麥冬多糖的分離純化及其組分的初步分析

徐 兢 博， 朱 作 林， 金 鳳 燮， 魚 紅 閃

( 大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院, 遼寧 大連 116034 )

收稿日期： 2009-11-13.

基金項(xiàng)目： 國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(30371744)；遼寧省高等學(xué)校優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目(RC204205)；遼寧省科學(xué)技術(shù)基金項(xiàng)目(20042132).

作者簡(jiǎn)介： 徐兢博(1984-)，女，碩士研究生；通信作者：魚紅閃(1968-)，男，教授.

0 引 言

麥冬含有皂苷、高異黃酮、多糖和氨基酸等成分[1]?，F(xiàn)代藥理研究表明，作為麥冬主要活性成分之一的麥冬多糖具有降糖[2]、抗過(guò)敏、調(diào)節(jié)機(jī)體的體液免疫功能等[3]多種功效。

近年來(lái)，張婭芳等[4]通過(guò)季銨鹽沉淀法分析麥冬多糖的主要組分，但未對(duì)浙江慈溪麥冬多糖的純化及酶解產(chǎn)物做深入研究。麥冬多糖純化的常規(guī)方法有分級(jí)沉淀法、季銨鹽沉淀法、離子交換層析法、凝膠柱層析、鹽析法等。

本實(shí)驗(yàn)采用葡聚糖凝膠Sephadex G-100對(duì)浙江慈溪產(chǎn)麥冬中的粗多糖進(jìn)行分離純化。通過(guò)DNS法檢測(cè)還原糖含量，收集洗脫液并繪制洗脫曲線。利用HPLC和TLC對(duì)麥冬多糖全水解后的產(chǎn)物進(jìn)行定性定量分析。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

麥冬，市售，浙江慈溪產(chǎn)；葡萄糖、果糖、甘露糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖標(biāo)準(zhǔn)品均為Sigma公司產(chǎn)品；乙腈，大連科密歐試劑公司；722型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；薄層層析版，德國(guó)Merck公司產(chǎn)品；高效液相色譜，Jasco 2080；ELSD檢測(cè)器，Alltech 2000。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 制 備

50 g麥冬粉末加去離子水500 mL，煎煮3次，每次煎煮30 min。紗布過(guò)濾，合并濾液減壓濃縮至1 mg/mL,乙醇沉淀至醇體積分?jǐn)?shù)為80%，靜置過(guò)夜。濾去上清液，沉淀蒸干即得到麥冬粗多糖。

1.2.2 純 化

取1.5 g麥冬粗多糖溶于少量去離子水中，離心去沉淀。上Sephadex G-100進(jìn)行凝膠柱層析(16 mm×800 mm)，用去離子水洗脫。體積流量0.5 mL/min，按10 min每管分部收集。吸取少量收集液，酸解后DNS法測(cè)定還原糖含量。合并部分峰位洗脫液，蒸干稱重。

1.2.3 純度鑒定

采用TLC對(duì)純化后多糖進(jìn)行鑒定。取10 μL樣品，展開(kāi)劑為V(正丁醇)∶V(乙醇)∶V(水)=4∶1∶1，苯酚硫酸顯色。

1.2.4 酸水解

精確稱取純化后麥冬多糖粉末20 mg，加入1 mL的2 mol/L H2SO4溶液在100 ℃密封水解反應(yīng)12 h。反應(yīng)結(jié)束后用BaCO3中和，離心去沉淀。上清液用純凈水定容至5 mL作為樣品進(jìn)行HPLC色譜分析。

1.2.5 水解后組分的定性分析

將麥冬多糖水解后的樣品做HPLC分析。通過(guò)樣品HPLC圖譜與標(biāo)準(zhǔn)單糖HPLC圖譜的出峰時(shí)間比對(duì)來(lái)確定麥冬多糖的單糖組分。

色譜條件如下：HPLC色譜柱，氨基柱Kromasil NH2(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流動(dòng)相，V(乙腈)∶V(水)=80∶20；柱溫，35 ℃；體積流量，1 mL/min；進(jìn)樣量，20 μL；ELSD的漂移管溫度90 ℃；氮?dú)庾鬏d氣，體積流量1.5 mL/min；載氣壓力，0.1 MPa。

