中藥植物色素脫色工藝的應用

車向前，常明泉

中藥植物色素脫色工藝的應用

車向前1，常明泉2*

目的 介紹近年來脫色方法在中藥多糖提取物中的應用進展。方法 查閱2010年以來的相關文獻，對其脫色方法進行歸納、分類、綜述。結果 在中藥多糖提取物中常用的脫色方法有活性炭脫色、大孔樹脂脫色、H2O2脫色、次氯酸鈉脫色等方法。結論 選擇適宜的方法對含多糖中藥提取物進行脫色，能提高純度、提升相關制劑的品質(zhì)，對傳統(tǒng)中藥的精加工具有引導作用。

中藥;多糖;色素；脫色

0 引言

多糖是生命體不可缺少的組成部分，具有一定的生物活性和功能，對正常細胞無毒副作用[1-2]，而中藥中的多糖具有調(diào)節(jié)免疫、降血糖、抗腫瘤、治療、美容、乳化等功能，藥用價值極大?，F(xiàn)階段多糖純化工藝一般為脫脂、脫色、脫蛋白、分離[3-4]，中藥提取物中多糖的脫色是純化、分子結構測定、制備含多糖制劑的關鍵步驟。脂溶性色素與水溶性色素易于去除，較難去除的是多酚類和多酚氧化酶類色素，以及與多糖結合的其他有色物質(zhì)。目前，隨著中藥資源的不斷開發(fā)，中藥多糖脫色技術的研究也愈加深入，本文對近年來含多糖的中藥提取物脫色方法進行綜述。

1 活性炭脫色

李元元等[5]采用粉末狀活性炭、顆粒狀活性炭、聚酰胺對沙棗多糖的脫色工藝進行探究，以多糖保留率和脫色率為考察指標，比較顆?；钚蕴?、粉狀活性炭、聚酰胺3種脫色劑的脫色效果，發(fā)現(xiàn)粉末狀活性炭脫色后，多糖保留率為89.36%，脫色率為22.33%，而脫色后的活性炭的濾除較為困難；顆粒狀活性炭脫色后，多糖保留率為93.5%，脫色率為36.35%；顆粒狀活性炭對多糖溶液脫色效果明顯優(yōu)于粉狀活性炭。有研究采用活性炭粉末和H2O2對杜仲葉多糖進行脫色效果考察，發(fā)現(xiàn)在活性炭粉末添加量為2%、脫色溫度為60 ℃、脫色時間為50 min的條件下，多糖脫色率可達到92.29%，多糖保留率為96.03%[6-7]。H2O2脫色雖簡便，但多糖氧化分解嚴重。該實驗結果顯示,活性炭粉末對杜仲多糖的脫色效果優(yōu)于H2O2。為考察甘草多糖應用活性炭脫色的影響因素，有學者以脫色率為評價指標，在單因素篩選的基礎上，采用正交試驗優(yōu)化脫色工藝[8]，實驗結果表明，脫色的最佳條件為溫度40 ℃、時間40 min、pH 5.0、活性炭添加量1.5%。 活性炭具有較大的比表面積(500～1 000 m2/g)，有很強的吸附性，能吸附氣體、液體或膠態(tài)固體，常用做含糖中藥提取液的脫色劑，工業(yè)化放大階段需考慮pH值對操作設備的影響，活性炭粒度對脫色效果有一定影響。

2 大孔樹脂脫色

針對中藥提取物中多糖的脫色，常采用大孔吸附樹脂、陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂。以大孔吸附樹脂為吸附劑，利用其對色素成分的選擇吸附性和篩分性，選用適宜的吸附條件去除中藥提取物中多糖的色素。

