植物多糖的提取和分析方法

魯瑞娟

(天津市藥品檢驗所，天津 300070)

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植物多糖的提取和分析方法

魯瑞娟

(天津市藥品檢驗所，天津 300070)

多糖是由很多單糖分子通過糖苷鏈相連而形成的天然高分子化合物，多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類繁多，并且常與脂質(zhì)和蛋白質(zhì)結(jié)合成多糖復(fù)合物，提取和分析困難。植物多糖常用的提取方法有溶劑提取法、超濾法、酶解法、超聲輔助提取法、超臨界流體萃取法、微波輔助提取法、閃式提取法和高壓蒸煮法等。多糖的檢測方法可分為兩大類，直接測定多糖包括高效毛細(xì)管電泳法、氣相色譜法、高效液相色譜法和酶法等，利用單糖的性質(zhì)進(jìn)行測定，其中利用單糖縮合反應(yīng)而建立的方法最多，如滴定法，比色法。本文重點介紹植物多糖的提取方法和分析方法，旨在促進(jìn)植物多糖的開發(fā)利用。

植物多糖，提取方法，分析方法

多糖是由單糖聚合成的天然生物大分子，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分子量大，極性大。隨著人們對多糖研究的深入，越來越多的多糖被分離出來，并且發(fā)現(xiàn)這些多糖具有很多的生物學(xué)活性和潛在的應(yīng)用價值[1，2]。但多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類繁多，并且常與脂質(zhì)和蛋白質(zhì)結(jié)合成多糖復(fù)合物，這給植物多糖的提取和分析帶來不少困難。本文對植物多糖的提取方法和分析方法進(jìn)行簡要綜述。

1 提取方法

植物多糖常用的提取方法有溶劑提取法、超濾法、酶解法、超聲輔助提取法、超臨界流體萃取法、微波輔助提取法、閃式提取法和高壓蒸煮法等[3-10]。

1.1 溶劑提取法 溶劑提取法是提取多糖的最常用的方法。常用的粗多糖的提取方法有水提取、堿提取和酸提取。水提法是多糖傳統(tǒng)的提取方法，因為酸法和堿法提取中，易破壞多糖的結(jié)構(gòu)，增加多糖損失。李艷紅[11]提取山楂多糖采用傳統(tǒng)熱水法的最佳條件為：提取時間6 h，溫度80 ℃，液固比15∶1，山楂多糖的提取率為1.67%。Ai等[12]用水在70 ℃提取3 h得到水溶性蘋婆籽多糖，殘渣再使用0.05 mol/L NaOH溶液采用40 ℃提取2 h，得到堿溶性多糖，堿提取的濃度不應(yīng)太高，太高會破壞多糖的結(jié)構(gòu)增加多糖的損失。Yaich 等[13]在提取石莼聚糖時，當(dāng)pH 2.0時多糖提取率為32.67%，但酸度過高則會使糖苷鍵斷裂，破壞多糖的結(jié)構(gòu)。因此，采用稀酸提取的時間要短，溫度也不應(yīng)過高。

1.2 酶提取法 酶技術(shù)是在溫水中加入一定量的酶，利用酶反應(yīng)的高度專一性分解植物組織，加速多糖的釋放和提取。酶提取常用的酶有纖維素酶、蛋白酶、果膠酶等。魏俊青等[14]采用酶提取法對黑豆多糖進(jìn)行了研究。

1.3 超聲提取法 超聲提取是使用超聲波技術(shù)產(chǎn)生極大的壓力造成生物體破碎，同時，振動作用加強了多糖的釋放，提高提取率。超聲提取會產(chǎn)生極大壓力、節(jié)約溶劑、縮短破碎時間。夏陳等[15]提取人參渣中的多糖采用超聲輔助法，結(jié)果表明，最佳工藝條件為料液比1∶20；提取溫度70 ℃，超聲功率300 W，提取時間40 min。王豐等[16]采用超聲波法提取杭白菊中的多糖，并考查了超聲溫度、超聲時間、液料比和超聲功率對提取結(jié)果的影響，結(jié)果表明超聲溫度是最主要的影響因素。超聲波提取方法時間不要太長，功率不要太高，否則會使多糖提取率下降，此外，超聲會導(dǎo)致多糖活性降低或喪失。

