植物多糖提取方法研究進展

李瑤佳

摘要? ? 多糖是一種天然高分子化合物，對人體具有非常重要的生理作用，在醫(yī)藥保健品、化妝品、食品等領域都有廣泛應用。多糖的分離提取是多糖應用的關鍵問題。本文綜述了植物多糖提取方法的研究進展，并介紹了每種提取方法的優(yōu)缺點，以期為植物中多糖的研究提供參考。

關鍵詞? ? 植物多糖;提取方法;研究進展

中圖分類號? ? TS201.4? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）01-0222-02

Abstract? ? Polysaccharide is a natural polymer compound，which has a very important physiological role in the human body.It is widely used in medicine，health care products，cosmetics，food and other fields.Separation and extraction of polysaccharides is a key issue in the application of polysaccharides.This paper reviewed? the research progress of plant polysaccharide extraction methods，and introduced? the advantages and disadvantages of each extraction method，in order to provide references? for the study of polysaccharides in plants.

Key words? ? plant polysaccharide;extraction method;research progress

多糖是由10個以上的單糖分子通過糖苷鍵連接而成的天然高分子化合物[1]。一般來說，由相同的單糖組成的多糖稱為同多糖，如淀粉、纖維素和糖原;以不同的單糖組成的多糖稱為雜多糖，如阿拉伯膠、透明質(zhì)酸等。多糖作為一種生物活性大分子物質(zhì)，在維持人體機能、提高人體免疫力[2]、抗腫瘤[3]、抗菌消炎[4]、降低血糖[5]等方面發(fā)揮著重要的作用。因此，多糖在醫(yī)藥保健品、化妝品、食品等[6]領域具有廣泛的應用。多糖是植物的重要化學組成成分，如何將多糖從植物中提取出來、簡化提取工藝、提高多糖得率成為植物多糖應用的關鍵問題[7]。本文主要綜述植物多糖提取方法的研究進展，并且對每種提取方法的優(yōu)點和缺點進行簡單介紹。

1? ? 溶劑提取法

多糖類物質(zhì)由于其分子中含有大量極性基團，因而對水分子具有較大的親和力。一些分子量較小、分支程度較低的多糖在水中有一定溶解度，并且溫度越高，多糖溶解性能越好。因此，傳統(tǒng)的熱水提取法是提取植物多糖最常用的方法。但是，多糖的分子量越大，疏水性就越強，對于一些分子量較大、分支程度高的多糖就需要采用酸、堿或有機溶劑提取，才能將多糖提取出來。王麗波等[8]采用熱水浸提南瓜籽多糖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，提取溫度為60 ℃、提取時間為2.5 h、液料比為40∶1（mL/g）時多糖得率為2.18%。鞠興榮等[9]采用鹽酸提取菜籽餅粕中粗多糖，當鹽酸濃度為0.28 mol/L、提取時間5 h、提取溫度71.9 ℃、液料比43.05 mL/g時，多糖的提取率為4.01%。龐庭才等[10]在氫氧化鈉提取堿蓬多糖的研究中發(fā)現(xiàn)，當氫氧化鈉溶液濃度為0.17 mol/L、料液比為1∶42.5、提取溫度為83.5 ℃，提取時間為3.4 h時，多糖提取率為8.00%。董晶晶等[11]對鹿銜草中多糖不同提取方法進行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熱水浸提法多糖得率為14.56%，氫氧化鈉提取法多糖得率為16.75%，堿提法和熱水浸提法相比多糖得率較高、溶劑用量少、提取時間短。熱水提取法提取工藝簡單、生產(chǎn)成本較低，適合工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)，但是提取需要溫度較高、提取時間長、提取液不宜長時間存放。酸堿提取法提取的多糖純度較高、提取時間短、溶劑用量少，但酸堿溶劑會破壞多糖的結(jié)構，酸堿濃度過高還會對設備造成腐蝕。

