植物多糖提取、分離純化及鑒定方法的研究進(jìn)展

陳紅 楊許花 查勇 宋禮 高丹丹

摘 要：植物多糖又稱植物多聚糖，是廣泛存在于生物體中的一種物質(zhì)，具有抗腫瘤、提高免疫、抗病毒等生物活性，現(xiàn)已廣泛運(yùn)用于食品、保健品和醫(yī)藥等行業(yè)。多糖的生物活性與其組成、結(jié)構(gòu)有關(guān)，植物多糖分離純化和結(jié)構(gòu)鑒定是多糖生物活性研究和應(yīng)用前提。該文主要綜述了近年來植物多糖的提取、分離純化及鑒定的方法，以期為植物多糖的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：植物多糖;提取;分離純化;結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào) TS255.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）22-0032-04

Research Progress in Extraction， Purification and Identification of Plant Polysaccharides

CHEN Hong1 et al.

（1College of Life Science and Engineering， Northwest Minzu University， Lanzhou 730124， China）

Abstract： Plant polysaccharide， also known as plant polysaccharide， is a kind of substance widely existing in biological organism，it have a variety of biological activities， anti-tumor， immune， antiviral， and other functions， are widely used in food， health products and pharmaceutical industries.The bioactivity of polysaccharides is related to the composition and structure of polysaccharides. Therefore， the isolation， purification and structure identification of plant polysaccharides are the premise of their bioactivity research and application. This paper reviews the methods of extraction， purification and identification of plant polysaccharides in recent years， in order to provide theoretical basis for the study of plant polysaccharides.

Key words： Plant polysaccharidde; Extraction; Separation and purification; Construction

植物多糖又稱植物多聚糖，是廣泛存在于生物體中的一種物質(zhì)，它是一類由醛糖或酮糖經(jīng)糖苷鍵連接而成的天然高分子聚合物，是生物體內(nèi)重要的大分子物質(zhì)，是維持正常生命活動(dòng)的基本物質(zhì)之一。研究發(fā)現(xiàn)，植物多糖具有提高免疫力、抗腫瘤、降血糖、抗氧化、抗凝血、抗輻射、保護(hù)肝臟等生物活性作用[1]。

植物多糖的來源廣泛，是由幾種單糖以一定比例聚合而成，不同的植物多糖其分子構(gòu)成及分子量各不相同。植物多糖主要由葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖、木糖等組成。由于植物多糖具有多種生物活性且毒副作用小，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、保健行業(yè)，受到了越來越多研究人員的青睞。多糖的生物活性與其組成、結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此，植物多糖分離純化和結(jié)構(gòu)鑒定是多糖生物活性研究和應(yīng)用前提。

目前，較為常用的植物多糖提取方法有水體醇沉法、酸堿提取法、微波輔助法、超聲輔助法、酶輔助法及近年來快速發(fā)展的超臨界流體萃取法。常用的分離純化方法有超濾法、季銨鹽絡(luò)合法及較為高效的大孔樹脂層析、凝膠柱層析、離子交換法。植物多糖結(jié)構(gòu)的鑒定常以高效液相色譜法、氣相色譜法、凝膠層析法等方法聯(lián)用，從而達(dá)到鑒定單糖組分的目的。本文綜述了近年來植物多糖提取、分離純化及鑒定的具體方法，以期對(duì)今后植物多糖的研究提供參考。

1 植物多糖的提取方法

1.1 溶劑提取法 溶劑提取法是提取植物多糖常用的方法，遵循相似相溶的原則，常用水、乙醇等對(duì)植物組織穿透力強(qiáng)的強(qiáng)極性溶劑作提取溶劑。其中，熱水浸提法可用于各種植物多糖的提取，方法操作簡(jiǎn)單，且不會(huì)對(duì)植物多糖的性質(zhì)造成影響，能最大限度地保留其活性。周宇波等[2]采用水熱法以1∶25的料液比在120℃下提取90min得到龍井長(zhǎng)葉茶樹葉茶多糖110.23mg/g。Periaswamy等[3]加壓熱水提取褐藻多糖，最佳工藝為：150℃、1.985MPa、料液比1∶36.81、水分70%，提取率為14.93%。

1.2 酶輔助法 酶輔助法是近年來應(yīng)用廣泛的一種高效、溫和、簡(jiǎn)便、環(huán)保的提取方法，其利用酶反應(yīng)的高度專一性將植物細(xì)胞壁降解，使多糖從細(xì)胞中出來。同時(shí)，酶還可分解提取液中淀粉、蛋白質(zhì)、果膠等非目的產(chǎn)物，常用的酶有纖維素酶，果膠酶，蛋白酶等。黎英等[4]采用復(fù)合酶法提取漳平水仙餅茶多糖，在料液比1∶80，果膠酶∶木瓜蛋白酶∶纖維素酶=15∶10∶18，酶添加量3.0%，49℃，pH6.0，酶解90min的條件下最高得率為4.26%。祁文露等[5]采用酶輔助法提取白雪茶多糖，得到最佳工藝條件為：50℃，pH5.0，酶濃度3.0%（纖維素酶∶木瓜蛋白酶=1∶4），提取60min，提取率可達(dá)10.81%。Jin等[6]用復(fù)合酶法從夏枯草中提取多糖，最佳工藝為∶纖維素酶∶果膠酶∶木瓜蛋白酶=1∶2∶2，酶添加量2%、萃取溫度61℃、pH6，產(chǎn)率為11.57±0.48%。