1.2.6 水解后組分的定量分析

準(zhǔn)確稱取0.2 g(精確至0.1 mg)經(jīng)過(guò)干燥恒重的果糖、葡萄糖，分別用純凈水定容于10 mL容量瓶中，配制成質(zhì)量濃度為20 mg/mL的儲(chǔ)備液。用微量移液器精確吸取0.4、0.6、0.8、1.2 mL上述儲(chǔ)備液(20 mg/mL)，用純凈水定容至10 mL容量瓶中(質(zhì)量濃度分別為0.8、1.2、1.6、2.0 mg/mL)，配制成標(biāo)準(zhǔn)果糖、葡萄糖溶液。

以果糖HPLC的峰面積為縱坐標(biāo)，以果糖質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。樣品液的HPLC峰面積帶入到相應(yīng)出峰時(shí)間的果糖、葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線方程中，由此計(jì)算出麥冬多糖中單糖組分比例。

2 結(jié)果與討論

2.1 麥冬多糖的純化洗脫

50 g麥冬粉末由方法“1.2.1”提取出麥冬粗多糖，得率約為32%。收集、DNS比色法跟蹤鑒定。

2 制革清潔循環(huán)利用技術(shù)

基于制革污水給環(huán)境帶來(lái)的巨大壓力，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的角度出發(fā)，廢液的循環(huán)利用成本最低且成品的質(zhì)量?jī)?yōu)良。制革污水循環(huán)利用存在以下優(yōu)點(diǎn)：制革廢液的分級(jí)循環(huán)利用可以達(dá)到不排或少排污染物的目的；水和原材料的循環(huán)利用可以節(jié)約水資源和降低化工原材料的消耗；廢液循環(huán)利用技術(shù)的實(shí)施簡(jiǎn)單且成本較低；可降低綜合廢水的治理投資，節(jié)省治理污染成本。

2.1 浸水和水洗工序循環(huán)利用技術(shù)

浸水和水洗工序占總用水量的70%左右[1]，浸水工序可以加入蛋白酶或者脂肪酶來(lái)減少水的用量，也可以適當(dāng)提高水溫來(lái)降低水的用量，還可以利用第2次或第3次的浸水液循環(huán)利用來(lái)降低水的用量。水洗工序采用逆流動(dòng)態(tài)進(jìn)水的方式來(lái)降低水的用量。

2.2 脫毛浸灰工序循環(huán)利用技術(shù)

2.2.1 直接循環(huán)利用

脫毛浸灰廢液的污染負(fù)荷大，其中含有大量未被利用的脫毛浸灰液，廢液經(jīng)過(guò)循環(huán)利用可以降低污染，再進(jìn)行沉淀，分析其中硫化物和石灰的含量，補(bǔ)加適量的硫化物和石灰后，可以重新進(jìn)行浸灰[10]。Money and Adminis[11]認(rèn)為，脫毛浸灰廢液可以循環(huán)利用20次以上，用水量相應(yīng)減少20倍。在第一次世界大戰(zhàn)的時(shí)候，Wilson[12]發(fā)明了快速脫毛工藝，將2個(gè)劃槽串用，其中一個(gè)加入硫化鈉，另一個(gè)加氯化鈣，皮在硫化鈉溶液中浸泡6 h，拖入氯化鈣溶液中再浸泡1 h，過(guò)夜。2種溶液均可循環(huán)利用10次。若用轉(zhuǎn)鼓脫毛，廢液可循環(huán)利用20次以上，補(bǔ)加適量的硫化物、石灰和水，并除去沉淀物。

2.2.2 過(guò)濾、分離循環(huán)利用

廢液經(jīng)回收過(guò)濾，分離出較大的固體物，再測(cè)定脫毛浸灰液的含量，加適量的硫化物和石灰，進(jìn)行下一次浸灰脫毛。李毓智等[13]將脫毛浸灰液簡(jiǎn)單處理后直接循環(huán)再利用，在貯液池內(nèi)過(guò)濾分離除去皮、毛渣、石灰泥等雜物，再循環(huán)利用于浸灰脫毛工序，回用率80%～90%，從而可節(jié)約40%的硫化物和50%的石灰，并能降低總污水中30%～40%的COD及35%的氮。另外一種對(duì)廢液處理的方式是把脫毛浸灰廢液靜置在封閉容器中，利用酸堿原理處理脫毛浸灰廢液，可繼續(xù)用于浸灰[14]。

