全 文 ：17※基础研究 食品科学 2009, Vol. 30, No. 15
转基因库拉索芦荟多糖的分离纯化与结构表征
赵 华1,2，赵 进2，何聪芬2，董银卯2,*，钟 秦1
(1. 南京理工大学化工学院，江苏 南京 210094；2. 北京工商大学化学与环境工程学院，北京 100048)
摘 要：以3年生转基因的库拉索芦荟凝胶为材料，冷处理法醇沉提取粗多糖AP-1，苯酚-硫酸法检测糖含量为
57.3%，考马斯亮蓝染色法检测蛋白质含量为2.892%。经IR鉴定，AP-1为含有乙酰化β-D-吡喃甘露聚糖的混合
物；质谱测定表明，分子量测定范围在12900D和13100D。纯化后所得多糖半精品AP-2为白色粉末，糖含量比
AP-1提高9.6%。用DEAE Sephadex A-25分级分离AP-2，得到中性糖(AP-3)和酸性糖(AP-4)。用Sepharose CL-6B
凝胶分离AP-3，得到AP-5和AP-6。用IR、MS、G C对AP-1、AP-2、AP-3、AP-4、AP-5、AP-6进行鉴
定和表征分析，结果表明，中性糖AP-3为多甘露糖型的多糖，并推测AP-5生物活性较AP-6高。
关键词：转基因库拉索芦荟；芦荟多糖；分离纯化；结构表征
Extraction, Purification and Structural Characterization of Polysaccharide from Transgenic Aloe ver L.
ZHAO Hua1,2，ZHAO Jin2，HE Cong -fen2，DONG Y in-mao2,*，ZHONG Qin1
(1. School of Chemical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China；
2. College of Chemistry and Environment Engineering, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)
Abstract ：Aloe has been used in Chinese traditional medicine for over two thousand of years. Polysaccharides as main active
components in Aloe veraL.have aroused much interest. Aloe polysaccharide (AP-1) was extracted from fresh leaves of three-
year-old transgenicAloe vera L. by cold ethanol precipitation. The amount of total carbohydrates in AP-1 was measured by phenol-
sulfuric acid method to be 57.3%. AP-1 was proved to be a mixture of acetylated β-D-pyranmannans and th mo ecular weight
was within the range of 12900－13100 dalton detected by IR spectrometry analysis. The amount of total carbohydrates in AP-
2 was increased by 9.6% when compared with that in AP-1 after purification by Sevag method. Neutral polysaccharide (AP-3)
and acidic polysaccharide (AP-4) were obtained from AP-2 by DEAE Sephadex A-25 and AP-5 and AP-6 were obtained from
AP-3 by Sepharose CL-6B. The monosaccharide composition analysis indicated that AP-3 was structurally identified as a
polymannan type polysaccharide and the bioactivity of AP-5 was deduced to be higher than that of AP-6.
Key words：transg enic Aloe vera L.； loe polysaccharide；extr ction and purification；structure characterization
中图分类号：Q539 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2009)15-0017-04
收稿日期：2009-01-04
基金项目：国家“863”计划项目(2007AA100404)；北京市教委、北京市基金委科技重点项目(Kz200410011006)
作者简介：赵华(1965－)，男，副教授，博士研究生，研究方向为天然产物分离及应用。E -mail：zhaoh@ btbu.edu.cn
*通信作者：董银卯(1962－)，男，教授，研究方向为天然产物活性成分的分离及应用。E -mail：dong y m@ th.btbu.edu.cn
芦荟是百合科(Liliaceace)芦荟属(Aloe)多年生多肉质
草木植物，被誉为“20世纪最神奇的植物”，在医药、
美容、保健、食品等领域得到广泛应用[1]。2008年5月
26日，中华人民共和国卫生部发表公告(2008年12号)，
批准包括库拉索芦荟凝胶在内的7种物质作为新资源食
品，标志着我国芦荟产业进入了一个新的发展阶段。
