全 文 ： 第 26 卷 第 1期2006年 2 月 湛江海洋大学学报Journal of Zhanjiang Ocean University Vol.26 No.1Feb 2006
总状蕨藻多糖提取工艺的研究
邵海艳 , 吉宏武 , 章超桦
(广东海洋大学食品科技学院 ,广东湛江 524025)
收稿日期:2005-09-05
基金项目:广东省自然科学基金团队项目[ 039213(2003)]
作者简介:邵海艳(1976—),女 ,在读硕士研究生 ,研究方向为海藻活性化学成分高值化利用。
通讯作者:吉宏武(1962—),男 ,博士 ,副教授 ,主要从事南海海藻活性化学成分及其高值化利用研究。
摘 要:采用酶法提取与热水抽提相结合的方法研究了总状蕨藻多糖的提取工艺 , 结果显示 , 采用固液质量比 1∶
10 ,蛋白酶用量 136.5 U g , 于 60℃下酶法提取 2.5 h后 , 再将固液质量比调至 1∶20 , 在温度 95 ℃条件下继续进行热
水提取 2.5 h , 多糖得率为 6.7%, 比单用热水提取法提高了 131.0%。
关键词:总状蕨藻;多糖;提取工艺
中图分类号:TS201.1 文献标识码:A 文章编号:1007-7995(2006)01-0045-04
Extraction Technology of Polysaccharide from Carlerpa racemasa
SHAO Hai-yan , JI Hong-wu , ZHANG Chao-hua
(School of Food Science and Technology , Guangdong Ocean University , Zhanjiang 524025 , China)
Abstract:The extraction technology of the polysaccharide from Carlerpa racemasa was studied with the combi-
nation of hot-water and enzyme method.The results indicated as follows:take the solid liquid ratio 1:10 ,
enzyme concentration 136.5U g , hydrolysis temperature 60℃, enzymatic hydrolysis time 2.5 h , then adjust
the solid liquid ratio 1:20 , extracting under 95 ℃ for 2.5 h.Under this condition , the yield of polysaccharide
was 6.7%, which was higher than that of hot water extraction by 131.0%.
Keywords:Carlerpa racemasa;polysaccharide;extraction technology
由于生态环境与陆地生物迥异 ,海洋生物中蕴
藏着大量结构独特的活性物质 ,海洋天然产物成为
目前药物化学研究中较活跃的领域之一 。硫酸多糖
是海藻最主要的化学成分 ,具有抗肿瘤 、抗病毒等多
种生理活性 ,但至目前为止研究的对象主要是红藻
与褐藻 ,对于绿藻硫酸多糖的研究较少[ 1] 。总状蕨
藻(Carlerpa racemasa)属绿藻门(chlorophyta)蕨藻科
植物 ,是世界性的热带性藻类 ,广泛分布于我国的海
南 、广东 、台湾和日本 ,马来半岛等地[ 2] ,产量高 ,但
目前尚未得到充分利用。总状蕨藻的主要成分是多
糖与蛋白质 ,有关总状蕨藻这两类成分的研究国内
外文献尚罕见报道。笔者近年对其基本成分进行了
分析 ,对其主要成分 ———硫酸多糖的提取与活性进
行了研究 ,本文对总状蕨藻多糖的提取工艺进行了
初步研究 ,以期为总状蕨藻的高值化利用提供参考。
1 材料和方法
1.1 材料
总状蕨藻 Carlerpa racemasa , 采自湛江海域;苯
酚 、浓硫酸等试剂 ,均为分析纯;中性蛋白酶 ,由诺维
信公司提供 。
1.2 方法
1.2.1 多糖提取 工艺路线[ 3] 。海藻预处理※搅
拌提取※冷却※过滤 ※真空浓缩※离心 ※透析※
Sevage法去蛋白质※沉淀※离心※冷冻干燥 ※产
品。
主要工序。海藻预处理:总状蕨藻经流水多次
反复冲洗泥沙 、杂物 ,置太阳下暴晒至干 ,50 ℃烤箱
中烘干后粉碎 ,干燥保存备用;过滤与浓缩:提取液
经粗滤后上清液真空浓缩至 1 4体积 ,浓缩液离心 ,
上清液于蒸馏水中透析;Sevage法去蛋白:透析后的
液体经 Sevage 试剂去蛋白质后 , 加入 3 倍体积的
95%酒精 ,离心 ,所得沉淀冷冻干燥 ,即得总状蕨藻