2? ? 酶解法

酶解法是近年來研究者非常關注的一種高專屬性生物提取技術。這種提取方法是利用酶的專一性特點，通過酶解反應將植物細胞壁分解成易溶于提取溶劑的小分子物質(zhì)，破壞植物細胞壁，從而加速植物細胞中有效成分的溶出。由于植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠。因此，酶解法中常用的酶主要有纖維素酶、果膠酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶等。孟? 楠等[12]采用纖維素酶法提取黃秋葵多糖的研究發(fā)現(xiàn)，當加酶量為0.5%、提取時間為2.0 h、提取溫度為60 ℃、底物濃度為10%時，黃秋葵多糖得率為81.06%。韓艷麗等[13]采用果膠酶提取茶樹花多糖，結(jié)果表明，加酶量、酶解pH、酶解溫度對茶樹花多糖提取率都有一定影響，當加酶量為1.0%、酶解為pH值5.5、酶解時間為2.5 h、酶解溫度為50 ℃時，茶樹花多糖提取率為4.82%。除了單一酶解法，復合酶解法也是目前應用很廣的多糖提取方法。張? 宇等[14]采用質(zhì)量比為4∶3∶2的木瓜蛋白酶、纖維素酶和果膠酶組成的復合酶提取糙米中的多糖，結(jié)果表明，最佳提取工藝是酶解pH值6.0、酶解時間2.5 h、酶解溫度50 ℃、酶添加量1.5 %，此條件下多糖得率為37.58%。王元鳳等[15]比較了熱水提取法、復合酶提取法和果膠酶提取法對茶多糖的提取率發(fā)現(xiàn)，在最佳工藝條件下，復合酶提取法的茶多糖提取率為3.29%，是熱水提取法的2.7倍;果膠酶提取法的茶多糖提取率為2.21%，是熱水提取法的1.81倍。與傳統(tǒng)的溶劑提取法相比，酶解法提取效率高，專一性好，溶劑用量少，可以減少大量溶劑使用造成的環(huán)境污染，具有廣闊的應用前景;但由于酶的活性受多種因素的影響，在提取過程中必須嚴格控制提取條件才能確保酶的活性，得到較高的提取率。

3? ? 超聲波輔助提取

超聲波提取就是利用超聲波的機械效應、空化效應和熱效應來破壞植物細胞壁，加快細胞質(zhì)中成分的傳遞，從而提高植物細胞中有效成分的溶出速度[16]。超聲波在傳播過程中會使液體分子產(chǎn)生振動，不同的液體分子之間由于振動頻率不同會產(chǎn)生剪切作用，從而使液體分子之間相互摩擦而分解。同時，液體中的微小氣泡在超聲波的振動作用下定向擴散，形成空化泡，當空化泡不斷脹大并破裂的一瞬間會釋放出巨大的能量，形成高溫高壓的環(huán)境，并伴隨有一定強度的沖擊波和微聲流，在植物細胞壁瞬間破裂，細胞內(nèi)的有效成分被釋放出來溶解在溶劑中[17]。此外，超聲波的熱效應也能加速植物細胞中有效成分的溶解。廖國會等[18]用熱水作為提取溶劑，用超聲法提取松乳菇多糖，并對超聲溫度、超聲時間、料液比以及超聲次數(shù)對松乳菇多糖得率的影響進行了單因素試驗考察，在最佳工藝條件下松乳菇多糖得率為10.41%。吳? 瓊等[19]比較了熱水直接浸提法、超聲波輔助熱水提取法和超聲波協(xié)同果膠酶提取法對黑木耳粗多糖提取率的影響，通過正交試驗，得到超聲波輔助提取黑木耳粗多糖的最佳工藝條件為超聲功率400 W、超聲時間7 min、料液比1∶80（g/mL）、超聲溫度90 ℃、超聲時間2 h，在此條件下得到黑木耳粗多糖提取率為19.84%，高于相同條件下熱水直接提取法（8.32%）和超聲輔助熱水提取法（16.59%）的多糖得率。超聲波提取法作為一種物理輔助提取方法，常常跟其他化學提取方法聯(lián)用，達到提高多糖得率、縮短提取時間、降低提取溫度的目的。但是由于超聲提取設備價格昂貴，導致生產(chǎn)成本較高[20]，并且超聲時間過長會引起可溶性多糖發(fā)生降解[17]。

