生姜多糖提取分離及含量測定研究進展*

張文森，崔 娜，野 津，王知斌，匡海學(xué)

（黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，教育部北藥基礎(chǔ)與應(yīng)用研究重點實驗室，黑龍江省中藥及天然藥物藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150040）

生姜（Ginger Officinale Rose）屬于姜科植物，在中國具有2000多年的栽培歷史。其作為藥食兩用的中藥，在日常生活中作為常用的調(diào)味品，在中藥使用的過程中也是常見的解表藥，因其具有出色的止嘔作用，因此，擁有“嘔家圣藥”的美譽[1,2]。生姜的主要有效成分生姜油、精油樹脂、姜辣素、淀粉、膳食纖維以及色素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分，多糖含量達到了大約6%。多糖近些年來發(fā)現(xiàn)其具有降血糖，提高免疫力，降血脂，抗腫瘤等多種生物活性[3]。是生命活動中必不可少的主要成分，它與維持生命活動的許多機能具有密切相關(guān)的聯(lián)系。所以深入姜科多糖具有廣闊的前景，為臨床和食品等行業(yè)的深入研究提供理論依據(jù)。

1 姜科多糖的提取分離

1.1 預(yù)處理

因多糖的存在形式和提取的方法不同，在提取分離之前采用相應(yīng)的預(yù)處理方式進而去除雜質(zhì)。其具有易溶于水，難溶于醇的性質(zhì)，采用一定濃度的乙醇去除多糖中單糖，生物堿，氨基酸等脂溶性雜質(zhì)。王蕓[4]將鮮姜洗凈去皮之后，在55℃的烘箱內(nèi)干燥12h，索氏提取2次后去除溶劑，得到去除單糖，生物堿，氨基酸等脂溶性雜質(zhì)的脫脂的生姜粉。

1.2 溶劑提取法

多糖是極性大分子化合物，易溶于水，難溶于乙醇，所以常用水作為溶劑提取多糖。可以用熱水提取多糖，也可以冷水提取，通常情況用熱水提取植物多糖，然后用高濃度的乙醇沉淀濃縮過后的水煎液得到粗多糖。王振斌[5]通過控制提取時間，提取溫度和液料比3個條件進行正交實驗篩選出最佳條件為液料比為 20∶1，提取溫度為 90℃、提取時間為 2.5h；在此工藝條件下，生姜多糖的提取率為5.82%。馮鑫[6]通過水提醇沉法對生姜皮多糖進行提取，以粗多糖的得率為指標進行評價指標，最終得到最佳的反應(yīng)條件為液料比 30∶1（mL·g-1）、提取時間為 2h、提取溫度70℃進行熱水浸提。再加入4倍體積無水乙醇的同時不斷攪拌使?jié)舛冗_到80%以上，在4℃條件下沉淀12h，離心取沉淀。綜上所述研究發(fā)現(xiàn)溶劑提取法具有廉價，無毒，方便等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于多糖提取工藝中。

1.3 超聲波提取法

超聲波提取法是一種新型提取技術(shù)，相對于熱水提取法，可以充分提取胞內(nèi)有效成分的溶出。其具有耗能低，操作時間短，提取率高等諸多優(yōu)點。趙文竹[7]采用超聲波提取輔助法提取生姜多糖，通過單因素實驗的方法分別考慮超聲時間，超聲處理溫度，液固比和超聲功率等4個條件計算生姜多糖的得率。探得最佳實驗條件為超聲溫度為45℃，液固比為50∶1，超聲功率為350W，超聲時間為20min。結(jié)果顯示多糖得率為6.79%，預(yù)測值為6.87%，實際值與預(yù)測值偏差不大，具有很好的參考價值。劉全德[8]采用響應(yīng)曲面法優(yōu)化超聲波-微波協(xié)同萃取生姜多糖，考慮了生姜提取過程中粒度的影響，測得最佳的反應(yīng)條件為液料比為20∶1，微波功率為250W，處理時間為60min，粒度為40目。

1.4 復(fù)合酶法

復(fù)合酶法用于生姜多糖的提取，可以加速生姜細胞的破裂，有利于細胞中多糖的溶出，從而達到提取時間短，提取率高，減少耗能，有利于保存生姜多糖生物活性的優(yōu)點。馬利華[9]采用復(fù)合纖維素酶，果膠酶，蛋白酶用于生姜多糖的提取。通過考證酶的用量，酶作用的pH值，酶作用溫度，酶作用溫度和復(fù)合酶配比的正交實驗進而考察出最佳的實驗條件。最后通過實驗數(shù)據(jù)得知最佳條件為：實驗溫度50℃，pH值為 4.5，反應(yīng)時間為60min，復(fù)合酶最佳配比為纖維素酶用量為1.0%、果膠酶用量為0.5%、木瓜蛋白酶用量為2.0%。

