微波萃取技術(shù)在提取多糖方面的應(yīng)用

孟憲群,王知斌,梁珊珊,王秋紅，辛運(yùn)杰，匡海學(xué)

（黑龍江中醫(yī)藥大學(xué) 中藥學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150040）

微波萃取技術(shù)在提取多糖方面的應(yīng)用

孟憲群,王知斌,梁珊珊,王秋紅，辛運(yùn)杰，匡海學(xué)*

（黑龍江中醫(yī)藥大學(xué) 中藥學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150040）

微波萃取法在中草藥中的有效成分提取方面被廣泛應(yīng)用并對(duì)多糖的提取分離具有很好的效果，因?yàn)樗粌H僅有提取作用，也會(huì)起到分離的作用，具有顯著生物活性的多糖成分具有較好選擇性。多糖是中藥重要的有效成分，本文對(duì)微波萃取法在多糖提取方面的研究進(jìn)行綜述，并總結(jié)歸納微波萃取法在提取多糖方面的工藝，為相關(guān)的提取多糖研究和實(shí)際生產(chǎn)提供了重要的參考。

微波萃取法；多糖；提??；進(jìn)展

多糖又稱多聚糖，是由10個(gè)以上單糖通過糖苷鍵聚合而成的糖。天然多糖類化合物分布于許多植物中，多糖在維持機(jī)體各項(xiàng)生命活動(dòng)方面發(fā)揮重要地生物活性，如抗腫瘤、抗氧化、抗凝血、免疫調(diào)節(jié)及降血糖等作用[1]。盡管提取多糖的方法有很多種，但同時(shí)具有提取時(shí)間少并且還能溶劑用量少，節(jié)能還同時(shí)具有一定分離性質(zhì)的提取方法還是比較少的。微波萃取法是通過快速傳遞能量，并且能有效進(jìn)入物質(zhì)內(nèi)部，再通過選擇合適的溶劑、時(shí)間、溫度及適宜的pH值在微波器中提取各類型的化學(xué)組分的技術(shù)和方法，微波萃取法在提取時(shí)微波可瞬間穿透物質(zhì)，加熱升溫通過由內(nèi)向外散發(fā)，而導(dǎo)致細(xì)胞被破壞，使提取物得以釋放。微波萃取法和傳統(tǒng)提取方法比較，具有提取率及純度均較高，并且提取時(shí)間短，它不僅可有效保護(hù)中藥中的功能成分[2]，而且還具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，又稱為“綠色提取工藝”[3]。微波萃取技術(shù)是現(xiàn)在和將來提取多糖的研究和工業(yè)化生產(chǎn)開發(fā)的重中之重的方向。

1 微波萃取的原理、特點(diǎn)

1.1 微波萃取的原理

微波萃取法是通過微波能來實(shí)現(xiàn)快速并且提高提取效率的一種新技術(shù)。分子間的相互作用可以產(chǎn)生大量的熱[4]，導(dǎo)致物質(zhì)接受這種傳遞而來的能量后，進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)部之后，使細(xì)胞內(nèi)部溫度上升迅速，細(xì)胞壁承受不了細(xì)胞內(nèi)部的壓力，最終把細(xì)胞破壞，使內(nèi)部物質(zhì)有效迅速自然地溶出，而物質(zhì)中的組分類型結(jié)構(gòu)不同，所需的微波能也不同，利用這種因素起到不僅僅是快速有效提取的作用還有和其他成分分離的效果[5]。

1.2 微波萃取的特點(diǎn)

微波萃取法利用不同組分受熱情況不同，而使不同提取物質(zhì)受不同溫度的影響而被有效地分別提取出來。所以微波萃取法是迄今為止唯一不單單能使所要物質(zhì)直接從本身中提取出來并且具有分離效果的提取，這恰恰說明微波萃取技術(shù)對(duì)被提取的物質(zhì)具有很好地選擇性，同時(shí)微波萃取時(shí)沒有高溫?zé)嵩矗蚨上郎囟鹊某绦蛏郎?，熱敏感物質(zhì)就變得更加容易提取[6]。另一方面，由于微波萃取法使物質(zhì)由于在微波中的電磁場(chǎng)吸收電磁能，使物質(zhì)快速地升溫，提取時(shí)間被大大縮減，與熱提和索氏提取相比，時(shí)間比它們快幾倍更肯能是十幾倍以上。從而達(dá)到節(jié)能、提高提取效率的作用。微波萃取提取時(shí)，因?yàn)樗芎投喾N類型的溶劑進(jìn)行良好的相溶，所以選擇的類型也是比較多的。同時(shí)相對(duì)于超臨界流體萃取法來說，微波萃取設(shè)備簡(jiǎn)單很多并且操作也更加便捷，成本也很低[7]?？傮w來看微波萃取法具有操作簡(jiǎn)便、省時(shí)、效率高、低成本等特點(diǎn)，并且與一般萃取法比較例如蒸餾、索氏抽提、有機(jī)溶劑萃取等，發(fā)現(xiàn)具有提取效率好并且對(duì)提取物具有一定提純的作用等優(yōu)勢(shì)[8]。