有研究采用大孔吸附樹脂脫色法進行實驗，以H2O2氧化脫色法、活性炭吸附脫色法、反膠束溶液脫色法作對照，對款冬花提取液多糖進行脫色，結果H2O2法、活性炭法、反膠束法對多糖都有不同程度的損失；樹脂法不僅脫色效果最好，而且具有多糖保留率高和一定的脫蛋白作用。通過靜態(tài)吸附實驗優(yōu)選脫色樹脂，再通過動態(tài)吸附單因素實驗優(yōu)化脫色條件，LS-206樹脂吸附脫色的最佳工藝條件為體積流量1 BV/h，上樣量1.5 BV，上樣質(zhì)量濃度6 mg/mL,款冬花多糖脫色率達94.19%，多糖保留率達73.02%，蛋白去除率達76.44%[9]。

由于野菊花多糖的純化效果受多種因素的影響[10]，通過比較不同型號大孔吸附樹脂對野菊花多糖的純化效果，以脫色率、蛋白去除率、多糖保留率作為考察指標，探討溫度、多糖濃度、pH值、轉(zhuǎn)速、流速5個因素對其脫色性能的影響，發(fā)現(xiàn)LSA-21樹脂對野菊花多糖的純化效果最好，其最佳工藝條件為溫度40 ℃、多糖濃度7 g/L、pH 值5、轉(zhuǎn)速180 r/min、流速3 BV/h、徑高比1∶8，此時，脫色率較高。實驗設計了較多因素并對其進行脫色效果考察，最大優(yōu)點在于采用大孔吸附樹脂法去除色素和蛋白質(zhì)，區(qū)別于傳統(tǒng)的sevage法去除蛋白質(zhì)和活性炭除色素，可同步去除野菊花多糖的色素和蛋白質(zhì)，有較高的多糖蛋白保留率和純化效率，極大減少試劑用量，操作簡便有效。

藍閩波等[11]利用大孔吸附樹脂，采用靜態(tài)吸附法對厚樸多糖脫色工藝進行研究，篩選6種大孔吸附樹脂，確定ADS-7大孔吸附樹脂具有較高的脫色率、多糖保留率和較好的蛋白質(zhì)去除效果。研究表明，厚樸多糖脫色效果的影響因素順序為：多糖濃度>脫色溫度>脫色時間。最佳脫色條件：多糖濃度0.2%、脫色溫度45 ℃、脫色時間2 h，脫色率達79.26%，多糖保留率達67.76%。樹脂性能與被吸附物質(zhì)的性質(zhì)有關，通過不同型號樹脂對厚樸多糖脫色效果的影響，初步推斷厚樸多糖中的大部分色素可能是陽離子類型，屬于極性分子，厚樸多糖可能是中性多糖。

在探究大孔吸附樹脂對金銀花多糖的脫色工藝中，藍閩波等[12]采用單因素試驗，以脫色率和多糖含量為指標，比較不同樹脂吸附色素能力，研究表明，S8吸附樹脂對金銀花多糖色素的脫色效果最好，同時，提示適度提高洗脫劑的pH值可提升樹脂對色素的脫色效果。李志浩等[13-17]通過吸附性樹脂對冬蟲夏草、黃精、首烏藤、熟地、紫蘇葉中的多糖進行脫色，并達到預期的最佳脫色效果，這些脫色方法的應用，盡可能確保較低的多糖損失率和較高的脫色率。

大孔吸附樹脂具有吸附快、解吸率高、吸附容量大、洗脫率高、樹脂再生簡便、抗污染能力強等優(yōu)點。同時，大孔吸附樹脂理化性質(zhì)穩(wěn)定，對有機物選擇性較好，可通過物理吸附選擇性地吸附提取物中的有機物類色素。

3 H2O2脫色

中藥及其他植物不同部位的亞組分活性不同，如白及須根部(FRP)與假鱗莖部(PSP)有相似成分，而且FRP中氯仿亞組分(sch)具有更好的活性[18]。同時，不同組分的脫色方法和脫色效果也不一樣。秦亞東等[19]采用分級醇沉技術得到不同組分的白芍多糖，通過考察H2O2、粉末活性炭、顆粒活性炭、次氯酸鈉對其脫色效果的影響，單因素和正交試驗優(yōu)化脫色工藝，同時對脫色前后多糖進行UV、IR分析，結果顯示，白芍多糖色素主要集中在PRPS90組分，該組分白芍多糖最佳脫色工藝為溫度60 ℃，H2O2體積分數(shù)20%，pH值9，脫色時間3.5 h。UV、IR分析表明白芍多糖結構沒有發(fā)生明顯改變。

