山药多糖的提取及纯化研究
山药多糖提取纯化工艺研究进展
2013年第2期江苏调味副食品总第133期山药多糖提取纯化工艺研究进展余芳，朱秋红(江苏经贸职业技术学院工程技术学院，江苏南京211168)摘要：山药多糖作为药食兼用植物山药中的重要活性物质，具有增强免疫、抗衰老、抗肿瘤、降低血糖等多种生物活性。
对近年来山药多糖的提取分离工艺、纯化方法等研究进行系统分析，为进一步探索山药多糖的提取新工艺，促进山药资源的综合开发利用提供参考。
关键词：山药多糖；提取；纯化中图分类号：TS218文献标志码：A文章编号：1006—8481(2013)02—0013—04山药是传统的药食同源植物，为薯蓣科植物的块茎，具有补脾养胃、补肺养肾的功效，首见于《神农本草经》，被列为上品，言其“主伤中补虚赢，除寒热邪气，补中益气力，长肌肉，久服耳目聪明，轻身不饥延年”。
山药含有粗纤维、果胶、多糖、淀粉酶、黏液质、糖蛋白、尿囊素、皂苷、山药素、胆碱、脂肪酸等成分，以及碘、钙、铁和磷等人体不可缺少的微量元素。
山药多糖是目前公认的山药有效成分，也是山药化学和药理研究的重点。
大量研究表明，山药多糖具有增强免疫-l j、抗衰老‘2J、抗肿瘤口J、降低血糖H1等多种药理作用。
山药多糖的组成和结构较为复杂，不同研究者提取分离出不同的山药多糖，其中有均多糖、杂多糖、蛋白复合多糖等；就分子质量而言，覆盖了7×103到2×106的偌大范围，其糖基组成也各不相同。
这些多糖的获得与研究者采用的提取纯化方法密不可分。
1山药多糖的提取方法1．1水提法影响水浸提多糖的因素主要有提取时间、提取次数、溶剂体积、浸提温度、pH值、醇析浓度和植物颗粒大小等。
用水提取山药多糖，成本低、不破坏生物活性、方便实用且安全性高，但耗时长、提取率不高。
赵卫星等以光皮长柱型新鲜山药为原料，利用水提法工艺浸取鲜山药中的多糖，并用苯酚硫酸法测定其粗多糖的含量”J。
此实验以浸提温度、料液比、浸提时间等为自变量，进行单因素实验，最终确定料液比为1g：9m L、提取温度为70℃、浸提时间为3h、提取多糖总含量为0．905％。
2 山药多糖的纯化
2 山药多糖的纯化2.1 化学试剂除杂在提取的山药粗多糖中还有许多杂质如蛋白质、脂类、色素等。
常用的脱蛋白的方法有：Sevage 法、三氟三氯乙烷法、三氯乙酸法、酶法和等电点沉淀法。
试验证明，Sevage 法比较温和，而三氯乙酸法反应剧烈[8]。
王美秋等人[9]采用双氧水与乙醇共用的方法脱色，取得了良好的效果。
2.2 色谱除杂以往除去粗多糖杂质的方法常采用化学试剂的方法，在除去杂质的同时也会带走多糖。
采用色谱层析的方法除杂能最大限度的减少多糖的损失，而且除杂效果远高于化学试剂法。
已经有许多学者在纯化山药多糖时采用色谱技术，如顾林[4]、王刚[10]在山药多糖的纯化采用了DEAE 柱层析和SephadexG- 100 层析，均取得了良好效果。
3 测定方法3.1 紫外—可见分光光度法紫外—可见分光光度法是目前测定多糖含量最常用的方法，常用的显色剂有苯酚，蒽酮—硫酸和3，5- 二硝基水杨酸（DNS）。
前两者主要利用多糖在强酸性条件下脱水生成糠醛或其衍生物，然后与酚类或者胺类反应缩合，生成有特定吸收波长的有色物质进行测定；DNS 法则是利用了多糖的还原性。
目前最常用的为苯酚硫酸法，曾凡梅[6]采用此法测定山药中多糖的质量分数为24.8 mg/g。
3.2 高效液相色谱法目前，鲜有见运用高效液相色谱法测定山药多糖的报道。
王刚[10]在建立山药中多糖的含量测定时，选用C18 100A 色谱柱（150 mm×4.60 mm），以乙腈- 磷酸盐缓冲液（70∶30）为流动相，以葡萄糖为对照品，在波长210 nm 下检测，结果在0.5～1.5 g/L内呈良好线性关系（R2=0.999 6），测得山药中总多糖的质量分数为16.42%，RSD 为0.09%，结果良好，方法快速、准确，重复性好。