1.4 微波法 微波法是通過微波的熱效應(yīng)使細(xì)胞內(nèi)極性物質(zhì)吸收能量產(chǎn)生大量的熱量能使細(xì)胞內(nèi)壓力升高，細(xì)胞破裂，有效成分從內(nèi)部溶出。王美珠等[17]提取香菇多糖采用正交試驗比較熱水浸提法與微波提取法，熱水浸提法提取率可以達(dá)到3.24%；微波提取法的工藝條件為料液比1∶10，微波處理時間60 s，微波功率560 W，提取率4.771%，較熱水浸提法有所提高。

1.5 超高壓提取技術(shù) 超高壓提取技術(shù)操作簡單，提取時間短，提取率高，其原理是利用超高的壓力作用于物料，使細(xì)胞壁承受較大壓力而破裂，釋放出多糖。該技術(shù)在密閉環(huán)境中進(jìn)行，不會造成環(huán)境污染。凌慶枝等[18]采用超高壓法提取桑葉多糖，最佳工藝條件為pH值9.0，料液比1∶46，壓力300 MPa，處理時間45min，多糖提取率可以達(dá)到2.23%。

1.6 膜分離技術(shù) 膜分離技術(shù)是一項用于天然產(chǎn)物分離的新興技術(shù)，該技術(shù)具有提取效率高、操作方便、無污染、低耗、無相變等特點。其原理是利用具有選擇透過性的天然或人工合成的薄膜作為分離介質(zhì)，以化學(xué)位差或外界能量作為推動力，在分離物質(zhì)過程中不涉及相變，薄膜同時具有富集和提純的功能。楊祖金等[19]提純靈芝多糖采用超濾膜技術(shù)，采用卷式超濾膜，結(jié)果膜截留分子量6 000 D，超濾壓力0.6 MPa，超濾溫度45～50 ℃，時間45 min，達(dá)到的提純率為73.5%。

1.7 多種技術(shù)聯(lián)合使用 根據(jù)實際被提取物質(zhì)性質(zhì)的多樣性和復(fù)雜性，有時候需將多種方法結(jié)合起來，加速多糖溶出，達(dá)到最好的提取效果。多種方法結(jié)合使用能夠彌補各種方法間的不足，達(dá)到理想效果。

2 分析方法

多糖的檢測方法可分為兩大類：一是直接測定多糖，如高效毛細(xì)管電泳法、氣相色譜法、高效液相色譜法和酶法等；二是利用單糖的性質(zhì)進(jìn)行測定，其中利用單糖縮合反應(yīng)而建立的方法最多，如滴定法，比色法。

2.1 分光光度法 比色法是將多糖從植物中分離出來,然后顯色、比色測定，此方法被廣泛使用。其中最常用的方法有蒽酮-硫酸法和苯酚-硫酸法。

李玥[20]采用苯酚-硫酸法對不同產(chǎn)地龍眼肉多糖含量進(jìn)行測定，結(jié)果福建莆田、福州和泉州、江西九江和廣東產(chǎn)地的龍眼肉多糖含量分別為20.32%、24.57%、 26.32%、 15.78%和16.78%。王華洋等[21]采用苯酚-硫酸顯色，紫外-可見分光光度法測定蓮?fù)⒛瞧嫣幏剿峤嘀卸嗵堑暮?。結(jié)果樣品在485 nm處有最大吸收，浸膏中多糖的平均含量為46.12%。劉玉明等[22]以半乳糖醛酸為對照品，采用咔唑-硫酸比色法測定方格星蟲多糖中糖醛酸含量，結(jié)果3批方格星蟲多糖中糖醛酸含量分別為23.68%、25.08%和22.87%。張曉靜[23]采用硫酸-蒽酮法測定半夏多糖的含量，結(jié)果測得不同產(chǎn)地半夏中多糖的含量不同，安徽、河南、江蘇、浙江、貴陽和四川的半夏多糖含量分別為(7.67±0.72) %、( 8.36±0.52 )%、(8.29±1.25)%、(7.11±1.04)%、(10.44±0.92)%和(11.31±0.82)%。