2.2.3 間接循環(huán)利用

將脫毛浸灰廢液回收，用物理、化學(xué)及生物等方法處理后，再進(jìn)行循環(huán)利用。大衛(wèi)·溫斯特[15]收集80%廢灰液經(jīng)過(guò)濾后循環(huán)利用，這樣只需對(duì)未循環(huán)利用的廢灰液進(jìn)行處理。在國(guó)內(nèi)，河南省豫港先鋒制革有限公司的屈惠東把制革脫毛浸灰廢液回收過(guò)濾、沉降調(diào)整后循環(huán)利用[16]。東陽(yáng)公司研制出了一種新型的浸灰廢液處理劑——治污寶。此處理劑的優(yōu)點(diǎn)在于，節(jié)省石灰2.3%、水85%左右，同時(shí)還有效解決了廢灰液再利用時(shí)抑制灰皮膨脹問(wèn)題。廢灰液使用治污寶處理后用于浸灰與廢灰液直接浸灰相比，藍(lán)皮得革率增加2.0%～2.4%；灰皮增厚3.4%～3.8%；收縮溫度提高1.8～2.0 ℃[17]。采用加酶脫毛浸堿后，收集的浸堿廢液加2709蛋白酶沉淀后，取清液過(guò)濾(清液約占原廢液的60%)，然后補(bǔ)足水、Na2S，加脂肪酶、蛋白酶后循環(huán)利用[3]。

2.3 脫脂循環(huán)利用技術(shù)

脫脂的目的既要除去皮板中的油脂，還要起到清洗裸皮的作用。常用的化工原料有純堿、滲透劑、洗滌劑、脫脂劑、脂肪酶等。脫脂廢液中含有表面活性劑和油脂組成的乳化液等，油脂、COD和BOD等污染指標(biāo)很高，耗氧負(fù)荷占總負(fù)荷的30%～40%。對(duì)脫脂廢水處理并回收油脂，可降低環(huán)境污染，并產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。脫脂廢液的處理方法主要有酸提取法、離心分離法和浮選法[18]。常用的是酸提取法，加H2SO4進(jìn)行破乳后通入蒸汽加熱至40～60 ℃攪拌，靜置2～3 h，油脂上浮形成油脂層。油脂回收率可達(dá)95%，去除90%的COD。離心分離法是在分離器中將廢液加熱到70～80 ℃，液面上的油脂經(jīng)小孔流出。此法油脂回收率達(dá)95%，浮選法是攪拌或振蕩廢液，使泡沫全部轉(zhuǎn)移至另外的儲(chǔ)存器中。將泡沫加熱到70～80 ℃，加硫酸分解泡沫。雖然該法酸用量較少，但油脂提取不完全?；厥盏挠椭捎糜谥圃恚蛛x油脂后的廢水可直接用于脫脂，也可起到清洗原皮的作用[19]。

2.4 浸酸鉻鞣循環(huán)利用技術(shù)

采用浸酸鉻鞣廢液的循環(huán)利用方法有2種：一種是將廢鉻鞣液用于浸酸，即分析濾液中的鉻含量、鹽含量、pH，按實(shí)際生產(chǎn)要求補(bǔ)充鹽、酸若干，直接用于浸酸鞣制工段，該方法叫做浸酸鞣制循環(huán)利用法；另一種方式是將廢鉻液用于鞣革，即向浸酸以后的鉻鞣廢液中補(bǔ)充鉻鞣劑，調(diào)整配方，用于鞣制，該方法叫做直接循環(huán)利用法。

2.4.1 循環(huán)利用的原理[20]

