植物多糖提取工藝的研究進(jìn)展

□ 徐鎖玉 江蘇旅游職業(yè)學(xué)院

植物多糖是植物中聚合度在10以上的聚糖，常見植物多糖有枸杞多糖、紅棗多糖、海藻多糖、香菇多糖、銀耳多糖等。由于植物多糖被證實(shí)具有諸多生理功能，如免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗菌抗病毒、抗氧化、降血糖、降血脂等，植物多糖的研究日益受到關(guān)注。

多糖的提取技術(shù)是多糖研究及應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前，植物多糖提取常用的方法有水提法、酸提取法、堿提取法、酶提取法、超聲波和微波提取法、超高壓提取法等。

1 溶劑提取法

1.1 熱水提取法

以熱水作為提取媒介提取植物多糖，是國內(nèi)外常用的傳統(tǒng)提取法。該法適用于提取在水體系中的游離多糖，影響提取效率的因素有浸提時(shí)間、溫度、料水比、提取次數(shù)、攪拌速度等。此法方便、簡單、可操作性強(qiáng)、成本低廉，但提取時(shí)間長，提取率低。

張婧涵等[1]研究了云南昆明石林地區(qū)的桑木耳多糖的水提工藝，對料液比、溫度、時(shí)間進(jìn)行了考察，得最佳提取條件：料液比1∶108（m/V），水溫100 ℃、提取時(shí)間3.5 h，此時(shí)提取率6.96%。趙超[2]采用此法提黑木耳菌質(zhì)多糖，在單因素（醇沉濃度、水提溫度、水提時(shí)間、液料比）試驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合響應(yīng)面分析，模擬得預(yù)測模型，分析得最佳工藝參數(shù)：在液料比為36.42∶1時(shí)，81.59 ℃提取81.40 min，多糖得率預(yù)測值7.92 mg/g，按照該條件展開驗(yàn)證試驗(yàn)，得黑木耳菌質(zhì)多糖得率為7.79 mg/g。

1.2 酸提取法

以稀鹽酸溶液作為提取介質(zhì)，往往能獲得更高的多糖提取率。但酸會(huì)導(dǎo)致糖苷鍵斷裂，甚至影響多糖活性，故該法使用時(shí)對時(shí)間和溫度都需要嚴(yán)格控制。

熊松等[3]采用此法提取了榛子多糖，考察了料液比、提取溫度、時(shí)間對多糖得率的影響，確定最佳提取條件：料液比1∶10時(shí)，于90 ℃浸提時(shí)間3 h，多糖得率最大，達(dá)2.31%。徐坤范[4]采用此法提取了胡蘿卜中的果膠，考察了料液比、酸堿度值、浸提溫度、浸提時(shí)間對提取率的影響，試驗(yàn)分析表明：1∶15(g/mL)料液比、pH 1.5、80 ℃浸提85 min時(shí)，提取率達(dá)到最高值13.66%。陳可等[5]采用同樣的方法提取了蘆薈皮果膠，經(jīng)優(yōu)化試驗(yàn)得：pH為3.5、液料比30∶1、75 ℃酸解120 min，此時(shí)提取率達(dá)22.593%。

1.3 堿提取法

以稀堿溶液作為多糖的提取介質(zhì)，與酸提取法有著類似的問題，即提取得率增加的同時(shí)可能導(dǎo)致多糖的糖苷鍵斷裂，進(jìn)而影響多糖性質(zhì)。此外，該法適用于含果膠物質(zhì)少、黏度小的原料。

諸愛士等[6]研究了小米多糖堿提工藝，發(fā)現(xiàn)各因素對多糖提取率的影響依次：液固比＞提取溫度＞堿濃度＞提取時(shí)間；最佳條件：液料比20.0∶1、堿濃度0.8 mol/L、溫度80.0 ℃、浸提1.0 h，多糖得率47.27 mg/g。

1.4 有機(jī)溶劑取法

劉榮等[7]用石油醚從陳皮粉末中提取陳皮多糖，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取料液比、提取溫度、提取時(shí)間，進(jìn)行星點(diǎn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)，得出最佳提取條件：料液比1∶49，溫度92 ℃、回流提取150 min，陳皮多糖提取率14.77%。