多糖粗品 。
1.2.2 分析检验
1.2.2.1 粗多糖[ 4] 本实验样品经浸提后 ,离心过
滤 ,测上层清液体积 ,充分摇匀 ,然后取部分清液测
多糖浓度 。
1.2.2.2 苯酚 —硫酸法[ 5] 测定多糖浓度 准确称
取标准葡萄糖 40 mg ,用 400 mL双蒸水溶解 ,定容到
500 mL ,分别吸取 0.25 、0.50 、0.75 、1.0 、1.25 、1.50 、
1.75 mL ,各以双蒸水补至 2.0 mL。然后加入体积分
数10%苯酚 1 mL及浓硫酸 5.0 mL ,静止 10 min ,摇
匀 ,室温下放置 20 min ,于分光光度计上测定 490 nm
处光密度值 ,以 2.0 mL双蒸水按同样操作作为空白
对照。根据吸光度值和相应浓度 ,标准曲线回归方
程为:C=0.156A-0.001 8 , R 2 =0.999 5。样品液
20倍稀释后 ,取 2 mL 按上述步骤操作测光密度值 ,
参照标准曲线计算多糖浓度。
1.2.2.3 多糖得率[ 4] 用苯酚硫酸法测得多糖浓
度后 ,以多糖浓度乘以清液总体积 ,得到总糖含量 ,
它与所加总状蕨藻样品的比值即为多糖得率 。
1.2.2.4 紫外光谱分析 将提取液在 200 ～ 400 nm
区间扫描 。
2 结果与分析
2.1 热水浸提
2.1.1 提取温度对多糖得率的影响 固液质量比
1∶20 ,浸提时间为 2 h ,在不同温度下 ,样品浸提一
次 ,根据多糖得率选择最佳浸提温度 ,结果见图 1。
由图 1可见 ,随着温度的升高 ,多糖得率逐渐增大 ,
当温度从 80 ℃上升至 90 ℃时 ,多糖得率快速提高 ,
这与周峙文的结果类似[ 6] ,这可能是藻体组织在温
度达到 90 ℃时出现比较彻底的破坏的缘故 , 90 ℃
后多糖得率变化不大 ,所以 90 ℃为最佳提取温度 。
图 1 温度 、时间和固液比对总状蕨藻多糖得率的影响
Fig.1 Effects of extraction temperature , time and the ratio
(solid liquid)on the yield of polysaccharide
2.1.2 提取时间对多糖得率的影响 在固液质量
比为 1∶20 ,提取温度 90℃不变的条件下 ,样品浸提
一次 ,比较不同时间对多糖得率的影响 ,确定最佳浸
提时间 ,结果如图 1所示 。由图 1可见 ,随着时间的
延长 ,多糖得率逐渐增加 ,但 6 h 以后 ,多糖得率变
化不大 ,浸提时间过长 ,实际生产中会导致生产周期
的延长 ,提高成本 ,所以选 6 h为最佳提取时间。
2.1.3 固液质量比对多糖得率的影响 在上述实
验确定的时间6 h及温度 90 ℃下 ,对样品选择不同
的固液质量比 ,比较其对多糖得率的影响 ,确定最佳
固液质量比 ,结果如图 1所示 。由图 1可见 ,随着固
液质量比增加 ,多糖得率也升高 ,但由于在实际生产
中 ,过大的固液质量比会增加设备体积及其能量消
耗 ,延长生产周期 。虽然能提高产品得率 ,但生产成
本会大大提高。且当固液质量比超过 1∶15时 ,多糖
得率变化不大 ,所以采用固液质量比 1∶15。
2.1.4 总状蕨藻多糖热水提取工艺优化 在热水
提取单因素研究结果的基础上 ,采用 L9(33)正交方
法对总状蕨藻多糖的热水提取工艺参数进行优化 ,
正交实验因素水平及实验结果与分析分别见表 1与
表 2。
表 1 正交实验因素水平表
Tab.1 The orthogonal table of factors and levels
水平 温度 ℃
A
时间 h
B
固液质量比
C
1 85 5 1∶10
2 90 6 1∶15
3 95 7 1∶20
46 湛江 海 洋 大 学 学 报 第 26 卷
表 2 正交实验结果
Tab.2 Results of the orthogonal experiment
试验号 A B C 多糖得率 %
1 1 1 1 1.50
2 1 2 2 1.51
3 1 3 3 1.86
4 2 1 2 1.67
5 2 2 3 2.42
6 2 3 1 1.41
7 3 1 3 2.58
8 3 2 1 1.57
9 3 3 2 2.18
K 1 4.87 5.75 4.48
K 2 5.50 5.50 5.36
K 3 6.33 5.45 6.86
k1 1.62 1.92 1.49
k2 1.83 1.83 1.79
k3 2.11 1.82 2.29
R 0.49 0.10 0.80
由极差分析的结果可知 ,上述三因素对总状蕨
藻多糖得率的影响程度依次为:固液质量比>温度
>时间 。正交优化条件为 C3A3B1 ,即总状蕨藻水提
法的最佳工艺参数为浸提温度 95 ℃,浸提时间5 h ,
固液质量比1∶20 ,在9组试验中没有此条件 ,因此在
相同条件下重做试验 ,总状蕨藻多糖得率为 2.9%。
