全 文 ：研究报告 REPORTS
海洋科学 /2005年 /第 29卷 /第 12期
超微粉碎在孔石莼多糖提取中的应用
綦慧敏1 , 2 , 赵婷婷1 , 2 , 张全斌1 , 张虹1 , 牛锡珍1 , 赵增芹1 , 2
(1. 中国科学院 海洋研究所 , 山东 青岛 266071;2. 中国科学院 研究生院 , 北京 100039)
摘要:研究超微粉碎技术在孔石莼(Ulva pertusa)多糖提取中的可行性。 分别用超微粉碎后
提取和常规提取两种方法提取孔石莼多糖 , 在不同条件下比较其提取率和所得产品的质量。
结果表明 , 超微粉碎后的孔石莼在 125℃提取 4 h 收率达到 17. 39%, 与常规方法比较其收
率提高 28. 8%,主要化学组分及其含量没有差异 , 红外图谱也表明 , 两种方法所得的孔石莼
多糖其主要官能团没有差异 ,说明超微粉碎技术在孔石莼多糖提取过程中的应用是可行的 ,
它除了保持孔石莼多糖的品质外 , 可在较易控制的条件下提高其提取率。
关键词:超微粉碎;孔石莼多糖;理化性质
中图分类号:Q53　　　文献标识码:A　　　文章编号:1000-3096(2005)12-0056-03
　　超微粉碎是近来国际上发展非常迅速的一项新
技术 ,应用这种技术可将固体物质粉碎成直径小于
微米级的粉体 , 并且破壁率特别高 , 大于 90%, 将它
应用于中药制剂的制备中 , 可提高药材中有效成分
的释放[ 1] 。有报道将超微粉碎应用于陆地植物的提
取 ,如在当归散提取中 ,可加快当归散中水溶性成分
的溶出速度 ,提高溶出量[ 2] 。但超微粉碎在海洋植物
提取中的应用尚未见报道。
孔石莼(Ulva pertusa)属绿藻门石莼科石莼属 ,
俗称海白菜 ,海莴苣 , 它广泛分布于北太平洋的西部 ,
朝鲜 、日本 、中国及独联体亚洲部分海区的海岸。在
中国主要分布于辽宁 、河北 、山东 、江苏等沿海地区 ,
常被作为日常蔬菜食用。孔石莼多糖是细胞间产物 ,
在藻体中以杂多糖(heter opoly saccharide)形式而存
在 ,含有鼠李糖(L-Rhamnose)、木糖(D-Xylose)、葡
萄糖醛酸(D-Glucuronic acid)、葡萄糖(D-Gluco se)及
硫酸根(SO2 -4 )等 , 孔石莼作为一种重要的中草药 ,具
有清热解毒 ,软坚散结 , 利水减压之功效 ,常被用来治
疗甲状腺肿大 、水肿 、高血压等症。通过药效实验已
经证明 ,孔石莼多糖具有良好的调血脂活性 ,并且多
糖的分子量范围对其活性有显著影响[ 3～ 4] 。作者运
用超微粉碎技术研究该技术对孔石莼多糖提取过程
和多糖理化性质的影响 , 将对海洋生物天然组分分
离 、制备技术的进步起促进作用。
1　材料与方法
1. 1　仪器
722S 紫外可见分光光度计 (上海精密科学仪器
有限公司);高压釜 (山东新华医疗器械股份有限公
司);旋转蒸发仪 (Buchi , 德国);Nicole t 360 光谱仪;
BFM-6 粉碎机(济南倍力粉技术工程有限公司);元
素自动分析仪(PE2400C);马福炉;分析天平。
1. 2　材料
孔石莼于 2003 年 10 月采自青岛太平角 , 除去泥
沙与杂藻 , 自来水冲洗干净 , 风干 ,密封于塑料袋中于
阴凉干燥处放置。海藻样品由中国科学院海洋研究
所夏邦美研究员鉴定。
1. 3　试剂
苯酚(5%, 重蒸), 咔唑 , 明胶(北京化学试剂公
司 , 化学纯), 活性炭(化学纯),葡萄糖 , 鼠李糖 (SIG-
MA), 葡萄糖醛酸标准品(SIGMA), 浓硫酸 , 氨水 , 考
马斯亮蓝试剂 G-250(进口分装), 牛血清蛋白(进口
分装),其余均为分析纯 。
1. 4　实验方法
1. 4. 1　孔石莼干藻的超微粉碎
干藻在 45℃再次烘干 , 用 BFM-6 粉碎机常温下
粉碎到 300目 , 1 000 g干藻粉碎需 13 min。
1. 4. 2　未超微粉碎孔石莼多糖的提取
干藻在红外灯下烘干剪碎 ,称取 100 g 于高压釜
收稿日期:2004-07-09;修回日期:2004-10-20
基金项目:中国科学院方向性创新项目(KZCX3-SW-215);
青岛市科技计划资助项目(02-2-kj-hh-71)
作者简介:繤慧敏(1978-),女 ,硕士研究生 ,主要从事海藻化
学与海洋药物的研究 , E-mai l:qihuimin@m s. qdio. ac. cn
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研究报告 REPORTS
Marine Sciences /Vol. 29 , No. 12 /2005
中 ,加 40倍水在 125℃下提取 4 h , 80 目筛绢过滤 ,弃
去藻渣 ,用硅藻土作助滤剂趁热过滤 ,滤液用透析袋
先在自来水流动透析 24 h , 然后在蒸馏水中透析 , 透
析 2 次 ,用硅藻土作助滤剂 , 将透析液再过滤 ,过滤后
的透析液经减压旋转浓缩到原体积到的 1 /4 , 加入
95%的酒精至浓度为 75%, 所得沉淀经 95%的酒精
2 次脱水 , 红外灯下烘干 , 即为所得的多糖样品
U1[ 5～ 6] 。
1. 4. 3　超微粉碎孔石莼多糖的提取
经超微粉碎的孔石莼分别在 105 , 115 , 125℃分
别加热 2 , 3 , 4 h , 比较温度和加热时间对超微粉碎的
孔石莼多糖提取率的影响。其余过程同上 ,得破壁多
糖样品 U2。
1. 4. 4　多糖及其组分的测定方法
多糖溶出率采用重量法计算;硫酸根的含量以
干燥好的 K 2SO 4为标准 ,采用明胶-氯化钡法测定[ 7] ;
以 Sigma公司生产的鼠李糖为标准 , 采用苯酚-硫酸
法测定样品中的总糖含量[ 8～ 10] ;以 Sigma 公司生产
