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黃芪多糖提取純化工藝研究進(jìn)展

2017-03-10 21:08樊志強(qiáng)
農(nóng)業(yè)科技與裝備 2016年9期
關(guān)鍵詞:純化提取工藝

樊志強(qiáng)

摘要:黃芪多糖是中藥黃芪的主要有效成分之一,具有增加機(jī)體免疫、降血糖、抗氧化、抗衰老等生物活性。綜述國(guó)內(nèi)近幾年黃芪多糖的提取分離純化技術(shù)研究進(jìn)展,為未來(lái)進(jìn)一步開展黃芪多糖研究提供理論參考。

關(guān)鍵詞:黃芪多糖;提??;純化;工藝

中圖分類號(hào):R932 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-1161(2016)09-0039-03

黃芪為豆科植物蒙古黃芪(Astragalus menmbranaceus ( Fisch.)Bge var. mongholicus Hsiao、膜莢黃茛Astragalus membranaceus ( Fisch.)Bge.的干燥根,性溫,味甘,具有補(bǔ)氣升陽(yáng)、益衛(wèi)固表、利水消腫和托瘡生肌之攻效。黃芪多糖是從黃芪中提取的一種生物活性成分,具有增加機(jī)體免疫力、降血糖、抗氧化、抗衰老等生物活性。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)黃芪甲苷的提取、分離純化工藝進(jìn)行了大量研究,在查閱收集大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,綜述近幾年來(lái)黃芪多糖的提取、分離純化工藝研究進(jìn)展,為未來(lái)研究提供參考。

1 黃芪多糖提取工藝

目前,黃芪多糖的提取方法主要有水提取法、堿醇提取法、超聲波提取法、微波提取法等。

1.1 水提醇沉法

黃芪多糖的提取一般采用水提醇沉法,該法工藝簡(jiǎn)單,但收率和含量都較低。李金芳采用正交試驗(yàn)對(duì)水提醇沉法提取黃芪多糖的提取條件進(jìn)行優(yōu)化。采用蒽酮-硫酸法測(cè)定黃芪多糖含量,確定黃芪多糖提取的最佳工藝為:提取時(shí)間45 min、提取溫度100 ℃、料液比1‥10、提取次數(shù)3次,提取率為10.35%。崔紅花等以粗多糖提取率和葡萄糖計(jì)總多糖得率為指標(biāo),通過(guò)單因素及L9(34)正交試驗(yàn)(溫度、時(shí)間、次數(shù)和固液比)考察黃芪中黃芪多糖的水提取工藝,再用單因素試驗(yàn)考察黃芪多糖的醇沉工藝條件(乙醇濃度、醇沉?xí)r間),確定的最佳水提取工藝條件為:在70 ℃恒溫中回流提取3次,每次提取3 h,加純化水量40 mL;醇沉條件為:加95%乙醇至終濃度90%進(jìn)行醇沉靜置4 h,收集沉淀物。

1.2 堿醇提取工藝

黃芪多糖是極性大分子化合物,作為黃芪纖維質(zhì)的組成部分,其提取收率取決于黃芪纖維質(zhì)的溶脹作用和溶解性,而纖維在堿中的溶脹作用和溶解性均顯著增加。在堿性條件下,纖維之間的酯鍵易斷裂發(fā)生剝皮反應(yīng),使更多的多糖得以游離并被提取出來(lái),同時(shí)醇的滲透作用增強(qiáng)。在堿與醇的共同作用下,多糖滲透率增加,多糖殘留量降低,多糖收率提高。金芬芬等考察不同提取方法(水提醇沉法、醇提后水提法、堿水提取法、堿醇提取法)對(duì)黃芪多糖含量的影響,結(jié)果表明:堿醇提取法的提取率為9.74%,堿水提取法的提取率為7.64%,醇提后水提法的提取率為3.62%,水提醇沉法的提取率為2.81%;堿醇提取法的提取率最高,其次是堿水提取法和醇提后水提法,水提醇沉法提取率最低。

1.3 超聲波提取

超聲波輔助提取是在水浸提的同時(shí)加超聲波輔助,提取時(shí)間短,提高提取率,避免高溫對(duì)有效成分的影響。李曉芳等采用響應(yīng)面法對(duì)主要工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化得到的提取工藝為:超聲功率600 W,提取時(shí)間45 min和料液比35‥1,黃芪多糖得率3.034%。李利紅等以蒙古黃芪為材料,采用正交設(shè)計(jì)對(duì)循環(huán)超聲輔助法提取黃芪多糖的工藝進(jìn)行優(yōu)化,確定各因素對(duì)黃芪多糖提取率的影響大小依次是:提取時(shí)間>超聲時(shí)間/間隙時(shí)間>超聲波功率;最佳提取工藝為:提取時(shí)間40 min、提取功率1 000 W、超聲時(shí)間/間隙時(shí)間比值1/1;在優(yōu)化后的最佳工藝參數(shù)下,多糖提取率最高可達(dá)11.44%,比傳統(tǒng)煎煮方法高3.38%。陳壽妮采用4因素3水平正交試驗(yàn)得到的最優(yōu)提取工藝為:超聲波功率300 W,提取溫度50 ℃,材料比1∶30,提取次數(shù)4次。