2 微波萃取的影響因素

微波萃取提取組分時(shí)的影響因素主要有選擇的萃取劑、萃取所需的溫度、萃取的時(shí)間和pH值等。萃取溶劑的選擇對(duì)萃取結(jié)果的影響比其他更加重要。

2.1 萃取溶劑

在微波萃取提取物質(zhì)時(shí)，對(duì)于所提物要考量好選用什么類型的溶劑，因?yàn)楹线m的溶劑決定提取的量的相對(duì)的純度?，F(xiàn)在被報(bào)道的微波萃取溶劑主要有：甲醇、丙酮、乙酸和甲苯等有機(jī)溶劑及HNO3、HF和H3PO4等無機(jī)試劑，以及二氯甲烷-甲醇和水-甲苯等混合溶劑[9，10]。楊麗飛[11]在葉黃素中用6號(hào)溶劑油作提取液，提取葉黃素，發(fā)現(xiàn)提取率大大提升。金美芳等[12]人通過微波萃取法以水為溶劑提取銀杏黃酮甙，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微波萃取的以水為溶劑所提取的黃酮甙比常規(guī)方法水提取的黃酮甙高出40%。

2.2 萃取溫度和微波功率

萃取時(shí)溫度越高提取率會(huì)升高，但是溫度太高的時(shí)候也會(huì)使提取率變低，更加會(huì)讓活性成分結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。陳菁菁等人[13]用微波萃取法提取桑白皮中黃酮，萃取溫度的延長(zhǎng)反而使成分性質(zhì)發(fā)生變化。60～80℃比較合理。微波功率對(duì)于提取也會(huì)有很大影響的。功率越大，對(duì)細(xì)胞的破壞能力也會(huì)更加地大，同時(shí)就會(huì)讓提取物更多溢出。微波功率的選擇是通過得到提取物的最大提取量來確定。微波功率為100%要比20%、60%、80%的功率所提多糖的提取率高出一倍多，結(jié)果說明了伴隨著隨著微波的功率提高，茶葉多糖的提取率也跟著提高[14]。但選擇的功率過大也不好，因?yàn)闀?huì)使溫度突然變得很高，而使物質(zhì)受熱情況達(dá)不到統(tǒng)一的結(jié)果，會(huì)出現(xiàn)物質(zhì)中成分分解或部分分解，甚至?xí)蟠蠼档陀行С煞痔崛÷?，所以一般采用的功?00～900W比較合適。

2.3 萃取時(shí)間

李秀信[15]：25液料比加水，在微波功率560W，時(shí)間是 2、3、4、5、6min。結(jié)果表明：提取時(shí)間的增加，多糖的溶出率也再增加，在5min時(shí)多糖的收率最大；但在6min之后提取率反而有下降的趨勢(shì)。這個(gè)結(jié)果說明了并不是提取時(shí)間越久，提取率就會(huì)一直變高，因?yàn)樘崛r(shí)間太久會(huì)讓溫一直度過高，會(huì)讓溶液劇烈沸騰而流出容器，讓容器里的溶劑變少，反而會(huì)起反作用，降低萃取率。而且將會(huì)破壞有效成分的結(jié)構(gòu)和活性。一般采用的功率500～900W比較合適。

2.4 溶液的pH值

熊國(guó)華等人[16]使用微波萃取法對(duì)進(jìn)行三嗦的實(shí)驗(yàn),通過HAc-NaAc、NaOH和HCl調(diào)節(jié)溶液中的pH值，考察不同溶液pH值對(duì)提取率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)溶液的pH值介于4.7～9.8時(shí),除草劑三嗓的回收率最高。

3 波萃取法在多糖中的應(yīng)用

3.1 微波萃取法在姬松茸多糖提取的應(yīng)用

微波萃取法在提取姬松茸多糖上不光很大水平上降低了提取時(shí)間，還使姬松茸多糖提取率顯著升高。姬松茸(Agaricus blazei Murrill)多糖具有抑制腫瘤、降低血脂、抗癌、抗凝血和安神等活性。張艷榮[17]等通過微波法提取姬松茸多糖，表明最佳條件：功率600W，時(shí)間6min，固液比1∶10，物料粒度0.147mm，提取率變高為14.2%。