的葡萄糖醛酸为标准 , 加咔唑显色测定糖醛酸的含
量;灰分测定参照国家药典 2000 版附录Ⅸ K 灰分测
定法;样品干燥后 , 由自动元素分析仪(PE2400C)测
定碳 、氮 、氢含量;采用考马斯亮蓝染色法测定蛋白质
的含量[ 11 ～ 12] ;样品特性粘度的测定参照国家药典
2000版二部Ⅵ ;样品的红外光谱解析 , 取少量在P2O5
干燥器中干燥保存的糖样 ,与光谱纯的溴化钾混合 ,
研磨后压制成厚1 mm 左右的薄片 ,于 Nicolet 360 光
谱仪上扫描分析。
2　结果和讨论
经 3次提取发现 , 未破壁的孔石莼在 125℃加热
4 h 得率平均在 13. 50%, 破壁的孔石莼在同样条件
下得率在 17. 39%, 二者相比 , 经超微粉碎后得率提
高了 28. 8%。从表 1中可以看出 , 经超微粉碎后 , 孔
石莼在 115℃加热 3 h 其得率就接近 13. 50%, 与未
粉碎的相比 , 降低了提取温度 , 缩短了提取时间 ,加快
了孔石莼多糖的溶出速度。
表 1　经超微粉碎的多糖在不同温度和加热时间的提取率
Tab. 1　The dissolution rate of ulvan after supermicro-pulver-
ization at di fferent temperatures and different heating times
加热时间(h)
　　　　　　　　　　提取率(%)
温度 (℃)
105 115 125
2 10. 25 12. 59 14. 90
3 11. 25 13. 28 16. 11
4 11. 97 13. 94 17. 39
表 2　孔石莼多糖的组分含量及其特性粘度
Tab. 2　Content of ulvans components and intrinsic viscosity of ulvan
粉碎方式
含量(%)
硫酸根 总糖 糖醛酸 蛋白质 灰分 碳 氢 氮 特性粘度
剪　　碎 U1 20. 26 50. 02 20. 29 0. 33 23. 22 30. 66 4. 75 1. 90 90. 5
超微粉碎 U2 20. 08 49. 01 20. 20 0. 23 22. 51 30. 57 4. 64 1. 82 106. 9
　　表 2 中 U1 是未经超微粉碎在 125℃加热 4 h 所
得的多糖 , U2 是经超微粉碎在 125℃加热 4 h 所得的
多糖 ,可以看出 , U1 和 U2 在硫酸根 、总糖 、糖醛酸以
及灰分的含量基本一样 ,蛋白质的含量 U2 低于 U1 ,
这与元素分析的结果相吻合 , 实验表明多糖 U2(超
微粉碎)的特性粘度大于多糖 U1 , 这说明孔石莼经
超微粉碎后粒度远远小于剪碎的样品 , 在加热提取
时更有利于大分子量多糖的溶出。
在多糖的红外光谱中(图 1), 除在 3 446 , 3 452
cm - 1的羟基伸缩振动和 2 937 cm - 1的 C-H 伸缩振
动 , 多糖在 1 258 ～ 1 230 , 850 , 788 cm- 1的吸收峰被
认为是硫酸基的特征信号。其中 850 cm - 1处的信号
为硫酸基直立键 C-O-S 的弯曲振动 , 1 230 ～ 1 258
cm - 1为 S=O 键的伸缩振动 , 在 1 642 cm - 1较强的 C
=O 伸缩振动吸收峰表征了糖醛酸的存在 (图 1)。
788 cm - 1可能为硫酸基平伏键 C-O-S 的弯曲振动 ,但
还未被证实[ 13] 。从红外分析的结果可以看出 , 经超
微粉碎提取的多糖与未粉碎的多糖图谱基本吻合。
并且与国外的文献相对照 ,石莼多糖的红外图谱主要
峰基本一致[ 13] 。
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海洋科学 /2005年 /第 29卷 /第 12期
图 1　孔石莼多糖 U1和 U2的红外图谱
Fig. 1　Inf rared spect roscopies of U1 and U2 fromUlva pertusa
U1:未经超微粉碎在125℃加热 4 h 所得的多糖;
U2:经超微粉碎在125℃加热 4 h 所得的多糖
　　U1:the po lysaccharide ex tracted from uncomminuted sea-
weed a t 125℃ fo r 4 h
　　U2:the poly sa ccharide ex t ract ed from comminuted seaweed
at 125℃ f or 4 h
超微粉碎的工作原理是利用振动使介质产生振
动冲击及介质回转 , 使粉料得到正向撞击的同时又
得到剪切力 , 高速 、高能量进行粉碎 , 在粉碎的同时
可以对磨筒套内通入冷却水 , 控制粉碎温度[ 14～ 15] 。
对孔石莼来说 , 经超微粉碎后 , 所制得的细粉粒均
可达到 300 目以上 , 破壁率达 90%以上 , 它的有效
成分充分暴露出来 , 有效成分从细胞内向细胞外迁
移的过程所需时间缩短 , 且超微粉碎样品的比表面
积明显增加 , 而多糖的溶出速度与比表面积成正比 ,
因此 , 多糖的释放速度及释放量就会提高。总的说
来 ,对于超微粉碎的孔石莼来说 , 优化了提取条件 ,加
快了溶出速度 , 提高了多糖的得率 , 同时 , 所得到的
多糖其硫酸根 、总糖 、糖醛酸和灰分的含量与剪碎的
样品基本一样 ,同时红外解析说明 U2 中主要的官能
团与 U1 没有差异 ,这就保证了孔石莼多糖的组分不
会因为使用超微粉碎技术而受到影响 。超微粉碎技
术可以广泛应用于孔石莼等海藻多糖的提取。
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(下转第 80页)