4? ? 微波輔助提取

微波是一種高頻電磁波，具有較高的能量。微波提取就是利用微波的高能量照射植物細胞，使植物細胞內(nèi)部的極性分子產(chǎn)生偶極渦流、離子傳導和高頻率摩擦等，從而在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量熱量，使植物細胞內(nèi)溫度升高，分子運動速度加快，同時液態(tài)水汽化產(chǎn)生大量水蒸汽，使細胞內(nèi)壓力變大，最終沖破細胞壁。細胞內(nèi)部的化學成分釋放出來被提取溶劑溶解。郭香鳳等[21]研究了微波輔助提取牡丹籽粕中的多糖，結(jié)果表明，微波處理時間、功率、粒度和料液比對多糖提取率的影響從大到小依次為料液比>微波處理功率>籽粕粒度>微波處理時間;最佳提取工藝條件為微波功率480 W、提取時間8 min、粒度120 目、固液比1∶25（w/v），此條件下多糖得率為9.21%。衛(wèi)? 強等[22]比較了微波和熱水2種方法提取紫荊花多糖的效率，并對微波提取法的提取條件進行了優(yōu)化，在最佳工藝條件下微波提取法的紫荊花多糖得率為76.16 mg/g，熱水提取法的紫荊花多糖得率為52.17 mg/g，微波提取多糖含量較熱水提取法高出23.99 mg/g，微波提取時間較熱水提取時間節(jié)省近3 h。谷絨[23]比較了超聲提取法和微波提取法對木耳多糖的提取率，結(jié)果表明，與超聲提取法相比，用微波提取法提取的木耳多糖得率更高，提取時間更短。微波提取法作為一種節(jié)能高效的提取技術被廣泛應用，但微波提取時間過長會破壞多糖的結(jié)構，降低多糖的活性[1]，同時還要注意避免微波輻射對人體的傷害。

5? ? 超臨界流體萃取

超臨界流體萃取是一種新型的物理萃取分離技術。由于超臨界流體的溶解能力與其密度密切相關，可以通過改變壓力或溫度使超臨界流體的密度大幅改變，從而使其有選擇性地依次把極性大小、沸點高低和相對分子質(zhì)量大小不同的成分萃取出來[17]。趙子劍等[24]采用等溫變壓工藝二氧化碳超臨界流體萃取茯苓多糖，得出最佳提取工藝是溫度35 ℃、壓強20 Mpa、夾帶劑（水）用量0.4 mL/g、萃取時間4.0 h。茯苓多糖的得率為5.276%，超過了文獻報道的水提醇沉提取方法所得到的茯苓多糖得率[25]。超臨界流體萃取作為國際上最先進的提取技術，具有很強的萃取能力，萃取條件容易控制，萃取效率高;但作為一種新興技術，還需要更多的研究，才能實現(xiàn)工業(yè)上大規(guī)模的應用。

6? ? 其他提取方法

由于植物中多糖種類繁多，每種多糖的空間結(jié)構、分子量、化學性質(zhì)和物理性質(zhì)等都不盡相同。因此，在多糖提取過程中，通常將幾種技術聯(lián)用來提高多糖得率。劉寶劍等[26]比較了乙醇提取法和微波-超聲波提取法對紅芪多糖得率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乙醇提取法提取芪多糖得率為4.19%，微波-超聲波提取法提取紅芪多糖得率為8.98%。張國財?shù)萚27]比較了超聲-微波協(xié)同提取工藝、超聲提取法和水提法對富硒蛹蟲草硒多糖得率的影響，結(jié)果表明，超聲-微波協(xié)同提取法硒多糖得率（5.05%）比超聲提取法（4.21%）、水提法（4.87%）分別提高了19.95%、3.70%。

7? ? 結(jié)語

隨著時代的進步，多糖提取技術也在不斷發(fā)展，從傳統(tǒng)的溶劑提取法到最先進的超臨界流體萃取，多糖的提取工藝從簡單到復雜，多糖提取率和純度也在不斷提高[28]。在實際工作中，應充分查閱資料，了解植物樣品的化學成分和物理性質(zhì)，通過試驗比較，選擇最合適的多糖提取方法。隨著多糖研究的不斷深入，將會有更多和更先進的提取方法涌現(xiàn)。探尋高效、節(jié)能、低成本、高提取率的多糖提取方法，將成為未來植物多糖提取的發(fā)展和研究方向。

8? ? 參考文獻

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