1.3 酸堿提取法 酸堿提取法是以酸或堿溶液作浸提液提取植物多糖。酸提取法是用適宜的酸溶液將含酸性基團(tuán)的多糖提取出來。堿提取法是利用稀堿液有助于解除植物細(xì)胞壁分子間的化學(xué)和物理作用，并可轉(zhuǎn)化多糖與蛋白質(zhì)間的結(jié)合方式的原理提取多糖[7]。陳文寧[8]分別采用檸檬酸提取法和堿提取法海帶多糖，提取率分別為15.92%、6.05%，且抗氧化活性良好。Bao等[9]用堿性溶液從佛手柑中提取CMSPB80，用95%的乙醇處理3h、熱水（1∶15，w/v）提取4h后，0.3mol/LNaOH堿性溶液處理過夜，其得率為0.88%。

1.4 微波輔助法 微波輔助法是利用微波能使細(xì)胞內(nèi)部溫度升高，壓力增大，導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂，從而使多糖從細(xì)胞中出來，溶解在溶劑中。韓艷麗等[10]采取果膠酶-微波提取的方法，在50℃、700W微波、微波時(shí)間60s、加酶量1.0%、pH5.5、酶解2.5h，茶樹花多糖提取率達(dá)4.82%，發(fā)現(xiàn)該法比單獨(dú)使用果膠酶提取率顯著提高。胡選生等[11]用微波輔助法從100目毛酸漿果實(shí)中提取多糖，在料液比1∶25，浸提30min，微波（800W）2min，提取率達(dá)4.82%。Reza等[12]用微波輔助提取棉花糖根多糖，發(fā)現(xiàn)在457.32W、75°C的條件下提取26min，多糖提取率高達(dá)14.47%。

1.5 超聲輔助法 超聲波輔助法是利用超聲波在介質(zhì)傳播過程中產(chǎn)生并傳遞強(qiáng)大的能量引起溶劑質(zhì)點(diǎn)加速度增大，在溶劑中的空化作用會(huì)加速破碎細(xì)胞，從而使多糖快速浸出。黃謙等[13]采用酶-水超聲浸提法提取茶葉多糖在85℃，超聲功率1000W，酶反應(yīng)3.0h、提取4次，得到多糖的提取率為（5.01±0.08）%。汪夢(mèng)雯等[14]用超聲輔助熱水浸提法提茯茶多糖，最佳工藝為：料液比1∶29，浸提93min，超聲30min，提取率為3.69%。Sorourian等[15]用超聲輔助堿溶液提取香蒲莖多糖，其最佳工藝參數(shù)為∶1.5mol/L NaOH溶液，液固比25∶1，50khz提取40min，得率為（12.24±0.08）%。

1.6 超臨界流體萃取法 超臨界流體萃取法是利用超臨界流體處于臨界溫度和臨界壓力以上時(shí)具有極高的溶解度，能在短時(shí)間內(nèi)輕易滲透到物料的內(nèi)部，將其中的活性成分萃取出來。該法能最大限度地保持提取物的活性，且不會(huì)有溶劑殘留，常用CO2作為超臨界流體萃取劑[16]。韋曉潔等[17]用超臨界CO2萃取廣西苦丁茶多糖，最優(yōu)條件為：萃取壓力40MPa，夾帶劑流量3.5mL/min、50℃萃取120min，得率7.05%。楊孝輝等[18]用超臨界CO2法萃取淮山多糖，在53℃、45MPa壓力、夾帶劑乙醇濃度68%條件下萃取2.5h，提取率為（0.2807±0.0045）%。

2 植物多糖的分離純化

2.1 超濾法 超濾法是一種膜分離技術(shù)，以壓力為推動(dòng)力，運(yùn)用膜分離原理將小分子溶質(zhì)和溶劑除去，從而使大分子物質(zhì)得到純化。凡軍民等[19]采用超濾法初步分離純化草菇多糖，將多糖溶液過5ku、10ku透析袋后，采用30ku、50ku、100ku超濾管離心透析，獲得分子量為MW>100ku與MW=5～10ku的草菇多糖。廖啟元等[20]在截留分子量30000、溫度25℃、壓力0.10MPa時(shí)，超濾處理3.0mg/mL多糖溶液100min脫除貓爪草粗多糖中的蛋白質(zhì)，達(dá)到78.2%多糖保留率和77.1%蛋白脫除率，優(yōu)于Sevag法和TCA法。Feng等[21]采用超濾法從曲霉芽孢桿菌黏液中分離出3個(gè)多糖級(jí)分：BSP-U100，BSP-U50，BSP-U10。