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研究论文 ARTIC LE
海洋科学 /2005年 /第 29卷 /第 12期
Studies on fertilization biology of turbot (Pset ta maxima)
SUN Wei
1 , 2 , YOU Feng 1 , ZHANG Pei-jun1 , XU Jian-he1
(1. Institute of Oceanolog y , the Chinese Academy of Sciences , Qingdao 266071 , China;2. G radua te School of
the Chinese Academy of Science s , Beijing 100039 , China)
Received:Aug. , 1 , 2005
Key words:Pset ta ma xima;f ert iliz at ion biology;cortical reaction;m onospermy
Abstract:The observ ations of fe rtilization o f turbo t show tha t the w hole pro cesses , such as spe rm ente-
ring into egg , co rtical reaction , the discharg e o f the second po lar-body , fo rming male and the female pr onucle-
us , tw o pronuclei fusing into zy go te and then dividing into tw o cells eventually ar e almost the same as the
processes of fe rtilization in the o ther teleo st. One male pronucleus is observed in one egg . The male and the fe-
male pronuclei contact with each o ther and form the nucleus of zyg o te. It could be sure that the pattern of the
fertilization o f turbot is mono spermy .
(本文编辑:刘珊珊)
(上接第 58 页)
The application of supermicro-pulverization to the extraction
process of ulvan
QI Hui-min 1 , 2 , ZHAO Ting-ting 1 , 2 , ZHANG Quan-bin1 , ZHANG Hong1 , NIU Xi-zhen1 ,
ZHAO Zeng-qin 1 , 2
(1. Institute o f Oceano loy ge , the Chinese Academy o f Sciences , Qingdao 266071 , China;2. G radua te School ,
the Chinese Academy of Science s , Beijing 100039 , China)
Received:Ju l. , 9 , 2004
Key words:su permicro-pulveriz at ion;Ulvan;physical;chemical properties
Abatract:The applica tion of supermic ro-pulverizatio to the po ly saccharide extr acted f rom Ulva pertusa
was studied. A t different temperatures and different heating times , the comparisons o f the yie lds and proper-
ties o f po ly saccharide fr om comminuted seaweed and that of uncomminuted one we re made. It prov ed that the
y ield o f po ly saccharide fr om comminuted seaweed attained to 17. 39%, and it increased 28. 8% compa red w ith
tha t uncomminuted at 125℃ and hea ting 4 h. The primary components and content had no change. Infrar ed
spectro scopy proved that the prima ry g roups had no change , so the results suggested that the technique of su-
permicro-pulverization w as feasible at ex traction of poly saccharide fo rmU . pertusa. The technique can increa se
y ield a t simple conditions , and keep the prope rties of ulv an.
(本文编辑:张培新)
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