2 酶提取法

酶法提取多糖主要是利用酶（常用果膠酶、纖維素酶）的作用，酶解細(xì)胞壁及間質(zhì)中成分（纖維素、半纖維素、果膠等），即軟化、破壞細(xì)胞壁，增大細(xì)胞壁通透性，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)容物溶出。采用酶提取法，可以大大提高提取效率，縮短提取時(shí)間，往往反應(yīng)也更為溫和，不會(huì)造成活性降低明顯的后果。但是，酶法也有一定局限性，即不同種類酶的最適溫度、pH值不一樣，同時(shí)酶濃度、底物濃度、抑制劑和激活劑等都會(huì)影響提取效果，因此，該法考察因素包括料液比、溶劑pH、酶用量、酶活、溫度、酶解時(shí)間和攪拌速率等。

楊萍等[8]用纖維素酶提取了黑甜糯玉米多糖，并得出最佳工藝為纖維素酶添加量2.50%，料液比1∶15，浸提液pH 5.0，溫度60 ℃，此時(shí)提取率為0.0513%。閆明明[9]以陜西佳縣大棗為原料，利用果膠酶提取多糖，由單因素、正交試驗(yàn)分析得到最佳提取參數(shù)：添加0.5 g/10 L果膠酶、提取溫度52 ℃、提取45 min，此時(shí)大棗多糖得率達(dá)7.29%。劉輝[10]確定了蛋白酶提取花生多糖的最優(yōu)工藝：pH值5.0、固液比1∶20、添加酸性蛋白酶10%+木瓜蛋白酶8%，酶解6 h，此時(shí)多糖提取率10.06%。劉啟順等[11]以小球藻藻渣為原料，對比單酶（纖維素酶、果膠酶和蛋白酶）提取、雙酶提取小球藻藻渣多糖的效果。分析表明：采用纖維素酶和中性蛋白酶和利用果膠酶和中性蛋白酶的提取效果明顯優(yōu)于單酶提取，也明顯優(yōu)于兩種酶在單獨(dú)使用時(shí)的提取率代數(shù)和，是一種存在協(xié)同效應(yīng)的高效提取法。

3 超聲輔助和微波輔助提取法

3.1 超聲波輔助提取

利用超聲波的空化作用和強(qiáng)烈振動(dòng)，可加速有效成分溶出。該法不需要高溫，提取率主要取決于溶劑的類別、料液比、超聲波功率、提取溫度及提取時(shí)間。該法操作方便、短時(shí)高效、多糖活性高、自動(dòng)化程度高、便于大規(guī)模生產(chǎn)。

劉鈞發(fā)等[12]分別選用超聲波法和水提法提取靈芝多糖，并對比了兩者提取多糖的性質(zhì)。分析表明：兩者的靈芝多糖得率分別為2.16%±0.03%和3.26%±0.03%。前者提取多糖的分子量顯著低于后者。原子力顯微鏡（AFM）觀察結(jié)果顯示：前者的靈芝多糖結(jié)構(gòu)較后者松散。此外，在多糖濃度為0.5 mg/mL時(shí)，前者的DPPH自由基清除率達(dá)到79.90%±0.30%，為后者的1.3倍；多糖濃度為0.9 mg/mL時(shí)，還原力達(dá)到1.035±0.001，為后者的1.5倍；氧自由基清除能力（ORAC） 為（2 275.07±115.73）μmol Trolox/g，為后者的1.8倍。

3.2 微波輔助提取

微波輔助提取法是通過高頻電磁波投射到生物組織內(nèi)部和溶劑，使偶極分子和蛋白質(zhì)的極性側(cè)鏈以極高的頻率振蕩，進(jìn)而產(chǎn)熱，并瞬間穿透樣品，破壞樣品細(xì)胞壁，從而使得有效成分從細(xì)胞中釋放，進(jìn)入溶劑中。該法操作簡單、提取快速、高效、能耗少，還能降低產(chǎn)品污染及熱敏物質(zhì)分解，被應(yīng)用于在多種功能性物質(zhì)的提取，尤其在中草藥中有效成分的提取方面有著較好應(yīng)用。

