全 文 ：化 学 研 究 与 应 用 第 23 卷
第 23 卷第 3 期
2011 年 3 月
化 学 研 究 与 应 用
Chemical Research and Application
Vol. 23，No. 3
Mar.，2011
文章编号:1004-1656(2011)03-0356-04
铁皮石斛中石斛多糖与石斛碱的
纤维素酶法提取研究
张 利1* ，范明才1，冯喜文2，刘兴勇2，魏 然2
(1. 四川理工学院化学与制药工程学院，四川 自贡 643000;
2. 四川理工学院材料与化学工程学院，四川 自贡 643000)
收稿日期:2010-07-19;修回日期:2010-12-10
基金项目:四川省教育厅资助项目(09ZC058)
联系人简介:张利(1970-) ，男，副教授，主要从事天然药物有效成分提取分离及纯化研究。Email:zhangli19700554@ 163. com
摘要:本文利用纤维素酶法联合提取铁皮石斛中的多糖与生物碱，通过单因素实验研究酶用量、酶解时间、酶
解温度和酶解 pH对石斛多糖与生物碱收率的影响。实验结果表明，在本实验范围内，最佳提取工艺为:纤维
素酶用量为原料的 0. 6%(质量分数) ，酶解时间为 1. 5h，酶解温度为 50℃，酶解 pH值等于 5. 0。在此工艺下，
石斛碱的收率达 19%，石斛多糖收率达 0. 35%。本工艺操作简便，成本较低，值得进一步深入研究。
关键词:铁皮石斛;纤维素酶;石斛多糖;石斛碱;提取工艺
中图分类号:TQ 028. 32 文献标识码:A
Study on the extraction of dendrobium candidum
polysaccharides and dendrobine by cellulase
ZHANG Li1* ，FAN Ming-cai 1，FENG Xi-wen2，LIU Xing-yong2，WEI Ran2
(1. School of Chemistry and Pharmaceutical Engineering，Sichuan University of
Science ＆ Engineering，Zigong 643000，China;
2. School of Material and Chemical Engineering，Sichuan University of
Science ＆ Engineering，Zigong 643000，China)
Abstract:The extraction technology of polysaccharides，dendrobine of dendrobium candidum by cellulase was discussed. The
influences of the enzyme dosage，enzymolysis time，enzymolysis temperature ，and the value of pH on the yield were studied by
single factor experiments. The experiment results showed that，within the scope of this experiment，the optimal process parameters
were as follows:the addition amount of cellulose was 0. 6%，the pH value was 5. 0，the enzymolysis temperature was 50℃，and the
enzymolysis time was 1. 5h. The yield of the dendrobium polysaccharides was 19%，and dendrobine was 0. 35% . This technology
was simple，easy to operate and the cost was low. It was worthy of further study.