多糖是广泛存在于自然界的天然高分子化合物，由
单糖通过糖苷键连接而成。在生物体内，多糖常与蛋
白质或脂类形成糖蛋白或糖脂复合物，在细胞代谢活动
中扮演重要角色[2-3]。芦荟多糖是芦荟的重要活性成分，
多存在于芦荟叶肉薄壁细胞即凝胶内，具有杀菌消炎、
抗病毒、抗肿瘤、抗凝血、抗辐射、提高免疫力、
护肤美容等多种功效[4-7]。与其他多糖一样，芦荟多糖
的生物活性会随糖链结构、单糖组成、乙酰化程度、
分子量等因素的不同而不同，因此将芦荟多糖分离纯
化，并进行结构表征对活性研究是十分必要的。海藻
糖对生物体及生物分子具有良好的非特异性保护作用，
并已在食品、化妆品、分子生物学领域得到了广泛应
用。目前本实验室已成功讲海藻糖合成酶基因转入芦荟[8-10]。
但转基因芦荟中芦荟多糖的含量和结构组成是否有变
2009, Vol. 30, No. 15 食品科学 ※基础研究18
化，尚未研究。
本实验以转基因库拉索芦荟(Aloe vera L.)凝胶为材
料，醇沉提取粗多糖后进行纯化，用离子交换层析法
和凝胶过滤层析法进行分级分离，并用多种手段对其鉴
定和表征，旨在为工业化生产芦荟多糖及其深入了解转
基因芦荟中多糖的变化特点提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
转基因库拉索芦荟(3年生)取自北京市植物资源研究
开发重点实验室。
DEAE-Sephadex A-25、Sepharose CL-6B 瑞典
Pharmacia公司；各种标准单糖 Sigma公司；考马斯
亮蓝G-250 Serva公司；其余试剂为国产分析纯。
1.2 仪器与设备
Advantage-ES型真空冷冻干燥机 美国Virtis公
司；754型紫外-可见分光光度计 上海菁华科技仪器
有限公司；Vario EL Ⅲ型元素分析仪 德国Elementar公
司；Avater 370型傅立叶红外变换光谱仪 美国Nicolet
公司；Autoflex型基质辅助激光解吸离子化飞行时间质
谱仪 美国Bruker公司；CP3800型气相色谱仪 美国
Varian公司 。
1.3 方法
1.3.1 芦荟多糖分离纯化工艺[11-12]
新鲜芦荟叶洗净消毒，去除芦荟叶的叶尖、根部
和皮，沥去黄汁。将凝胶切成薄片，放入均浆器制成
均浆，过滤，收集过滤液，调节pH值3～3.5，按1:4
比例加入95%乙醇，搅拌15～30min，静置4h。离心，
去上清液，分别用无水乙醇、丙酮、乙醚洗涤沉淀，
真空冷冻干燥得芦荟粗多糖AP-1。
所得多糖用Sevag e法脱除蛋白质杂质，流水透析
得多糖半精品AP-2。
AP-2水溶液装入透析袋中(Mw：8000～12000)，用
去离子水透析12h。未透过物用DEAE-Sephadex A-25阴
离子交换剂分离，0.02mol/L的NH4HCO3溶液作为缓冲
液，流速110ml/h，7.5ml/管进行收集，苯酚-硫酸法
(淋出液稀释4倍)在490nm波长处检测其吸光度，待淋
出液中检测不到多糖停止收集，终止实验。收集含糖
的淋洗液，用去离子水透析48h，未透过物冻干得到中
性糖AP-3。酸性糖部分(AP-4)利用NaCl液(0.15、0.3、
1.0mol/L)阶跃洗脱即可得。
中性糖AP-3用Sepharose CL-6B凝胶继续分离，
0.3mol/L的NaCl溶液做洗脱液，流速30ml/h，6ml/管
进行收集，苯酚-硫酸法在490nm波长处检测其吸光度，
以组分数为横坐标，吸光度为纵坐标作淋洗曲线。收
集含糖的淋洗液，用去离子水透析48h，得到芦荟多糖
AP-5和AP-6。
1.3.2 糖含量测定[13]
采用苯酚-硫酸法，葡萄糖为标准品。
1.3.3 蛋白质含量测定[14]
采用考马斯亮蓝G-250染色法，牛血清白蛋白(BSA)
为标准品。
1.3.4 红外光谱检测
采用KBr压片，在4000～500cm-1范围内进行红外扫描。
1.3.5 分子量测定[15-16]
采用基质辅助激光解吸离子化飞行时间质谱
(MALDI-TOF-MS)测定粗多糖分子量。
检测条件：N2激光源(λ＝337nm)；离子类型：
正离子检测方式：线性方式(飞行管长1.22m，加速电压
20kV)；基质：2,5-二羟基苯甲酸 (2,5-Dihydroxybenzoic
acid，DHB)。
1.3.6 单糖组成测定[17-18]
多糖酸解后衍生为糖腈乙酸酯衍生物进行气相色谱
分析。
色谱条件：色谱柱：毛细管柱，WCOT Fused
Silica，Coating CP-WAX 58(FFAP)CB，25m×0.32mm；
检测器：氢火焰离子检测器(FID)；进样口温度：280℃；
检测室温度：280℃；载气及其流速：N2，20ml/min；
分流比50:1。程序升温：140℃(4min) →200℃(5min)
→250℃(5min)。
2 结果与分析
2.1 转基因芦荟粗多糖的提取与纯化
芦荟凝胶经醇沉提取得到灰白色粗多糖AP-1，收
率为145.0mg/100ml凝胶汁，糖含量为57.3%，蛋白质
含量为2.892%。
经纯化后所得多糖半精品AP-2为白色粉末，糖含
量为66.9%，比纯化前提高9.6%。元素分析证明，AP-1
经纯化后碳氮比由67.81提高到92.08，游离蛋白质和小
分子杂质基本去除。
2.2 分级分离结果
12℃/min
5℃/min
图1 DEAE-Sephadex A-25分离 AP-2结果
Fig.1 Elution profile of AP-2 on DEAE-Sephadex A-25 column
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
－0.2
AP-3
A
4
9
0
n
m
管数
27 47 67 87 108 120149 169
0.15mol/L NaCl
0.3mol/L NaCl
1.0mol/L NaCl
AP-4