對(duì)廢鉻液與浸酸液進(jìn)行比較，通過(guò)向廢鉻液中加入若干量的酸來(lái)調(diào)節(jié)pH適用于浸酸，利用物理沉淀法和化學(xué)法可以除掉廢鉻液中的不溶物與有機(jī)物，所以廢鉻液經(jīng)過(guò)處理可以循環(huán)利用于裸皮的浸酸鉻鞣廢液與浸酸廢液水質(zhì)，如表3所示。

表3 鉻鞣廢液與浸酸廢液水質(zhì)表Tab.3 The water table of chrome tanning wastewater and pickling liquid

2.4.2 直接循環(huán)利用法

在鉻鞣廢液循環(huán)利用過(guò)程中，鉻鞣廢液積累的可溶性油脂、蛋白質(zhì)和其他雜質(zhì)會(huì)逐漸增多，這些成分影響了鉻鞣劑的吸收和結(jié)合。王軍等[21]用聚酯PS去除可溶性油脂后，廢鉻液再循環(huán)利用，解決了豬皮鉻鞣廢水中油脂積累的問(wèn)題。

2.4.3 浸酸鞣制循環(huán)利用法

浸酸鞣制循環(huán)利用法的最大影響因素為鉻鞣廢液中的鹽分的含量。如果對(duì)廢液處理不當(dāng)，易使裸皮發(fā)生“酸腫”。張銘讓等[3]開(kāi)發(fā)了鉻鞣廢液的新型循環(huán)技術(shù)，在原生產(chǎn)工藝不變的前提下，其操作簡(jiǎn)便，且成革質(zhì)量穩(wěn)定，可節(jié)約30%的用水，30%的鉻鞣劑和60%的工業(yè)鹽。Boast D. A.、Manzo的研究指出，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)乃峄幚?，廢液中的鉻鞣劑可以很容易地滲透到皮內(nèi)[22]。J.Raghava Rao等[6]提出的封閉循環(huán)系統(tǒng)，鉻鞣廢液至少可循環(huán)利用10次，經(jīng)制革廠證明，采用封閉循環(huán)系統(tǒng)生產(chǎn)對(duì)成革質(zhì)量影響不大。

2.5 關(guān)于鞣制之前其他工序操作液的循環(huán)使用

除了上述的主要工序操作液循環(huán)使用以外，也有人進(jìn)行了其他工序如制革軟化液循環(huán)的研究并取得了初步效果，但是還需要進(jìn)一步進(jìn)行中試和生產(chǎn)性驗(yàn)證。例如，商丘東陽(yáng)皮革化工有限公司根據(jù)制革加工過(guò)程中的特點(diǎn)，采用適時(shí)的單獨(dú)處理，并添加該公司的特殊助劑，獨(dú)辟蹊徑，攻克了相應(yīng)的技術(shù)難關(guān)，中試進(jìn)行了從原皮到藍(lán)濕革各工序的廢水充分的循環(huán)利用。2010年我國(guó)科技新成果中報(bào)道了關(guān)于牛皮制革廢液循環(huán)利用具有以下特點(diǎn)[23]：從牛皮制革的浸水到鉻鞣，全部廢液充分循環(huán)利用，目前循環(huán)次數(shù)已達(dá)60多次；藍(lán)濕革的得革率提高1%～3.5%以上，收縮溫度提高3～12 ℃；節(jié)約用水80%以上，節(jié)約能源25%以上；所得藍(lán)皮質(zhì)量提高，革身豐滿、柔軟、緊實(shí)、色澤均勻淺淡，無(wú)松面現(xiàn)象。

3 小 結(jié)

通過(guò)對(duì)制革的浸水、水洗、脫毛、浸灰、浸酸、鉻鞣等工序的廢水循環(huán)利用的有關(guān)研究報(bào)道進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為在目前還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化推廣的有關(guān)清潔制革技術(shù)的相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，制革操作液的循環(huán)利用也是解決制革污染的有效方法之一，同時(shí)還可以明顯節(jié)約制革用水，降低化工材料消耗，減少污染治理成本。制革廢液循環(huán)利用技術(shù)簡(jiǎn)單容易操作且成本較低，但是，也需要進(jìn)行必要的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，開(kāi)發(fā)切實(shí)可行的循環(huán)使用配套的相關(guān)助劑、工藝技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備等，才可實(shí)現(xiàn)真正意義的“制革操作液的有效循環(huán)使用”，為實(shí)現(xiàn)皮革行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

[1] 琚海燕. 減少?gòu)U液—— 一種實(shí)用的清潔化制革工藝[J]. 西部皮革, 2005(6):49-53.