L9(34)正交試驗和單因素試驗優(yōu)選H2O2脫黃芪多糖色素工藝的實驗證實，H2O2脫色素條件為：脫色時間為2～4 h，每50 mL樣液H2O2用量為5～20 mL，按照該脫色方法，將黃芪多糖處理5次后，色素脫除率為92.05%。多糖中殘存的少量色素，可能是部分色素與多糖形成了糖復合物[20]。

有實驗以H2O2為脫色劑，脫除野菊花堿溶性多糖液中的色素[21]，實驗表明，在脫色時間為4 h、脫色溫度為60 ℃、pH值為9、H2O2體積分數(shù)為8%的脫色條件下，可以有效脫除野菊花堿溶性多糖液中的色素。采用加權評分法對實驗結果評分：根據(jù)實驗偏重脫色率和多糖保留率，設定脫色率(X)和多糖保留率(Y)，兩者的權重系數(shù)均為0.4，蛋白去除率(Z)的權重系數(shù)為0.2，對3項指標進行加權求和，綜合評分(H)=0.4 X+0.4 Y+0.2 Z，優(yōu)化條件后，再進行驗證試驗，在該最佳條件下，脫色率為66.71%，多糖保留率為96.84%,蛋白去除率為69.43%。

H2O2作為強氧化劑，通過氧化色素達到脫色目的，在中藥提取物多糖脫色的過程中，H2O2脫色法較為經(jīng)典有效，不僅能脫色提取液和固體顆粒，也能較多保留多糖成分，控制H2O2的用量、濃度、溫度等條件會增強脫色效果。

4 次氯酸鈉脫色

次氯酸鈉脫色是利用其氧化性破壞多糖中的有色物質(zhì)而達到脫色目的。黃文書等[22]通過單因素試驗和正交實驗對枸杞多糖脫色工藝進行優(yōu)化，用次氯酸鈉與H2O2脫色效果做對比。研究發(fā)現(xiàn)，對100 g粗多糖用次氯酸鈉脫色，在添加量為2 mL、脫色時間為1 min的條件下，多糖含量為32.16%。用H2O2對同樣重量的粗多糖脫色時，在溫度為90 ℃、H2O2的pH值為9、添加量為6 mL、脫色時間為8 min的條件下，多糖含量為30.48%。結果提示，采用次氯酸鈉脫色，在溫度為35 ℃、鹽酸加入量為0.5 mL條件下，兩種脫色方法效果都好，但次氯酸鈉脫色效果優(yōu)于H2O2。

5 溶膠和反膠束脫色

謝勇等[23]以鈦酸四丁酶為鈦源，采用溶膠法制備Fe2SO4參雜的光催化劑TiO2，并將光催化劑負載于活性炭，將其填裝于冷電弧-光催化-吸附集成裝置中，對木瓜多糖進行脫色，建立回歸模型，結果在脫色時間為22.7 min、電壓24.0 kV、活性炭填充率41.4%、木瓜多糖質(zhì)量濃度為3.7 mg/mL條件下，脫色率和多糖保留率分別達73.2%和76.6%。這項技術將活性炭脫色劑與物理模型結合，優(yōu)化了木瓜多糖的脫色工藝，取得一定成果。反膠束溶液法是一種新穎的脫色方法，優(yōu)點是脫色過程中不會破壞多糖，仍可以保留大部分多糖。趙麗華等[24]采用反膠束溶液法對提取的多糖進行脫色，有較好的脫色率和糖保留率，但是實驗所用的昂貴有機溶劑難以回收、成本較高，且在多糖溶液中加入的反膠束溶液在脫色后難以濾除，為實驗帶來不便。