2 生姜多糖的分離純化

因?qū)嶒灦嗖捎盟岽汲练ㄌ崛《嗵牵侄嗵侵泻写罅啃》肿踊衔?，為后續(xù)生姜多糖的使用和成分分析帶來負面影響。因此，需要將粗多糖分離純化，以提高純凈度。

2.1 除蛋白

目前，研究中多糖去除蛋白的方法主要有：鹽酸法、酒精變性法、蛋白酶法和聯(lián)用法等方法[10]。秦衛(wèi)東[11]通過Sevag法、三氯乙酸法、鞣酸法3種常見的去蛋白法進行去除生姜多糖中的蛋白，交叉試驗結(jié)果表明，三氯乙酸法的綜合評價效果優(yōu)于其他兩種方法。三氯乙酸法[10]通過蛋白質(zhì)在有機酸中形成不可逆的沉淀原理，從而去除生姜多糖中的蛋白。具體的實驗方法為在多糖溶液中加入體積1∶1（v/v）濃度為3%～10%的三氯乙酸溶液。充分混勻后隔夜靜置，離心去除蛋白沉淀，重復(fù)以上操作直至無沉淀產(chǎn)生為止。如果與正丁醇（v/v=1∶10）混合使用進而達到更好的脫蛋白效果[12]。

2.2 脫色素

目前，常用的色素去除方法有：離子交換法、吸附法、大孔樹脂法和氧化法等[13]。離子交換法是利用弱堿性樹脂DEAE-纖維素，其具有吸附作用，吸附色素達到脫色的效果，并且具有很好的多糖分離效果?；钚蕴课椒ㄒ蚱浔缺砻娣e比較大，具有很強的吸附脫色能力。大孔樹脂法[14]脫色是一種新型的分子材料，具有吸附量大，易脫色，脫色范圍廣等優(yōu)點，在醫(yī)藥，工廠加工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。王蕓[4]將生姜粗多糖溶液進行大孔樹脂純化脫色。根據(jù)其實驗結(jié)果表明，大孔樹脂脫色效果顯著，多糖含量相對減少較少。

2.3 柱色譜分離

多糖的分離方式主要有凝膠柱層析法、離子交換層析法和大孔樹脂柱層析等[15]。離子交換層析法以離子交換劑為固定相，以特定的離子溶液為流動相進行梯度沖洗，利用固定相離子交換劑上的可交換離子與周圍存在的離子親和力不同進而實現(xiàn)有效分離。因此，特性決定了離子交換層析法具有離子交換的作用和分子篩的作用。目前DEAE-cellulose作為最常用的交換劑。凝膠柱層析法根據(jù)多糖分子的大小不同，利用分子篩技術(shù)進行分離。

Liao[16]采用DEAE 纖維素52柱（2.6cm×30cm），蒸餾水，NaCl溶液（0，0.1，0.3，0.5，0.7mol·L-1NaCl）為流動相，用3種方法對生姜粗多糖進行純化。以蒸餾水為洗脫液，用 Sephadex G-200（2.6cm×30cm）進一步純化不同流動相洗脫的組分。純化后的生姜粗多糖經(jīng)收集、透析、凍干等進一步研究。

3 含量測定

目前，多糖含量的測定主要有兩類方法：（1）直接測定多糖含量的方法，如HPLC-MS，GC-MS和酶法等；（2）利用組成多糖的單糖縮合反應(yīng)為基礎(chǔ)建立的間接測量多糖含量的方法，如苯酚-硫酸法，蒽酮-硫酸法等[17]?？椎酶18]采用苯酚-硫酸法在490nm吸光光度值處測得多糖含量為4.62%。侯英梅[19]測得生姜粉與水的最佳比例為1∶16，在90℃的條件下提取2.5h較為理想的條件，利用苯酚-硫酸法測得生姜粉的多糖含量為7.63%。王蕓[4]采用蒽酮比色法在620nm的分光度下測定不同條件下制得生姜多糖的含量。由此可見苯酚-硫酸法和蒽酮比色法是常見的兩種測得多糖含量的方法，由于操作簡單，重復(fù)性好，顯色穩(wěn)定等優(yōu)點，適用于生姜多糖的含量測定。

4 結(jié)論

綜上所述，目前發(fā)現(xiàn)生姜多糖具有抗腫瘤，提高免疫力等藥理作用，被人們廣泛關(guān)注。通過研究生姜多糖的含量測定和提取方法建立系統(tǒng)的觀念，生姜多糖的鑒定和結(jié)構(gòu)分析需要進一步開發(fā)。今后需要不斷完善生姜多糖的提取工藝，為了生姜多糖的開發(fā)和應(yīng)用提供廣闊的前景。