3.2 微波萃取法在香菇多糖的應(yīng)用

微波萃取法具有節(jié)約時(shí)間和效能，操作方便，并且不會(huì)使香菇多糖原有結(jié)構(gòu)發(fā)生改變等優(yōu)點(diǎn)。張海容[18]等通過微波萃取法提取香菇，最佳工藝條件為：功率40%、液固比為10∶1、加熱180s，pH值1。與熱水提比，提取率升高，還把時(shí)間可以縮短100倍。

3.3 微波萃取法在苦瓜多糖的應(yīng)用

微波射線透過提取所用的溶劑，射線進(jìn)入到苦瓜物細(xì)胞內(nèi)部，細(xì)胞內(nèi)溫度忽然地升高，且是持續(xù)高溫，把細(xì)胞破壞，而細(xì)胞內(nèi)部的物質(zhì)自然地溢出，最后提取物被溶解。袁媛等[19]用微波輔助法通過水醇沉提取了苦瓜多糖，工藝為：水料比20∶1，時(shí)間25min，功率 600W。

3.4 微波萃取法在球等鞭金藻多糖的應(yīng)用

劉四光等[20]通過兩種方法提取小球藻多糖，分別是微波萃取法與熱提法，結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)微波萃取法不僅具有了熱提不會(huì)破壞小球藻多糖結(jié)構(gòu)，而且還可以使提取率比熱水法要高。鄧永智在微波輔助法對(duì)海水小球藻的多糖提取實(shí)驗(yàn)中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)pH值和功率的影響要比時(shí)間和溫度對(duì)多糖的影響小很多[21]。

3.5 微波萃取法在黨參多糖的應(yīng)用

余蘭[22]水作為提取劑，溫度70℃、固液比1∶40（g·mL-1）、時(shí)間為 20min、功率 500W。在這個(gè)方法下的洛龍黨參多糖得率為14.8%。最后的結(jié)果說明洛龍黨參多糖的提取方法應(yīng)用微波輔助萃取要比索氏萃取的結(jié)果更好。

4 結(jié)論

多糖是一種單糖聚合的生物大分子，它不僅具有良好的生物活性還具有少毒性的特點(diǎn)，但想要提取分離出藥效顯著的均一多糖是有一定難度的。多糖的提取方法有許多種，但選擇高效節(jié)能并且使有效成分完全釋放出來的提取方法，就要不斷探索?，F(xiàn)在很多研究者應(yīng)用微波萃取技術(shù)提取多糖，是因?yàn)槲⒉ㄝ腿》ㄌ崛】梢钥s短萃取時(shí)間，節(jié)省時(shí)間和勞動(dòng)力，還能有更多地空間去升高多糖的提取率，操作也很簡(jiǎn)單明了，更好地去實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的。多糖和蛋白質(zhì)都是生物大分子，在分離多糖時(shí)，蛋白質(zhì)作為雜質(zhì)被除去，但能夠有效并且不破壞多糖結(jié)構(gòu)除去蛋白質(zhì)的方法還有很大的研究空間，郭贛林[23]等人利用微波萃取法提取多糖不僅使提取率變高，而且在沒有破壞多糖結(jié)構(gòu)的前提下也降低了蛋白質(zhì)的含量，這說明了在一定條件下，應(yīng)用微波萃取法還可以降低蛋白質(zhì)的含量，為分離多糖的下一步提供很好的基礎(chǔ)。

在植物中大多數(shù)都含有多糖成分，而微波萃取技術(shù)提取多糖方面還是比較成熟。在以后可以完善微波萃取技術(shù)，使多糖的蛋白質(zhì)含量下降，達(dá)到純化的目的。探索用微波萃取法不僅可以提高產(chǎn)率和節(jié)能，還可以起到純化分離的目的，以更好地讓微博萃取技術(shù)在中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)揮其作用。

［1］ 王如濤,吳綿斌,林建平,等.植物多糖分離提取技術(shù)的研究進(jìn)展［J］.中國(guó)生物工程雜志,2013,33（7）：118-123.

［2］ 姜紹通,邵平,趙妍嫣.小麥胚芽VE的微波萃取工藝和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的研究［J］.食品科學(xué),2005,26（2）：25-28.

［3］ 劉志偉,文南,鄭夢(mèng)云.微波萃取在食品化學(xué)中的應(yīng)用［J］.武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2002,18（4）：18.