Key words:dendrobium candidum Wall. ex Lindl.;cellulase;dendrobium polysaccharides;dendrobine;extraction technology
石斛属(Dendrobium)植物是兰科中最大的一
个属种，它包括铜皮石斛、铁皮石斛、流苏石斛、迭
鞘石斛等约 1100 多种植物，分布于亚洲、欧洲、大
洋洲等地区，我国南方分布较多。在我国传统医
学中，石斛属多种植物的新鲜或干燥茎被收做药
用，统称石斛［1］。中外学者经过几十年对三十多
种石斛属植物的研究，发现该属植物所含的化学
成分，主要包括多糖类、生物碱类、Stilbenoids 类、
酚类等。现代药理研究证明，石斛属植物具有抗
肿瘤、增强机体免疫力、抗血小板聚集、治疗白内
障等作用，其中石斛多糖具有提高免疫力、抗肿瘤
第 3 期 张 利等:铁皮石斛中石斛多糖与石斛碱的纤维素酶法提取研究
作用;可改善造血、凝血功能;对治疗中枢神经系
统、肝脏、肾脏、胃肠道病变有效;对烫伤、病毒、细
菌感染也有显著疗效［2］。石斛生物碱可用于预防
和治疗关节炎，保护消化道粘膜急性或慢性损伤，
特别用于防治急性的慢性消化道溃疡［3］。
石斛多糖的提取多采用传统的水提醇沉方
法［4-6］:先用石油醚除脂、80%乙醇除醇溶性糖，再
加水热提，浓缩提取液后加醇沉淀出多糖。该方
法采用的提取温度比较高，时间较长，成本高，提
取率较低。周振鸣、来平凡［7］报到的改进的方法
是在提取过程中，加超声波，以增强浸提效率，超
声提取法虽操作较简单、省时、提取效率高，但与
回流提取法相比，多糖得率无显著性差异。酶技
术是近年来广泛应用到有效成份提取中的一项生
物技术，酶法提取多糖可以在比较温和的条件中
分解植物组织，加速多糖的释放和提取，最大限度
地保持多糖的活性。张萍、刘骅等人［8］报道的酶
法提取石斛多糖的提取率较水提法高出一倍，显
示了酶法的优异表现。
石斛为名贵中药，资源稀少而昂贵，单一提取
其中一种成分显然是对资源的极大浪费，本文利
用纤维素酶法联合提取铁皮石斛中多糖与石斛
碱，在获得石斛多糖的同时获得石斛碱，且保持了
酶法单一提取多糖的高收率，具有较高的经济
效益。
1 实验
1. 1 实验仪器设备及药品
电热恒温水浴锅(DK-98-11A)天津市泰斯特
仪器有限公司;电子分析天平(AR1140)梅特勒-托
利多仪器有限公司;紫外可见分光光度计(WFZW-
2000)尤尼柯(上海)仪器有限公司;旋转蒸发仪
(RE52CS-1)上海亚荣生化仪器厂。
铁皮石斛(产地云南) ，四川天诚药业股份有
限公司总经销;纤维素酶 (生化试剂 BR) ，国药集
团化学试剂有限公司;葡萄糖(AR) ，重庆川东化
工(集团)有限公司;石斛碱对照品，上海诗丹德生
物技术有限公司;苯酚(AR) ，重庆北碚化学试剂
厂;丙酮(AR) ，重庆川东化工(集团)有限公司;石
油醚(AR) ，重庆川东化工(集团)有限公司;无水
乙醇(AR) ，重庆川东化工(集团)有限公司。
1. 2 提取工艺路线
干燥的铁皮石斛经粉碎后过 80 目筛，用石油
醚脱脂。脱脂后的铁皮石斛加入温水，缓缓加入
己活化的纤维素酶液，并轻轻搅拌，恒温酶解一定
时间后立即升温至 90℃灭酶，迅速冷却过滤。滤
渣加入 90%乙醇浸提 0. 5h，过滤，滤渣再加入一
半量 90%乙醇浸提 0. 5h，过滤。合并二次过滤滤
液，回收乙醇，剩余液中加入氯仿，萃取石斛碱，回
收氯仿得总石斛碱。经 90%乙醇提取后的残渣加
入水，在一定温度下浸提一定时间，过滤，再加入
一半量水重复浸提一次，过滤。合并二次滤液，浓
缩，加入无水乙醇，使体系乙醇浓度达到 80%(体
积比) ，在冰箱中静置过夜，过滤，滤渣经真空干燥
得石斛多糖。石斛碱浸膏和石斛多糖分别用相应
溶剂溶解，定容，用相应方法测定石斛多糖和石斛
碱含量。石斛碱浸膏经硅胶柱层析进一步纯化，
粗石斛多糖经 DEAE纤维素柱或葡聚糖凝胶柱进