山药多糖的研究进展
山药多糖的研究进展山药多糖是山药中重要活性成分之一。
本文总结近年来的文献期刊，对山药多糖的提取纯化和药理作用做一综述，为山药的开发与利用，奠定一个良好的基础。
标签：山药多糖；提取；纯化；药理活性山药作为我国第一批药食同源的药物，为薯蓣科植物薯蓣（Dioscorea opposita Thunb.）的干燥根茎。
山药味甘，性平，归肺、脾、肾经，具有补脾、养肺、固肾、益精之功效[1]。
薯蓣最早见于我国古代的《山海经》，在汉代《神农本草经》以及宋代的《图经本草》、《求薯蓣苗》、《种山药》，明代的《本草纲目》，清代的《植物名实图考》、现代《中华本草》等都有记载。
现代研究发现，山药中的主要成分为薯蓣皂苷元、黏液质、糖蛋白、甘露聚糖、植酸、尿囊素、山药素、胆碱、多巴胺、粗纤维、果胶、淀粉酶、多种微量元素等活性成分[2-3]，山药中起到药疗作用的主要成分是山药多糖，其具有很强的药理活性。
本文主要在多糖类的提取纯化、药理活性两个方面做一概述。
1 提取纯化山药多糖类成分主要有酸性多糖和中性多糖。
中性多糖主要由鼠李糖、木糖、甘露糖、半乳糖组成，其组成比例为8∶16∶25∶10，酸性多糖主要由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、半乳糖组成，其组成比例为7∶3∶11∶19∶18[4]。
山药多糖的提取纯化方法很多，有传统的方法如溶剂法提取、酶法提取等，也有新技术、新方法，如微波、超声提取，柱层析法、膜分离法等。
以下简述山药多糖的提取纯化的方法。
1.1 提取方法1.1.1 溶剂法提取水提煎煮法是提取山药最常见的提取方法之一。
孙锋等[5]优选出的工艺为料液比1 g∶9 mL，75%乙醇提取时间2.5 h，提取温度50℃，得出的山药粗多糖收率为0.244 9%。
徐琴等[6]对淮山药的水提工艺进行优选后，得出最佳的工艺加入60倍量的水，在80℃提取6 h。
溶剂法优选后对山药的收率有着明显的提高。
1.1.2 酶提取赵希等[7]采用碱性蛋白酶法一步提取了山药中多糖成分，并确定了碱性蛋白酶提取山药多糖的优化工艺为山药粉∶10倍量的酶，酶用量为70 U/g（山药粉），提取时间1.5 h，同时pH和温度分别为9.5、45℃。
怀山药中多糖的提取与纯化
4.1提取条件对多糖率的影响
超声波功率对多糖含量的影响
由图1可知，使用超声波进行辅助提取与未使用相比，多糖含量有显著的提高；随着超声波功率的增加，多糖含量呈上升趋势。
超声波功率在150~200 W范围内，多糖含量较为稳定，当超声波功率达到250 W(超声波仪器最大允许工作功率)时，多糖含量有显著提高
由图2可知，在3O～5O℃的温度范围内，随着水提温度的升高，山药多糖含量逐渐增大。
在50～70℃温度范围内，随着水提温度的升高，山药多糖含量下降，这是因为山药中含有大量的淀粉，即其储能物质，而非通常所称的活性多糖。
温度过高，一方面使得淀粉在溶液中溶解度增加，另一方面使得淀粉糊化，影响后续的操作，给之后的分离等工艺带来困难。
由图3可知，在2O～60 min内，随着提取时间的延长，山药中多糖含量随之升高，60 min 末接近最大值，可见反应时间越长，提取越充分。
在8O～140 min，山药多糖含量趋于平缓。
因此，考虑实验指标的可观察性，选择水提时间30，60，90 min作为正交实验的三个水平。
由图4可知，开始时随着料液比的增加，山药多糖含量增长缓慢，料液比为1：1O时含量达到最高。
当料液比大于16，含量开始降低。
因此，选择1：10，1：12，1：16作为正交试验的三个水平。
山药多糖的提取分离及活性初步研究的开题报告