2.2 氣相色譜法 氣相色譜是多糖結(jié)構(gòu)分析的重要手段，可以與質(zhì)譜聯(lián)用。多糖為大分子物質(zhì)，因此需將多糖降解為結(jié)構(gòu)簡單的單糖或寡糖，衍生成衍生物，這些衍生物具有易揮發(fā)和對熱穩(wěn)定的特點，適合氣相測定。氣相色譜法測定多糖，具有樣品用量少、選擇性好、靈敏度高、分析快和可定量定性分析等優(yōu)點。

竇佩娟等[24]對茶樹菇多糖進(jìn)行氣相色譜測定，研究表明，J-ACP的單糖組成為木糖、鼠李糖、甘露糖、半乳糖和葡萄糖；S-ACP的單糖組成為甘露糖、木糖、半乳糖和葡萄糖。周寶珍等[25]應(yīng)用氣相色譜(GC)分析絞股藍(lán)多糖，研究表明該多糖是由阿拉伯糖、鼠李糖、甘露糖、木糖、葡萄糖和半乳糖組成，其中半乳糖的含量最高。姚丹等[26]用毛細(xì)管氣相色譜法測定黃芪多糖，研究表明，黃芪多糖中含有果糖、阿拉伯糖、葡萄糖和甘露糖。

2.3 高效液相色譜法 HPLC已經(jīng)成為糖類研究方法中最主要的方法，該方法具有快速﹑方便﹑分離效果好和不破壞樣品的優(yōu)點。近年來，蒸發(fā)光散射檢測器作為一種新的檢測器，彌補了熒光、紫外、示差折光等檢測器的不足，也可以用于多糖的檢測。

周威[27]采用高效液相色譜法對板藍(lán)根多糖進(jìn)行考查發(fā)現(xiàn)，板藍(lán)根多糖主要由L-鼠李糖、D-葡萄糖和D-半乳糖組成。馬耀宏[28]采用柱前PMP衍生化高效液相色譜法考查了真菌多糖的單糖組成，研究發(fā)現(xiàn)真菌具有產(chǎn)糖的特點。梁軍等[29]采用柱前PMP衍生高效液相色譜法考查了6種中性糖和2種糖醛酸和麻黃純多糖ESP-B1單糖組成，研究表明，麻黃純多糖ESP-B1是由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖組成。

2.4 紙色譜分析方法 王晉等[30]采用紙色譜法(PC)鑒別葉棘豆中多糖，該試驗展開劑為丙酮、水、正丁醇(1∶4∶5)，顯色劑為苯胺-鄰苯二甲酸，對照為葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品，研究發(fā)現(xiàn)，樣品和對照均顯棕色或桃紅色，表明結(jié)果為陽性。

2.5 薄層色譜分析方法 于立芹等[31]采用薄層色譜法結(jié)合酸水解，對紅薯葉多糖進(jìn)行了成分分析。試驗采用葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖、鼠李糖、果糖作為標(biāo)準(zhǔn)單糖對照，展開劑為乙酸乙酯-異丙醇-水(26∶14∶7)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，紅薯葉多糖中的單糖含有木糖、葡萄糖，還可能含有半乳糖和甘露糖。

2.6 高效毛細(xì)管電泳分析法 高效毛細(xì)管電泳分析多糖可與氣相色譜法和高效液相色譜法相媲美，并在多糖分析中有較大的發(fā)展空間。

菅麗君等[32]采用柱前PMP衍生化高效毛細(xì)管電泳法測定刺糖多糖中單糖的組成，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，刺糖多糖中葡萄糖的含量達(dá)到35.65%，刺糖多糖中葡萄糖、阿拉伯糖、鼠李糖、半乳糖、甘露糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸的摩爾比為38．61∶2.80∶ 5.28∶ 3.76∶1.91∶ 3.82 ∶ 2.45。

3 前景展望

隨著對多糖研究的深入，發(fā)現(xiàn)多糖不僅具有藥用價值，還具有營養(yǎng)保健的功能，在醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等方面有著很大的應(yīng)用價值。但是對其化學(xué)結(jié)構(gòu)研究有限，應(yīng)將結(jié)構(gòu)和藥理活性相結(jié)合，從構(gòu)效關(guān)系上認(rèn)識多糖。多糖的分析方法靈敏度低，化學(xué)分析方法不能測定各種糖的含量，其分析方法仍有很大空間。但隨著分析手段的多樣化，具有良好療效的植物多糖將會離人們的生活越來越近。

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2015-01-05

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1006-5687(2015)02-0067-03