一步纯化。其工艺框图见图 1。
图 1 纤维素酶法提取铁皮石斛多糖、石斛碱工艺流程框图
Fig. 1 the extraction process flow diagram of dendrobium polysaccharides
and dendrobine with cellulase
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化 学 研 究 与 应 用 第 23 卷
1. 3 铁皮石斛多糖、石斛碱含量的测定方法
多糖检测方法为苯酚蒽酮-硫酸法［4］;石斛碱
含量参照“不同炮制方法对石斛中石斛碱和多糖
溶出率的影响［5］”一文中石斛碱含量方法测定
进行。
1. 4 收率计算方法
某成分收率(%)= 某成分定容液含量(mg /
mL)× 500mL /(1000 ×石斛干重) (g)。
2 实验结果与讨论
2. 1 纤维素酶用量对多糖和生物碱收率的影响
称取 10. 0g石斛粉末，在料液比 1∶ 10 的条件
下，控制酶解时间为 2h，酶解温度 50℃，酶解 pH
值为 5。纤维素酶的添加量分别为 0%，0. 1%，
0. 3%，0. 5%，0. 7%。按照工艺 1. 2 提取石斛多
糖与石斛碱。实验结果如表 1 所示。
表 1 纤维素酶用量对收率的影响
Talbe 1 the influence of cellulase dosage on the yield
纤维素酶用量(%) 0 0. 1 0. 3 0. 5 0. 6 0. 7
石斛多糖收率(%)11. 6 13. 7 14. 3 15. 5 18. 9 17. 3
石斛碱收率(%) 0. 25 0. 29 0. 33 0. 36 0. 35 0. 34
由表 1 可知，随着酶用量的增加，石斛多糖、
石斛碱收率都呈增加趋势，但增幅不同，尤以石斛
多糖收率的增加幅度最大。在纤维素酶用量为石
斛质量的 0. 6%后，石斛多糖、石斛碱收率呈下降
趋势，且石斛多糖的收率下降更严重。分析认为:
随着酶加入量的增加，纤维素分子逐渐被纤维素
酶所“饱和”，细胞壁中的纤维素水解速度提高，障
碍解除较快，致使多糖、生物碱更容易、更快地扩
散到溶液中，从而提高多糖和生物碱的收率。当
酶浓度增加到一定值时，纤维素酶除完成对细胞
壁的分解作用，对石斛多糖的分解作用也加剧，石
斛多糖收率反而下降。但石斛碱收率升高达到一
定值以后，变化不大，基本恒定，因此纤维素酶的
最佳用量为 0. 6%。
2. 2 酶解时间对多糖和生物碱收率的影响
称取 10. 0g石斛粉末，在料液比为 1∶ 10 的条
件下，加入纤维素酶量为 0. 5%，控制酶解温度
50℃，酶解 pH值为 5。酶解时间分别设定为 0 h，
1h，1. 5h，2h，2. 5h。按照工艺 1. 2 进行实验。实
验结果如表 2 所示。
表 2 酶解时间对收率的影响
Tale 2 the influence of enzymolysis time on the yield
酶解时间(h) 0 h 1h 1. 5h 2h 2. 5h
石斛多糖收率(%) 11. 6 18. 3 19. 2 18. 8 16. 5
石斛碱收率(%) 0. 25 0. 30 0. 36 0. 35 0. 34
由表 2 可知，随着酶解时间的延长，石斛细胞
壁与细胞间质中的纤维素和果胶形成的障碍层被
有效破除，大多数石斛多糖与石斛碱己从细胞内
扩散到溶液中，细胞内外达到动态平衡，故适当的
酶解时间对提高石斛多糖与石斛碱的收率是必要
的。但达到一定的酶解时间后，继续延长时间作
用不大，甚至石斛多糖收率有明显的下降趋势。
这是因为随着酶解反应的进行，各类酶促反应产
物和原石斛中的某些固有成分，如某些酚类、单宁
等在体系中的积累会对酶促反应造成抑制，最后
达到平衡。石斛多糖收率下降可能是长时间处于
酶体系中被分解的原因。石斛碱达到一定值后，
基本维持不变，故本实验条件范围内，酶解时间取
1. 5 小时为佳。