山药多糖的提取分离及活性初步研究的开题报告题目：山药多糖的提取分离及活性初步研究1. 研究背景山药是一种常见的蔬菜，富含多种营养成分。
其中山药多糖是一种重要的生物活性成分，具有较强的免疫调节、抗肿瘤、抗氧化等生物活性，因此备受关注。
本研究旨在提取分离山药多糖，并对其生物活性进行初步研究，为山药多糖的开发利用提供科学依据。
2. 研究内容（1）提取山药多糖的最佳工艺条件的研究：采用不同浓度、不同比例的溶剂，对山药多糖的提取工艺进行优化，得到最佳工艺条件。
（2）山药多糖的分离纯化：采用氨基硅胶柱层析、凝胶过滤层析、超滤等方法进行山药多糖的分离纯化。
（3）山药多糖的物化性质研究：包括分子量、糖含量等的测定。
（4）山药多糖的生物活性研究：主要包括免疫调节、抗氧化、抗肿瘤等方面的活性测试，探究山药多糖的生物学功能。
3. 研究意义山药多糖作为一种生物活性成分，具有广泛的开发利用价值。
本研究可以进一步探究山药多糖的生物学功能，为其在保健食品、药品等领域的应用提供科学依据。
4. 研究方法（1）植物材料的购买和加工：从市场上购买山药，并进行加工处理。
（2）山药多糖的提取：采用不同的提取条件，包括溶剂体系、提取时间、提取温度等条件的优化，提取山药多糖。
（3）山药多糖的分离纯化：采用氨基硅胶柱层析、凝胶过滤层析、超滤等方法进行山药多糖的分离纯化。
（4）山药多糖的物化性质研究：包括分子量、糖含量等的测定。
（5）山药多糖的生物活性研究：主要包括免疫调节、抗氧化、抗肿瘤等方面的活性测试。
5. 预期结果本研究预期能够提取纯化山药多糖，并进行初步的物化和生物活性研究，进一步探究山药多糖的功能，为其在保健食品、药品等领域的应用提供科学依据。
山药多糖RDPS_I组分的纯化及理化性质的研究_赵国华
山药多糖RDPS -I 组分的纯化及理化性质的研究＊赵国华1 李志孝2 陈宗道11(西南农业大学食品科学学院,重庆,400716)2(兰州大学应用有机化学国家重点实验室,兰州,730070)摘 要 山药经水浸提分离,浸提液脱蛋白,透析,乙醇沉淀物经DE AE -52纤维素及Sephadex G -100色谱纯化得白色粉末状多糖RDPS -I 。
Sepharose CL -6B 凝胶色谱分析表明RDPS -I 为多糖纯品。
定性化学反应表明RDPS -I 不含核酸、蛋白质、酚类物质和糖醛酸,是一种非淀粉类中性纯粹多糖,比旋光度[α]22D (H 2O )为+188.4(c =0.8),特性粘度[η]为16.48×10-3(mL /g ),相对分子质量为42200,完全酸水解后纸层析及气相色谱分析确定RDPS -I 的糖基组成为葡萄糖、甘露糖和半乳糖,摩尔比为1∶0.37∶0.11。
关键词 山药,多糖,理化性质 第一作者:博士,讲师。
＊国家自然科学基金重点资助项目(No .39730480) 收稿时间:2002-01-11,改回时间:2002-09-08 山药,拉丁名为Dioscorea opposita Thunb ,薯蓣科薯蓣属植物,《本草纲目》对其的记载是“益肾气,健脾胃,止泻痢,化痰涎,润皮毛”,现代医学研究表明,山药具有多种生物活性,如延缓衰老[1],防治糖尿病,抗氧化,促进免疫功能[21],抗突变[3],降血糖[4]等功能。
并认为山药中的主要功效成分是山药多糖。
但有关山药多糖的分离纯化和理化性质只有一些较为粗略的研究报道,缺乏系统而深入的研究。
本文详细研究了山药水溶性多糖组分RDPS -I 的分离纯化方法和它的理化性质,为山药多糖的进一步研究和利用奠定了基础。
1 材料与方法1.1 供试材料山药,由西南农业大学实验农场提供。
1.2 主要试剂DE AE -纤维素(DE -52)为Whatman 公司产品,Sephadex G -100,Sepharose 和已知分子质量的Dextran 为Phar macia 公司产品,标准单糖为E .Merck 公司产品。