[2] 瑾瑜. 2009年中國(guó)皮革行業(yè)年度分析報(bào)告[EB/OL]. (2009-12-28)[2010-04-27]. http://www. pg369. com /news/ shownews / ?newsid=8819.

[3] 賈隨堂,王軍. 清潔生產(chǎn)技術(shù)在制革工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2001(6):44-46.

[4] 張銘讓,林煒. 綠色化學(xué)和技術(shù)與皮革工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[J]. 中國(guó)皮革, 2001, 30(1):5-7.

[5] RAMASAMI T, RAJAMANI S, RAGHAVA R J. Pollution control in leather industry:Emerging technological options[G]//Proceedings of international symposium on surface and colloid science and its relevance to soil pollution, Madras, 1994.

[6] RAO J R, CHANDRABABU N K, MURALIDHARAN C, et al. Recouping the wastewater:a way forward for cleaner leather processing[J]. Journal of Cleaner Production, 2003, 11(5):591-599.

[7] SWAMINATHAN G, MURALIDHARAN C, RANGASAMY T, et al. Management of total dissolved solids in tanning process through improved techniques[J]. Journal of Cleaner Production, 2005, 13(7):699-703.

[8] SAHASRANAMAN A, BULJAN J. Environmental management in Indian tanneries[G]//34th LERIG CLRI, 2000:34-44.

[9] 石碧,王學(xué)川. 皮革清潔生產(chǎn)技術(shù)與原理[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2010:4.

[10] 王學(xué)川. 表面活性劑在皮革工業(yè)中的應(yīng)用原理與技術(shù)[M]. 西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社, 2002:86-87.

[11] MONEY C A, ADMIMIS U. Recycling of lime-sulphide unhairing liquors[J]. Journal of the Society of Leather Technologists and Chemists, 1974,5(8):35-40.

[12] WILSON J A. Modern practice in leather manufacture[M]. New York:Publishing Corporation, 1941.

[13] 李毓智. 治理浸灰脫毛工序污染的技術(shù)綜述[J]. 中國(guó)皮革, 1996, 21(9):45-48.

[14] 王學(xué)川,丁志文. 皮革、毛皮缺陷辨析與清潔化生產(chǎn)[M] . 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2002:232-239.

[15] 蘇曉春,溫特斯. 介紹制革污水處理[J]. 中國(guó)皮革, 1985, 14(5):35-37.

[16] 屈惠東. 制革浸灰廢液循環(huán)使用的工藝研究[J]. 中國(guó)皮革, 1994, 23(11):40-44.

[17] 張壯斗,于瑞麗,馮成強(qiáng). 廢灰液再用:一種完美的治污方法[J]. 西部皮革, 2008, 30(8):6-7.

[18] 陳嶺,吳浩汀. 制革廢水的分隔治理技術(shù)[J]. 污染防治技術(shù), 1991, 4(1):51-54.

[19] 李聞欣. 制革污染治理及廢棄物資源化利用[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2005.

[20] 徐泠,王軍,李康魁. 制革廠鉻鞣廢液直接循環(huán)利用技術(shù)[J]. 工業(yè)水處理, 1999, 11(6):45-47.

[21] 王軍,鐘崇林. 制革廠鉻鞣廢液直接循環(huán)利用及生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)研究[J]. 中國(guó)皮革, 1997, 26(4):20.

[22] 李天鐸,于志軍,王晨,等. 制革廢水的資源化處理技術(shù)[J]. 山東化工, 2001, 30(4):16-17.

[23] 王俊永. 科技新成果——制革準(zhǔn)備和鞣制工段廢液全封閉循環(huán)系統(tǒng)問(wèn)世[EB/OL]. (2010-04-16)[2010-04-27]. http://www. china-leather. com/news/show. php?itemid=33688.