2. 3 酶解温度对多糖和生物碱收率的影响
称取 10. 0g石斛粉末，在料液比为 1∶ 10 的条
件下，加入纤维素酶量为 0. 5%，控制酶解时间为
1. 5h，酶解 pH 值为 5。酶解温度分别设定为
30℃、40℃、50℃、60℃、70℃。按照 1. 2 工艺提取
石斛多糖与石斛碱。
表 3 酶解温度对收率的影响
Table 3 the influence of enzymolysis temperature on the yield
酶解温度(℃) 30 40 50 60 70
石斛多糖收率(%) 15. 4 16. 9 19. 2 17. 5 11. 9
石斛碱收率(%) 0. 28 0. 29 0. 36 0. 30 0. 26
温度是影响酶活性的一个重要因素，由表 3
可知，50℃是该酶系的最适温度。升高温度增加
了包括酶和底物分子在内的体系的热能，既可使
胞内活性物质分子运动速度加快，又能提供酶促
反应所需的能量，使酶解破壁作用加强，故有效成
分收率在开始阶段迅速提高。但温度继续升高会
导致酶部分甚至全部变性，使其活性变小或失去，
酶促反应受到抑制，从而影响了石斛中多糖及生
物碱的提取效果，不利于多糖及生物碱的提取，使
收率随着温度的升高而迅速下降。因此，通过本
组实验确定 50℃为此纤维素酶的最佳酶解温度。
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第 3 期 张 利等:铁皮石斛中石斛多糖与石斛碱的纤维素酶法提取研究
2. 4 酶解 pH对多糖和生物碱收率的影响
称取 10. 0g石斛粉末，在料液比为 1∶ 10 的条
件下，加入纤维素酶量为 0. 5%，控制酶解时间为
1. 5h，酶解温度 50℃。酶解的 pH 值分别调节为
4，4. 5，5，5. 5，6. 0。按照 1. 2 工艺进行实验。
表 4 体系 pH值对收率的影响
Table 4 the influence of pH value on the yield
酶解 pH 4. 0 4. 5 5. 0 5. 5 6. 0
石斛多糖收率(%) 19. 2 19. 7 19. 3 18. 0 17. 1
石斛碱收率(%) 0. 28 0. 32 0. 36 0. 30 0. 24
由表 4 可知，随着 pH 值的增加，多糖及生物
碱提取率呈上升的趋势，在 pH 值为 5 时收率最
高。再增加 pH 值反而会使多糖及生物碱收率
降低。
分析认为，酶解体系 pH值对有效成分收率影
响较大。一般而言，酶的活性部位有关基团必须
具有一定的解离形式，而 pH值会影响酶的活性中
心或与之有关的基团的解离状态，不同的酶都有
一个有效的作用酸度范围，在此 pH下催化反应的
速率最高。与对最适 pH值偏差不大时，酶虽不变
性，但会使酶活性部位的基团发生改变，从而降低
酶的活力;pH 值发生较大偏离时，维护酶的三维
结构的共价键就会破坏，酶失去应有活性。故体
系 pH值取 5. 0 较佳。
3 结论
(1)铁皮石斛为名贵中药，传统高温水提法提
取多糖收率低，利用纤维素酶法，可有效破除细胞
壁的影响，促进多糖等的溶出，过程条件温和，在
一定程度上提高了收率，具有较大的应用价值。
(2)本文联合提取石斛多糖和石斛碱的方法，
避免了单一提取法对资源的浪费。
(3)通过单因素实验对酶解温度、酶解 pH、纤
维素酶用量和酶解时间进行了优选。实验结果表
明，纤维素酶法提取石斛多糖与石斛碱的最佳工
艺条件是:纤维素酶用量 0. 5%，酶解时间 1. 5h，
酶解温度 50℃，酶解 pH 值 5. 0。在此条件下，石
斛多糖收率达到 19% 以上，石斛碱收率达到
0. 35%以上。
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(责任编辑 罗 娟)
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