山药多糖提取制备工艺
03
山药多糖的提取工艺
原料预处理
清洗
去除山药表面的泥沙和其他杂质。
切片
将山药切成小块或片状，便于后续的提取操作。
干燥
将切好的山药块或片进行干燥处理，以便保存和 使用。
提取方法选择
热水提取法
利用热水将山药中的多糖成分提取出来，适用于初步 提取。
酶解提取法
利用酶分解山药中的纤维素等成分，提高多糖的提取 率。
选择适宜的原料粒度
根据具体的提取方法和设备，选择适宜的原料粒度以获得 最佳的提取效率和过滤效果。
06
结论与展望
研究结论
01
成功建立了山药多糖提取制备工艺，实现了山药多 糖的高效提取。
02
通过优化工艺参数，提高了山药多糖的得率和纯度 。
03
验证了所建立工艺的稳定性和可重复性，为后续研 究提供了有力支持。
02
山药多糖的生物活性与作用
免疫调节作用
增强免疫力
山药多糖能够增强机体的免疫功 能，提高抵抗力。
调节免疫系统
对免疫系统具有调节作用，促进 或抑制细胞因子的产生，从而影 响机体的免疫应答。
抗肿瘤作用
抑制肿瘤生长
通过抑制肿瘤细胞的生长和扩散，对多种癌症具有预防和治 疗作用。
增强化疗效果
与化疗药物联合使用，能够增强化疗药物的疗效，减轻化疗 副作用。
结构鉴定
采用红外光谱、核磁共振等方法对山药多糖的结 构进行鉴定。
ABCD
纯度分析
通过凝胶电泳、高效液相色谱等方法对山药多糖 的纯度进行分析。
安全性评估
对提取得到的山药多糖进行急性毒性试验、长期 毒性试验等安全性评估，确保其安全无毒。
05
工艺参数对山药多糖提取制备 的影响
山药多糖提取实验方案(最新)
山药多糖提取实验方案仪器与试剂：冰箱；PH计；恒温水浴锅；离心机；鼓风干燥箱；无水乙醇（分析纯）；液氮；纯水。
实验步骤：取样称重（约2g）→磨浆→加水到一定料液比（b）→调节pH（d）→恒温（a）水浴→提取2h→离心（3000r/min,15min）取上清液A→沉淀再次提取→离心得上清液B→AB混合减压浓缩（60℃）→加一定量乙醇（c）4℃静置约10h→离心（3000r/min,30min）→干燥（40℃）→粗多糖。
正交法探究最佳提取条件（正交试验设计的基本特点是：用部分试验来代替全面试验，通过对部分试验结果的分析，了解全面试验的情况。
）分别按以下数据对各项影响因素设置梯度进行正交试验。
a. 提取温度：60℃；70℃；80℃；90℃；100℃b. 料液比：1:8；1:10；1:12；1:15；1:20c. 乙醇：浓缩液（体积）：1:1；1:2；1:3；1:4；1:5d. pH：7.0；7.5；8.0；8.5；9.0四因素五水平正交试验，选用L25（56）正交表因素a.提取温度 b.料液比c. 乙醇：浓缩液（体积）d.pH蕲山药多糖提取率（%）1 60℃1:81:17.02 60℃1:101:27.53 60℃1:121:38.04 60℃1:151:48.55 60℃1:201:59.06 70℃1:81:28.07 70℃1:101:38.58 70℃1:121:49.09 70℃1:151:57.010 70℃1:201:17.511 80℃1:81:39.012 80℃1:101:47.013 80℃1:121:57.514 80℃1:151:18.015 80℃1:201:28.516 90℃1:81:47.517 90℃1:101:58.018 90℃1:121:18.519 90℃1:151:29.020 90℃1:201:37.021 100℃1:81:58.522 100℃1:101:19.023 100℃1:121:27.024 100℃1:151:37.525 100℃1:201:48.0标准曲线的制备1、对照品溶液的制备。