2.2 季銨鹽絡(luò)合法 季銨鹽及其氫氧化物是一類乳化劑，可與酸性糖形成不溶性沉淀，與中性多糖不能產(chǎn)生沉淀，但若溶液的pH增高或糖的酸度增高，也會(huì)與中性多糖形成沉淀。郭琦[22]用季銨鹽絡(luò)合法初步分離枸杞多糖，得到3個(gè)組分WLBP1、WLBP2、WLBP3的得率分別為25%、2.5%、30%。Liu等[23]用季銨鹽絡(luò)合法結(jié)合超濾法成功純化粗多糖，比柱色譜法用時(shí)更短、分離體積更大、多糖得率更高。

2.3 大孔樹脂層析法 大孔樹脂層析法是利用大孔樹脂對(duì)不同成分的選擇性吸附作用和分子篩作用，在適宜的吸附和解吸條件下分離純化多糖。劉樹興等[24]利用AB-8大孔樹脂吸附、DEAE纖維素柱分離藜麥多糖，得到多糖QPs-I、QPs-II、QPs-III，后對(duì)QPs-I用Sephadex G-100葡聚糖凝膠層析柱純化得到QPs-I-I。吳艷麗等[25]經(jīng)Sevag法除蛋白、AB-8大孔樹脂脫色、纖維素DEAE Cellulose-52及葡聚糖凝膠SephadexG-100色譜柱分離純化南瓜多糖，得到5個(gè)南瓜多糖組分：CMP-A1、CMP-A2、CMP-B、CMP-C1、CMP-D2。Yang等[26]用AB-8大孔樹脂從山茶餅提取物中分離純化茶籽多糖和茶籽皂素，得到18.7%的純度為89.2%的茶籽多糖。

2.4 凝膠柱層析法 凝膠柱層析法常用葡聚糖凝膠和瓊脂糖凝膠，以不同濃度的鹽溶液和緩沖液為洗脫劑，使不同大小的多糖分子分離純化，但不適宜粘多糖的分離。圣志存等[27]采用DEAE-52纖維素陰離子交換樹脂和Sephadex G-100葡聚糖凝膠柱層析分離純化桑葉多糖得2種純化多糖組分：MLP-1和MLP-2。余茂元[28]將霍山石斛粗多糖經(jīng)DEAE-52纖維素陰離子交換柱和瓊脂糖CL-6B凝膠柱分離純化得3種主要多糖組分（DHP 1-2、DHP 2-1、和DHP 2-2）。Niyomploy等[29]將野生姜黃粗多糖中經(jīng)DEAE-纖維素離子交換柱色譜分級(jí)分離、Superdex G-200凝膠過濾柱色譜純化，得到2個(gè)相對(duì)豐富的多糖餾分（P11和P21）。

2.5 離子交換法 離子交換法是根據(jù)物質(zhì)的分子量及電荷性質(zhì)的差異進(jìn)行多糖組分分離的方法。李懷宇等[30]用DEAE Sepharose Fast Flow陰離子交換層析柱分離純化三七粗多糖，得到1種中性多糖（PNPS Ⅰ）和4種酸性多糖（PNPS Ⅱ～Ⅴ）。Liu等[31]通過大孔吸附樹脂和離子交換色譜法分離并純化了大球蓋菇多糖，得到1種中性多糖SRP-1和1種酸性多糖SRP-2。Gao等[32]研究發(fā)現(xiàn)，D730陰離子大孔吸附樹脂可有效吸附大豆多糖。

3 多糖的鑒定和結(jié)構(gòu)分析

植物多糖的結(jié)構(gòu)鑒定方法有質(zhì)譜法、紅外光譜法、高效液相色譜法、氣相色譜法、核磁共振色譜法、高效凝膠色譜法等。多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故常以高效液相色譜法、氣相色譜法、凝膠層析法等方法聯(lián)用，從而達(dá)到鑒定單糖組分的目的。具體見表1。

4 展望

植物多糖具有抗腫瘤、提高免疫、抗病毒等生物活性，現(xiàn)已廣泛運(yùn)用于食品、保健品和醫(yī)藥等行業(yè)。植物多糖分離純化和結(jié)構(gòu)鑒定是多糖生物活性研究和應(yīng)用前提。隨著時(shí)代的發(fā)展，越來越多的結(jié)構(gòu)鑒定方法不斷涌現(xiàn)。目前比較常用的是將幾種鑒定方法結(jié)合使用，使結(jié)構(gòu)分析細(xì)致全面，便于進(jìn)一步研究植物多糖的生物活性。但實(shí)際操作上，使用的樣品要求精度高，儀器成本高，不能大規(guī)模使用。因此，探尋低成本、高效、全面的鑒定方法，是植物多糖研究發(fā)展的方向。

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（責(zé)編：張宏民）