾、硫酸铵等,以硫酸铵最佳。金属络合物法是利用多糖能与铜、钡、钙、铅离子形成络合物而沉淀。常用的络合剂有斐林试剂、氯化铜、氢氧化钡和醋酸铅等。季胺氢氧化物是一类乳化剂,与酸性多糖形成不溶性化合物,常用于分离酸性多糖。一般地说,酸性强或相对分子质量大的多糖首先沉淀出来,所以控制季胺盐的浓度能分离各种不同的酸性多糖。有机溶剂沉淀法常用的沉淀剂有甲醇、乙醇等。如安络小皮伞粗多糖的纯化方法,在多糖溶液中加入不同浓度乙醇溶液,得到多个多糖;天门冬冷水浸提物采用丙酮分级沉淀法得到3种多糖。脱完蛋白后的1%香菇多糖溶液加入0.5%倍的甲醇醇析后，上清液再继续滴加甲醇至 1 倍体积，得到两种不同的多糖级分[5]。这种方法较适宜分离溶解度相差大的多糖。

2. 2柱层析法

2.2.1凝胶柱层析法

凝胶柱层析法常用的凝胶有葡聚糖凝胶和琼脂糖凝胶,以不浓度的盐溶液和缓冲溶液作为洗脱剂,从而使不同大小的多糖分子得到分离纯化,但不适宜粘多糖的分离。一般生药提取物得以分离多用Sepharose、DEAE—Toyopearl、Sephacryl、Sepha2dex精致得到各种多糖。如灵芝多糖、附子多糖、白术多糖、山药多糖等。

2.2.2纤维素阴离子交换剂柱层析法

纤维素阴离子交换剂柱层析法常用的交换剂为DEAE - 纤维素和ECTEOLA - 纤维素,分类硼砂型和碱型两种,洗脱剂可用不同浓度碱溶液、硼砂溶液、盐溶液,其优点可吸附杂质、纯化多糖,并适用于分离各种酸性、中性多糖和粘多糖[6]。如百合多糖、北沙参多糖、太子参多糖等。

2.2.3活性炭柱层析法

活性炭吸附量大、效率高，是分离水溶性物质的常用吸附剂。柱层析时活性炭中常拌入等量的硅藻土作稀释剂，以增加溶液的流速。糖溶液上柱后先用水洗脱无机盐、单糖等再依次增加乙醇浓度进行洗脱。

2.2.4 离子交换柱层析和普通凝胶柱层析联用法

有些植物的多糖成分复杂，除中性多糖外，还含有糖醛酸等，因此往往两种不同性质的色谱柱联用才能得到单一多糖组分。

2.2.5 三种层析柱联用

采用离子交换葡聚糖凝胶柱、丙烯葡聚糖凝胶柱和葡聚糖凝胶柱三者联用，即先进行DEAE—SephadexA柱层析，用蒸馏水洗脱。水洗组分进一步用SephacrylS柱层析，得到主要组分再用SephadexG一100柱层析，有时会有较高的得率。

2. 3其他方法

透析、超滤及超速离心选用不同规格的超滤膜和透析袋进行超滤和透析以及一定条件下的超速离心操作,可按分子大小将多糖样品分级,超滤和透析更常用于除去小分子物质。区域电泳主要按多糖的电荷性质不同分级,常用的有聚丙烯酰胺凝胶电泳,乙酸纤维素薄膜电泳。

3小结

随着分子生物学的发展,人们逐渐认识到多糖具有极其重要的生物功能。因此,多糖的提取和分离技术的研究和发展就显得尤为重要。综合上述，对于植物多糖的提取而言，传统的水提法是提取多糖的经典方法，简单可行，但时间长、效率低、能耗大；酸提法和碱提法适合于部分多糖的提取并且需要严格控制酸碱度；而利用微波法、超声波法、生物酶提取法等方法可以提高提取率、减少能源消耗、缩短提取时间，但对多糖的结构及生物活性是否有破坏，仍有待进一步的探讨。针对多糖的分离，其传统方法是分级沉淀法、柱层析法，随着科学技术的发展，制备性高效液相法、制备性区域电泳法、超滤法等逐渐被研究者所认可，但每一种事物都有两面性，这些较为高级的分离技术对多糖的结构及生物活性是否有破坏，也仍有待进一步的探讨。

参考文献

〔1〕王卫国，赵永亮.香菇多糖分离最佳工艺及最佳工艺原料探讨[J].中草药，2000，31（8）：584－585.

〔2〕陈寅生李武营.茜草中多糖成分的提取分离与抗辐射作用的实验研究[J].河南大学学报，2004，23（1）

〔3〕念保义，王铮敏，黄河宁.超声提取、超滤分离香菇多糖工艺的研究[J]. 化学与生物工程，2004，21（4）：16－18.

〔4〕张海容，韩伟珍.微波法与传统热水法提取香菇多糖的比较研究[J].食品研究与开发，2003，16（6）（5）：68－71.

〔5〕郭亚贞，王慥，曲鹏鹏.香菇多糖的纯化和结构分析[J].上海水产大学学报，2000，9(1):35-39.

〔6〕汪志好.植物多糖的研究进展.医学基础与药学研究，2007，6（2）：86－88

〔7〕张欣，韩增华，孔祥辉，等.酶法提取香菇柄多糖[J].生物技术，1999，9（1）：21－24.