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采用DEAE-Sephadex A-25阴离子交换剂和
Sepharose CL-6B凝胶分离转基因芦荟多糖，层析柱规格
为2.6cm×100cm，结果如图1、2所示。
由图1、2可知，采用阴离子交换剂分离所得转基
因芦荟多糖中中性糖AP-3占主要部分。
2.3 红外光谱检测结果
转基因芦荟多糖AP-1、AP-2、AP-5和 AP-6的红
外谱图如图3～6所示，光谱图解析见表1。根据IR鉴
定，AP-1为含有乙酰化β-D-吡喃甘露聚糖的混合物，
1653cm-1和1541cm-1处的吸收峰可能是由于存在蛋白质或
糖蛋白杂质。经纯化后基本结构不变，1541cm-1处吸收
峰消失，1636.38cm-1处吸收峰减小表明纯化过程去除了
游离蛋白质杂质。芦荟多糖AP-5的1738cm-1处乙酰基吸
收峰比AP-6吸收峰大，说明其中乙酰基的含量较高。
美国Carrington实验室研究表明，多糖中乙酰基含量越
高，多糖的活性越高[19]。因此推测AP-5生物活性较高，
但仍需进一步实验证明。
波数(cm-1) 官能团 振动方式
3420 氢键缔和的－OH O－H伸缩振动
2928 －CH2－ C－H伸缩振动
1742 －COO－ C=O伸缩振动
1653 －OCNH2 C=O非对称伸缩振动
1541 －OCNH2 N－H形变振动
1375 －CH2－ C－H弯曲振动
1246 羰基 C=O伸缩振动
1067 －C－O－ 吡喃环中C－O伸展振动
958 吡喃环 环振动峰
876 吡喃环 C－H弯曲振动
807 甘露糖结构
表1 红外光谱图解析
Table 1 Infrared spectral data analysis of AP-1, AP-2, AP-5 and AP-6
图2 Sepharose CL-6B分离AP-3结果
Fig.2 Elution profile of AP-3 on Sepharose CL-6B column
2.5
2
1.5
1
0.5
0
－0.5
AP-5
A
49
0n
m
管数
21 41 61 81 101
AP-6
图4 AP-2红外光谱图
Fig.4 Infrared spectrum of AP-2
90
80
70
60
50
40 3
44
4.
67
透
过
率
(%
)
波数(cm-1)
350030002500200015001000 500
29
26
.1
6
17
42
.9
9
16
36
.3
8
13
75
.5
1
12
43
.7
1
10
49
.1
8
95
0.
37
87
6.
99
80
3.
61
图5 AP-5红外光谱图
Fig.5 Infrared spectrum of AP-5
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40 34
25
.9
5透
过
率
(%
)
波数(cm-1)
4000350030002500200015001000 500
29
30
.9
6
17
38
.7
4
16
37
.5
4
14
23
.2
8
13
77
.9
9
12
48
.3
7
10
43
.1
3
95
4.
45 87
6.
99
80
6.
49
60
9.
78
2.4 分子量测定结果
MALDI-TOF-MS测定粗多糖AP-1分子量，结果如
图7示。谱图中标明的六个碎片峰(m/z为12888、12919、
12947、13051、13080、13109)代表AP-1中存在六种物
质，确定其分子量范围是12900～13100D。在5171和
5182处的碎片峰表示有大分子物质存在，推测其为蛋白
质，无其余杂质峰，说明样品较纯。
图7 AP-1质谱谱图
Fig.7 Mass spectrum of AP-1
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
51
71
绝
对
强
度
m/z
6000 8000 10000 12000
51
82 12
88
8
12
91
9
12
94
7
13
10
9
13
10
80
13
10
51
图3 AP-1红外光谱图
Fig.3 Infrared spectrum of AP-1
30
25
20
15
10
38
52
.8
3
透
过
率
(%
)
波数(cm-1)
350030002500200015001000 500
34
20
.7
9
29
26
.3
2
17
42
.3
1
16
53
.3
5
15
41
.5
1
13
75
.3
8
12
46
.3
5
10
67
.0
7
95
8.
08
87
7.
56
80
7.
54
图6 AP-6的红外谱图
Fig.6 Infrared spectrum of AP-6
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
34
34
.4
3透
过
率
(%
)
波数(cm-1)
4000350030002500200015001000 500
29
71
.3
0
17
39
.2
4
16
35
.3
8
13
78
.9
3
12
49
.7
6
10
46
.4
4 9
50
.3
7
87
6.
99
60
3.
54
80
3.
61
2009, Vol. 30, No. 15 食品科学 ※基础研究20
2.5 单糖组成测定结果
图8 混合标样糖腈乙酸酯衍生物的气相色谱图
Fig.8 GC chromatogram of aldononitrile acetate derivatives of
standard monosaccharides
60
50
40
30
20
10
0
m
V
时间(min)
5 10 15 20 25
15
.5
43
芦
荟
糖
－6
19
.2
23
阿
拉
伯
糖
13
.9
34