李佳笑等[13]采用微波輔助水提法提取三七多糖，正交試驗(yàn)法得到最佳提取工藝：200目粒度、液固比30 mL/g、微波處理8 min、浸提60 min，該條件三七多糖得率達(dá)21.0 mg/g，比傳統(tǒng)水提高了8.3 mg/g。安勝新等[14]將微波法運(yùn)用于蘆薈水溶性多糖的提取，通過單因素和正交試驗(yàn)獲得最佳參數(shù)：微波時(shí)間120 s，料液比為1∶30(g/mL)，微波功率455 W，提取液pH 11.00，此條件下提取率3.421%。

4 超臨界CO2萃取技術(shù)

超臨界萃取是利用超臨界流體有選擇性地萃取出極性、沸點(diǎn)及分子量不同的成分。該法無毒、條件溫和、選擇性強(qiáng)且溶劑可循環(huán)利用。

趙叢枝等[15]研究了超臨界CO2技術(shù)提取無花果多糖的工藝條件，通過建立無花果多糖得率的二次多項(xiàng)數(shù)學(xué)模型，驗(yàn)證模型有效性等，獲最佳工藝參數(shù)：溫度78.5 ℃，壓力33.4 MPa，時(shí)間96.2 min。此時(shí)無花果多糖平均得率達(dá)17.31%，與預(yù)測值17.36無顯著差異。朱俊玲等[16]采用超臨界CO2法對蘆薈多糖進(jìn)行了提取，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)得出最佳提取工藝參數(shù)：添加2.5 mL/g乙醇，在25 MPa壓力，35 ℃提取60 min（含30 min動(dòng)萃?。藭r(shí)蘆薈多糖較之傳統(tǒng)方法高出50%，蘆薈多糖得率為85.10%。

5 超高壓提取法

超高壓提取法是利用細(xì)胞內(nèi)外突然增大的壓力差，使細(xì)胞內(nèi)成分穿過細(xì)胞膜進(jìn)入溶劑。該法提取率高、時(shí)間短、工藝操作簡單、能夠保持提取物質(zhì)的生理活性。但需要借助一定的設(shè)備。影響該法提取的因素一般包括壓力、溶劑種類、料液比和提取時(shí)間。

操麗麗等[17]確定了超高壓提取靈芝多糖的最佳工藝：料液比1∶50(g/mL)、水溫125℃，浸提30 min，提取1次，此時(shí)該多糖提取率達(dá)到4.54%。

6 復(fù)合提取法

為進(jìn)一步提高植物多糖的提取率與成分活性，常采用復(fù)合法。一般有水-酶法、水-超聲波法、水-微波法、超聲波-酶法、微波-酶法、微波-超聲波法、微波-堿法和復(fù)合酶法等。但該法可能會(huì)增加提取成本，研究者需要在提取率與提取成本之間做好平衡。

祝士惠等[18]采用纖維素酶超聲輔助法提取脫脂畫眉草多糖，當(dāng)固液比為1∶20，酶底比1∶100，pH 5，溫度50 ℃，時(shí)間4 h，頻率40 kHz的超聲儀器中超聲10 min，粗糖提取率達(dá)30.52%。王鑫[19]將微波法、超聲波法及酸提取法三者結(jié)合，考察了料液比、酸堿度值、微波-超聲波功率、時(shí)間對海帶多糖提取效果的影響，經(jīng)單因素、正交試驗(yàn)，得最佳條件：1∶20（g/m L）料液比、酸堿度值為2.0、微波-超聲波功率500 W、浸提8 min，該條件下海帶多糖的得率為14.61%。

7 小結(jié)與展望

植物性多糖作為一類功能性的天然活性成分，在醫(yī)藥、食品等行業(yè)有著廣闊應(yīng)用前景，其提取工藝的研究，能為其更好地應(yīng)用與發(fā)展奠定基石。當(dāng)前植物性多糖的提取方法越來越多樣，然而有些問題仍然值得關(guān)注：不同來源的植物性多糖具有不同的特征與性質(zhì)，應(yīng)當(dāng)針對不同植物材料的特征、性質(zhì)，選用合適的提取方式，在盡可能達(dá)高多糖提取率的基礎(chǔ)上，保證多糖活性、降低提取成本、降低環(huán)境污染。目前，關(guān)于植物多糖提取還未形成一套系統(tǒng)的、完備的提取方案體系，這是今后需要努力的方向。