［4］ Cecilia Sparr Eskilsson,Erland Bjorklund.Analytical-scale microwave-Assisted ext-traction［J］.Journal of Chromatogra-phy A,2000,902：227-250.

［5］ 韓麗.實(shí)用中藥制劑新技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002.148.

［6］ 梅成.微波萃取技術(shù)的應(yīng)用［J］.中成藥，2002，24（2）：134-35.

［7］ 涂瑤生,畢曉黎.微波提取技術(shù)在中藥及天然藥物提取中的應(yīng)用及展望［J］.世界科學(xué)技術(shù)：中醫(yī)藥現(xiàn)代化,2005,7（3）：65-70.

［8］賈俊強(qiáng),吳瓊英.微波萃取技術(shù)的應(yīng)用［J］.食品科技,2006,（5）：4.

［9］ 陳猛,袁東星,許鵬翔.微波萃取法研究進(jìn)展［J］.分析測(cè)試學(xué)報(bào),1999,18（2）：82-86.

［10］ 謝明勇,陳奕.微波輔助萃取技術(shù)研究進(jìn)展［J］.食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào),2006,25（1）：105-114.

［11］ 楊麗飛,鄧宇.葉黃素提取工藝的初步研究［J］.廣西輕工業(yè)，2003，（6）：12-15.

［12］ 李嶸,金美芳.微波法提取銀杏黃酮貳的新工藝［J］.食品科學(xué)，2000，21：2.

［13］ 陳菁菁,李向榮.微波萃取法提取桑葉和桑白皮的黃酮類成分［J］.中藥材，2006,29（10）：1090-1092.

［14］ 江和源,蔣迎.茶葉多糖的微波輔助提取技術(shù)的研究［J］.食品科技，2003，（10）：17-19.

［15］ 李秀信,張軍華，等.微波輔助提取香椿多糖工藝研究［J］.食品研究與開發(fā)，2013，（10）：39-41.

［16］ XIONG Guo-hua,TANGBao-ying,ZHAO Ming-qiao,et al.Comparison of microwave-assisted extraction of triazines from soils using water and organic solvents as the extractant［J］.Talanta，1999，48（2）：333-339.

［17］ 張艷榮,單玉玲,劉婷婷,等.微波萃取技術(shù)在姬松茸多糖提取中的應(yīng)用［J］.食品科學(xué),2006，27：267-269.

［18］ 張海容,韓偉珍.微波法與傳統(tǒng)熱水法提取香菇多糖的比較研究［J］.食品研究與開發(fā),2005，（5）：68-70.

［19］ 袁媛,張華,陳光英.微波萃取苦瓜多糖的研究［J］.海南師范大學(xué)學(xué)報(bào),2008,（1）：44-46.

［20］ 劉四光,李文權(quán),鄧永智.海洋微藻多糖微波提取法研究［J］.海洋通報(bào),2007,26（4）：105-110.

［21］ 鄧永智,李文權(quán),袁東星.海水小球藻中多糖的提取及其單糖組成的氣相色譜 - 質(zhì)譜分析［J］.分析化學(xué),2006,34（12）：1697-1701.

［22］ 余蘭,陳華,婁方明.微波輔助萃取洛龍黨參多糖的工藝優(yōu)化［J］.食品研究與開發(fā),2011,32（9）：26-29.

［23］ 郭贛林,徐深圳,李文浩,等.球等鞭金藻多糖的微波萃取工藝［J］.食品科學(xué),2011,32（14）：113-117.

Application of microwave extraction technology on extraction of polysaccharides

MENG Xian-qun,WANG Zhi-bin,LIANG Shan-shan,WANG Qiu-hong,XIN Yun-jie，KUANG Hai-xue
（Key Laboratory of Chinese Materia Medica,Ministry of Education,Heilongjiang University of Chinese Medicine,Harbin 150040,China）

Microwave extraction method is widely used in extracting effective components of traditional Chinese medicine,extraction and separation of polysaccharides has the very good effect,because it not only play a role to extract also have the effect of separation,namely the bioactive polysaccharides has a good selectivity.Poly-saccharides is an important effective component,Chinese medicine research in this paper,the microwave extraction in polysaccharides were reviewed,and summarized the microwave extraction method in aspects of technology of extracted polysaccharides.Polysaccharides was extracted for related research and provides an important refer reference for practical production.

microwave extraction；polysaccharides；extraction;progress

TQ460，R284.2

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20171152

2017-05-22

孟憲群1（1987-）女，在讀博士，研究方向?yàn)橹兴幓瘜W(xué)。

匡海學(xué)（1955-），男，博士生導(dǎo)師，教授，研究方向：中藥化學(xué)。