木
糖
20
.3
65
22
.2
17

甘
露
糖
23
.2
17

葡
萄
糖
23
.9
87

半
乳
糖
图9 AP-3糖腈乙酸酯衍生物的气相色谱图
Fig.9 GC chromatogram of aldononitrile acetate derivatives of
acid-hydrolyzed AP-3
12.5
10.0
7.5
5.0
2.5
0
m
V
时间(min)
5 10 15 20 25
15
.5
31
芦
荟
糖
－1.1
18
.2
08
阿
拉
伯
糖
18
.9
23

木
糖
22
.5
99

甘
露
糖
23
.2
11

葡
萄
糖
23
.3
90

半
乳
糖
环境及处理方式的不同而异，研究仅对转基因库拉索芦
荟多糖的精制工艺和组成作了初步分析，其结构与药理
活性实验还有待进一步研究。
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图8和图9为标准单糖和转基因芦荟多糖AP-3糖腈
乙酸酯衍生物的气相色谱图。对照可知，转基因芦荟
中性多糖AP-3应是多甘露糖型的多糖。
3 结 论
芦荟多糖的单糖组成随品种的不同而有差异，其中
库拉索芦荟粗多糖中乙酰化β-D-吡喃甘露聚糖，这与
文献[2,20]所报道的相符合。转基因芦荟多糖的含量和结
构组成没有改变。
目前，芦荟多糖已引起世界医学界的高度重视。
芦荟多糖具有显著的生物和生理活性，是一种疗效显
著、毒副作用小的天然药物。本实验采用醇沉提取，
纯化后分级分离精制芦荟多糖，结果表明：库拉索芦荟
中多糖为中性乙酰化β-D-吡喃甘露聚糖，单糖组成以
甘露糖为主。因芦荟的化学成分和组成随品种、生长