6 聚酰胺脫色

聚酰胺是一類結構中含有重復單位酰胺鍵(CONH)的高分子聚合物，靜電引力吸附富含酚羥基的化合物形成氫鍵，聚酰胺層析柱即利用此性質(zhì)對各種植物中的黃酮、茶多酚等進行吸附、洗脫而達到吸附脫色的目的[25]。

在應用聚酰胺層析柱對阿魏菇多糖脫色中，張入飛等[26]以聚酰胺為粗多糖的3 000倍，以相當于柱體1.5倍的去離子水，1.5 mL/min的洗脫流速，得色素脫除率達93.6%。在桑葉多糖的純化過程中脫色率達到87.7%，脫蛋白率為38.7%，多糖保留率為88.3%。在對駿棗多糖的脫色研究中，最終選擇聚酰胺為粗多糖的4倍、1倍量柱體的離子水，洗脫速度1.5 mL/min，多糖得率12.29%，純度39.23%。獲得良好的純化效果。

7 結語

由于中藥提取物中多糖不同，實驗條件、分析方法也有區(qū)別，故應采用不同的脫色方法[27]?；钚蕴拷Y構疏松、多孔，且無選擇性，其具有的特異吸附性能可能使多糖有較多的損失?；钚蕴课椒ㄒ话阌糜谌コ焚|(zhì)色素，效果較好。另外，活性炭脫色效果在水中最強，在有機溶劑中較弱，且活性炭對負性離子色素的脫色效果遠優(yōu)于大孔樹脂等其他類脫色劑。脫色后可用高速離心機、微孔濾膜過濾器、磁力攪拌器去除活性炭；H2O2可除去與糖類結合的多種色素，但氧化性較強，可能使多糖結構改變，導致原有的活性和作用方向改變，使用時應注意添加量。H2O2在光下即分解，加入少量H2O2酶即可除盡。大孔樹脂有非極性、弱極性、極性之分，理化性質(zhì)穩(wěn)定，一般不溶于酸堿及有機溶媒，在水和有機溶劑中可吸收溶劑而膨脹，因其具有高效的吸附與純化能力而越來越多地應用于中藥提取物中多糖的脫色。次氯酸鈉與H2O2一樣在某些中藥提取物脫色中效果顯著。

目前，一些新的脫色方法(如冷電弧-光催化-吸附脫色法、反膠束溶液法)[23，28]應用尚不成熟，面臨一些技術難題，其發(fā)展前景尚有待觀察。對中藥有效部位活性成分的提取、脫色與純化，是一項十分有意義的工作，其對傳統(tǒng)中藥的精加工、中藥資源的再利用、植物化學的發(fā)展，脫色材料的開發(fā)都提出了新的要求，其產(chǎn)業(yè)的并進發(fā)展將為醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)乃至國民經(jīng)濟帶來新的經(jīng)濟增長點。

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Application of plant pigment decolorization method in traditional Chinese medicine

CHE Xiang-qian1,CHANG Ming-quan2*

(1.People′s Hospital of Fangxian,Fangxian 442100,China;2.Department of Pharmacy,Taihe Hospital of Shiyan,Shiyan 442000,China)

Objective To introduce the application of decolorization method in polysaccharide extracts of traditional Chinese medicine.Methods The related literatures were reviewed and the methods of decolorization were generalized,classified and summarized.Results The general decolorization methods in polysaccharide extract of traditional Chinese medicine included carbon decolorization method,macroporous resin decolorization method,hydrogen peroxide decolorization,sodium hypochlorite decolorization,etc.Conclusion The selection of the right decolorization method in polysaccharide extracts of traditional Chinese medicine can increase the purity of polysaccharide extracts and improve the quality of the related agents.It plays a leading role in the fine processing of traditional Chinese medicine.

Traditional Chinese medicine;Polysaccharide;Pigment;Decolorization

2016-11-10

1.湖北房縣人民醫(yī)院，湖北 房縣 442100;2.十堰市太和醫(yī)院藥學部，湖北 十堰 442000

湖北省科技廳鑒定成果(EK2014D150024000699)；太和科研資助項目(2013JJXM021)

10.14053/j.cnki.ppcr.201708028

*通信作者