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特点
• 本课题采用水提取多糖，研究最佳提取条 件，然后进行多糖纯化研究。
料液比
提取温度
优化因素
提取时间
• 本实验采用的纯化方案见技术路线
Sevage法
三氟三氯 乙烷法
三氯醋 酸法
DEAE—— 双பைடு நூலகம்水 纤维素 脱色法
活性炭 脱色法
多 糖 纯 化
粗提液
脱蛋白方法
脱色工艺
凝胶柱层析
杂质的去除
除脂工艺
纯的多糖 透 析 法 离子 交换 树脂 凝胶 过滤 法 乙醚索氏提取
二、研究的基本内容、拟解决的主要问题 • 提取工艺条件研究
料液比
提取时间
浸提温度
得出最佳的粗多糖浸提工艺参数，同时进行 山药多糖分离纯化，为工业化放大提供基础。
三、研究的技术路线、实验步骤
1、技术路线
新鲜山药→ 清洗→去皮切片→烘干→粉碎 料液比单因素实验 →水浸提取→ 提取时间单因素实验 → 提取温度单因素实验 →优化后山药水浸液 →醇沉→离心→复溶→脱脂 →脱色→脱蛋白→透析→SePhadexG-100柱
植物多糖的常用提取方法
溶剂 水（水提法） 稀酸、稀碱 （稀酸稀碱提 取法） 成本低,不破坏 虽然多糖总量 生物活性, 方便 比水提取的得 实用且安全性 率高, 但得到的 高,但其特点是 多糖含量低, 而 耗时长、提取 且酸碱提取会 效率不高。 引起多糖降解, 影响其生物活 性。 二甲亚砜 （有机溶剂 提取法） 二甲亚砜虽 然是一种提 取多糖的良 好溶剂, 但 价格昂贵, 对人体有害, 在使用上受 到限制。
层析洗脱→精多糖
2、实验方法及步骤 1）原料预处理及标准曲线的制备 新鲜山药经清洗去皮后，切片，50℃烘箱 内烘干，最后用炸粉机粉碎成粉末，制成 山药粉 。
2）对料液比、提取温度、提取时间进行单因 素试验 取5g山药粉若干份，在随机取定2个因 素下对另1个因素做一系列实验，（例如： 对提取温度进行单因素试验：在料液比为 1/6提取时间为2h条件下，置于一系列梯度 温度的水浴中）， 离心得到山药水浸液， 算出一系列粗多糖得率,绘制成曲线。
3）山药多糖纯化研究
• 根据3条曲线,找出最佳提取条件。在最佳提 取条件下，得到山药水浸液。
• 醇沉→离心→复溶→ 脱脂→脱色→脱蛋白→透析 →SePhadexG-100柱层析洗脱→精多糖
四、实验进度安排：
• 2011.12.05-2011.12.20 文献调研,确定实验方案; • 2011.12.21-2012.1.10 完成文献综述,外文翻译,准备开题报 告; • 2012.1.11-2012.3.30 研究山药多糖的提取方法及最佳工 艺条件； • 2012.3.31-2012.5.20 研究山药多糖的纯化工艺； • 2012.5.21-2012.6.3 实验总结,撰写毕业论文.
山药多糖的提取及纯化研究
汇报人：李时鹏 3080516107 指导老师：武玉学 2012年3月7日
主要内容
• • • • • 选题背景和意义 研究的基本内容与拟解决的主要问题 研究的技术路线、实验步骤 研究的总体安排与进度 致谢
一、选题背景和意义
• 多糖（polysaccharide）是由单糖连接而成的多聚物，广 泛存在于动物细胞膜和植物、微生物的细胞壁中。 • 山药(DioscoreabatatasDecme)，又名白曹、土薯、大薯、 薯药，营养丰富，具有很高的药疗价值。《本草纲目》记 载:山药性温、味甘平、无毒，健脾胃、益肺肾、涩精止 泻 • 山药多糖具有免疫调节作用、具有抗肿瘤作用、具有对血 糖的调节作用、 具有明显的抗细菌作用、具有明显的降血 脂和抗氧化作用。 • 研究山药多糖的提取分离工艺、纯化方法，可以为化学结 构分析和生理活性研究，以及构效关系探讨，作用机制探 索提供基础。