1.4 微波提取

微波提取是在水浸提的同時(shí)加入微波,與傳統(tǒng)的水浸提法相比,微波輔助提取具有選擇性高、操作時(shí)間短、溶劑消耗小、有效成分收率高等特點(diǎn)。

周桃英等對(duì)黃芪多糖進(jìn)行微波輔助提取,采用單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝,探討料水質(zhì)量比、微波功率、微波處理時(shí)間、pH對(duì)黃芪多糖提取率的影響,結(jié)果表明,最佳工藝條件是料水質(zhì)量比1‥15、微波功率450 W、微波處理時(shí)間90 s、pH 8.5。

陳玉霞等采用水提醇沉法、微波提取法提取黃芪多糖,試驗(yàn)結(jié)果表明:水提醇沉法的黃芪多糖提取率為4.468%,含量29.40%;微波提取法的黃芪多糖提取率為4.502%,含量31.25%;微波提取法具有省時(shí)、高效、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),在提高黃芪多糖產(chǎn)率和有效縮短提取時(shí)間等方面優(yōu)于傳統(tǒng)的水提醇沉法,是獲得較高黃芪多糖提取率及含量的方法。

1.5 纖維素酶解提取法

纖維素是黃芪細(xì)胞壁的主要成分,亦是胞內(nèi)多糖等大分子溶出的主要屏障,利用纖維素酶水解細(xì)胞壁及胞內(nèi)成分溶出,增加提取率,但此方面研究較少,提取物藥效需進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

張嘉怡等考察水提溫度、水提時(shí)間、水提次數(shù)、料液比4個(gè)單因素對(duì)黃芪多糖提取率的影響,在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選擇4因素3水平正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝參數(shù),結(jié)果表明,蒙古黃芪用纖維素酶解預(yù)處理后,水提溫度對(duì)黃芪多糖提取率影響顯著,其次是料液比和水提次數(shù),水提時(shí)間影響較??;在料液比1‥12、水提溫度100 ℃、水提時(shí)間1.5 h、水提3次條件下,黃芪多糖提取率達(dá)4.76%,比傳統(tǒng)水提法(3.09%)提高54.05%??导覄俚难芯拷Y(jié)果表明,纖維素酶不降解APS,僅破壞黃芪粉末中的纖維素,提高細(xì)胞通透性,減小內(nèi)擴(kuò)散阻力,從而有利于APS提取。

1.6 其他提取方法

除以上常用的提取方法外,還有很多研究采用其它提取技術(shù),如超聲-微波協(xié)同提取、超聲聯(lián)合酶法提取、沸水沖泡法提取、發(fā)酵提取等,均取得了較好的提取效果。

2 黃芪多糖純化

黃芪多糖提取物內(nèi)含有色素、蛋白質(zhì)等雜質(zhì),在做進(jìn)一步研究前需將這些雜質(zhì)除去。牟魯霞等以多糖損失率、蛋白脫除率、色素脫除率結(jié)合可見光區(qū)光譜曲線下面積為測(cè)定指標(biāo),考察不同方法除蛋白、脫色素的效果及對(duì)黃芪多糖含量的影響,結(jié)果表明:去除蛋白采用胃蛋白酶結(jié)合Sevage法,脫色素采用DE52,兩法合用是去除蛋白和脫色素的最佳精制工藝。焦光聯(lián)等以截留分子量為200 kDa1、0 kDa的超濾膜對(duì)黃芪多糖進(jìn)行超濾分離,考察壓力、溫度、流速、初始料液濃度等對(duì)超濾提取的影響,確定最佳超濾提取條件為:初始料液濃度20 g/L、壓力0.35 MPa、溫度30 ℃、進(jìn)料流速0.467 L/s,此條件下多糖含量由36.0%提高到86.8%,有效實(shí)現(xiàn)了活性多糖與大分子蛋白多酚等物質(zhì)的分離。

邱本軍將黃芪多糖粗提液經(jīng)過(guò)去蛋白、去色素、DEAE-纖維素離子層析柱、透析,最終得到兩種黃芪多糖——APS Ⅰ和APS Ⅱ,純度分別為93.4%和91.6%。馮俊采用醇沉淀法純化多糖水提液并得到醇沉工藝:溶液濃縮到1 g生藥/mL,醇沉3 h,醇沉2次,乙醇添加至濃度達(dá)到80%。雜質(zhì)去除率平均達(dá)到48.12%,多糖保留率平均達(dá)到82.29%。對(duì)比后選擇木瓜酶處理多糖溶液,酶法除蛋白最佳工藝為:溶液pH值調(diào)節(jié)到5,酶用量5%,在50 ℃的恒溫下酶解3 h,蛋白質(zhì)清除率和多糖損失率分別為88.04%,12.56%。酶法處理后用Savage試劑處理1次,蛋白質(zhì)清除率更高,去除率達(dá)到91.20%,多糖損失率14.45%。

3 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)水提醇沉、堿醇提取等提取工藝的黃芪多糖提取率低,并且存在提取溫度高、時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。而微波輔助提取、超聲提取、超臨界二氧化碳提取、纖維素酶解提取等新技術(shù)在提高黃芪多糖提取率、縮短提取時(shí)間等方面起到了重要作用。因此,開展黃芪多糖的提取、分離純化等方面的研究,對(duì)黃芪多煻的進(jìn)一步開發(fā)利用具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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