2.2 酶解浸提实验
2.2.1 时间对多糖得率的影响 在固液质量比为
1∶10 ,中性蛋白酶加酶量为 136.7 U g 、提取温度为
50 ℃,在不同时间下浸提一次 ,比较不同时间对多糖
得率的影响 ,选择最佳浸提时间。结果如图2所示。
图 2 时间 、温度和酶量对总状蕨藻多糖得率的影响
Fig.2 The effects of extraction time , temperature and enzxme
quantity on the yield of polysaccharide
由图 2可知 ,随着浸提时间的延长 ,多糖得率逐
渐增加 ,但 2.5 h以后 ,多糖得率基本不变 ,所以 2.5
h为最佳提取时间。
2.2.2 温度对多糖提取的影响 在固液质量比为
1∶10 ,浸提时间2.5 h ,酶用量 136.7 U g ,在不同温度
下浸提 1次 ,结果如图 2所示。
由图 2可知 , 40 ～ 60 ℃时 ,随着温度的升高 ,多
糖得率逐渐提高 ,但 60 ℃以后 ,多糖得率开始下降 ,
这是由于温度升高酶开始失去活性所致 ,所以 60℃
为最佳酶提温度。
2.2.3 酶用量对多糖提取的影响 固液质量比
1∶10 ,60 ℃不变 ,浸提时间 2.5 h ,在不同酶用量下浸
提 1次 ,比较不同酶用量对多糖得率的影响 ,结果如
图 2所示 。
由图2可见 ,加酶量在81.9 U g 以后 ,多糖得率
变化不大 ,因此最佳酶用量为 81.9 U g 。
2.2.4 总状蕨藻多糖酶解提取工艺优化 根据酶
法提取的单因素实验结果 ,按 L9(33)正交表设计实
验对酶法提取的工艺参数进行优化。正交实验因素
水平设计与实验结果与分析分别如表 3与表 4 所
示 。
由极差分析的结果可知 ,上述三因素对酶法提
取多糖的影响程度为:A>B>C ,正交优化条件为
A 3B2C2 ,即酶用量 136.5 U g ,浸提温度 60 ℃,时间
2.5 h。酶法提取的最佳工艺条件结合热水提取即
固液质量比 1∶10 ,蛋白酶用量 136.5 U g , 60 ℃浸提
2.5 h后 ,调固液质量比 1∶20 ,温度 95 ℃,浸提时间
2.5 h ,多糖得率为 6.7%,比单用热水提取 ,多糖的
得率提高了 131.0%。
2.3 紫外扫瞄光谱
图 3为典型的多糖图谱 ,并且酶法结合热水提
取比单纯热水提取的多糖提取液中 280 nm 处蛋白
质吸收峰明显降低 ,表明酶法提取不断提高了多糖
的得率 ,还除去了提取液中大量蛋白质 ,简化了后续
纯化工艺中脱蛋白的过程。
表 3 正交实验因素水平
Tab.3 The orthogonal table of factors and levels
水平 酶用量 (U·g
-1)
A
温度 ℃
B
时间 h
C
1 27.3 55 2.0
2 81.9 60 2.5
3 136.5 65 3.0
47第 1 期 邵海艳等:总状蕨藻多糖提取工艺的研究
表 4 正交实验结果
Tab.4 Results of the orthogonal experiment
试验号 A B C 多糖得率 %
1 1 1 1 1.60
2 1 2 2 1.69
3 1 3 3 1.38
4 2 1 2 2.28
5 2 2 3 2.79
6 2 3 1 1.97
7 3 1 3 2.77
8 3 2 1 2.81
9 3 3 2 3.04
K 1 4.68 6.65 6.37
K 2 7.04 7.29 7.01
K 3 8.62 6.39 6.95
k1 1.56 2.22 2.12
k2 2.35 2.43 2.34
k3 2.87 2.13 2.32
R 1.31 0.30 0.22
图 3 多糖紫外扫描图谱
Fig.3 UV Spectrum of polysaccharide
3 小结
用酶法提取与热水抽提相结合的方法提取总状
蕨藻多糖不仅能获得较高的多糖得率 ,而且能克服
酸法或碱法提取海藻多糖时多糖硫酸基破坏严重 、
多糖生物活性降低等缺点[ 6] ,同时还能够简化脱蛋
白与脱色等过程 ,是一种值得推广的多糖提取方法。
酶法提取与热水抽提相结合提取总状蕨藻多糖
的工艺参数为:固液质量比 1∶10 ,蛋白酶用量 136.5
U g ,60 ℃酶法提取 2.5 h后 ,再将固液质量比调至
1∶20 ,在温度 95 ℃条件下继续进行热水提取 2.5 h ,
多糖得率为 6.7%,比单纯热水提取时的多糖得率
提高了 131.0%。
参 考 文 献
[ 1] 白日霞 ,田文杰 ,郭全 ,等.绿海藻中性多糖的提取和结构研究
[ J] .高师理科学刊 , 1998 , 18(4):40-42.
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48 湛江 海 洋 大 学 学 报 第 26 卷