全 文 ：第 32 卷第 4 期
2013 年 8 月
中 国 野 生 植 物 资 源
Chinese Wild Plant Ｒesources
Vol． 32 No． 4
Aug． 2013
收稿日期:2013 － 02 － 20
基金项目:国家“十二五”科技支撑计划(2012BAD32B06，2012BAD36B01) ;国家自然科学基金项目(31270624) ;北京市自然
科学基金项目(6122023)
作者简介:林雪娇(1990 － ) ，女(汉) ，硕士研究生，研究方向为植物多糖胶。
* 通讯作者:蒋建新，博士，教授。主要研究方向:林产化工及生物质能源。
doi:10． 3969 / j． issn． 1006 － 9690． 2013． 04． 005
皂荚半乳甘露聚糖胶分级醇沉及表征
林雪娇1，周自圆1，菅红磊1，章伟岸1，孙达峰2，张卫明2，蒋建新1*
(1．北京林业大学 材料科学与技术学院，北京 100083;2．南京野生植物综合利用研究院，江苏 南京 210042)
摘 要 使用不同浓度乙醇和异丙醇分别对皂荚半乳甘露聚糖胶水溶液进行分级沉降，沉淀物用凝胶渗透色谱
( GPC) 和高效液相色谱( HPLC) 等进行表征。结果表明，异丙醇可在较小浓度下更快沉降皂荚多糖胶，当异丙醇溶
液浓度为 28． 6% ( V /V) 时，沉淀物中半乳甘露聚糖浓度达到 12． 50% ( w /w) ;随着醇浓度上升，沉降组分半乳甘露
聚糖得率呈增加趋势，且在后期增加幅度最大，多糖最高得率可达 80%，纯化后皂荚多糖胶( GSG) 表现出较高的甘
露糖 /半乳糖( M/G) 之比值，在异丙醇沉降中表现更加明显( 低浓度的异丙醇达到最高的 M/G = 4． 1) ;低浓度醇沉
主要得到大分子组分，随乙醇浓度增加组分分子量明显降低，多糖胶更加均匀，而在异丙醇沉降后期均一性有所下
降。
关键词 皂荚;半乳甘露聚糖;乙醇;异丙醇;分级沉降;表征
中图分类号:TQ432． 9; Q539． 6 文献标识码:A 文章编号:1006 － 9690(2013)04 － 0020 － 04
Grading Alcohol Precipitation and Characterization of
Gleditsia sinensis Lam． Galactomannan Gum
Lin Xuejiao1，Zhou Ziyuan1，Jian Honglei1，Zhang Weian1，Sun Dafeng2，
Zhang Weiming2，Jiang Jianxin1*
(1． College of Material Science and Technology，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China;2．
Nanjing Institute for Comprehensive Utilization of Wild Plants，Nanjing 210042，China)
Abstract Gleditsia sinensis Lam． galactomannan (GSG)was precipitated using different concentrations
of ethanol and isopropanol． The sediments were then characterized by gel permeation chromatography
(GPC)and high performance liquid chromatography (HPLC)． Studies have shown that isopropanol can
precipitate GSG more quickly even at a relatively low concentration． Also higher concentration of isopro-
panol (28． 6%，V /V)leads to a high galactomannan concentration (up to 12． 50%，w /w)of the sedi-
ment． The galactomannan yield of sediment component has an increasing trend with increasing concentra-
tion of the two alcohols with the highest yield more than 80% ． Purified GSG shows a higher M /G ratio，
which perform more obviously in isopropanol (the highest M /G = 4． 1)． Precipitation by low concentra-
tion of alcohol obtains the macromolecular component． And the molecular weight decreases significantly
with the concentration of alcohol，at which time the polysaccharide is more uniform． Notably，the homo-
geneity of polysaccharide decreases in the isopropanol precipitation．
Key words Gleditsia sinensis Lam．;galactomannan gum;grading precipitation;ethanol;isopropanol;
characterization
皂荚(Gleditsia sinensis Lam．)为豆科苏木亚科
的多年生木本植物，可在多种环境条件下生长，在我
国河北、山东、福建、江苏、广东等地区分布广泛，并
作为天然植物应用于医药，食品和保健品［1 － 2］。皂
—02—
第 4 期 林雪娇，等:皂荚半乳甘露聚糖胶分级醇沉及表征
荚胶(GSG)是来自皂荚树的粘质物，主要成分为半
乳甘露聚糖，大量存在于胚乳中，通过进一步提纯制
粉可得到多糖胶产品［3］。半乳甘露聚糖结构为 β －
1，4 键连接的 D －甘露糖骨干以及 α － 1，6 糖苷键
连接在骨干的 D －半乳糖侧链［4 － 5］，由于其在相对
低浓度下可形成粘溶液的能力，且不受 pH 值、盐度
和热处理影响，作为增稠剂和稳定剂在食品、石油、
造纸和纺织等工业上有多种应用［6 － 7］。半乳甘露聚
糖的纯化可消除粗提样品中的杂质和内源性酶，改
善应用过程中质量的不稳定性。
皂荚多糖胶可通过醇等有机溶剂的沉降达到纯
化半乳甘露聚糖的目的，已有研究多集中于对半乳
甘露聚糖的一次性纯化 ［8 － 13］，却鲜有对沉降过程中
不同阶段所得多糖胶的表征。本研究对比了乙醇和
异丙醇两种溶剂对皂荚胶半乳甘露聚糖的纯化效
果，并使用不同浓度的醇，对沉降不同阶段得到的多
糖进行一系列表征［14 － 16］，了解其结构及大分子特性
等相关特征。
1 材料与方法
1． 1 材料和仪器
皂荚荚果由河北涉县供销社提供，使用手工剥
离得到种子;无水乙醇，异丙醇，98%浓硫酸，无水碳
酸钙，以上试剂均为分析纯，来自北京化工厂;磷酸
氢二钠，磷酸二氢钠，均为分析纯，来自中国医药集
团上海化学试剂公司。标准单糖包括 L － 阿拉伯
糖、D －葡萄糖、D －半乳糖、D －甘露糖、D －木糖，
购于美国 Sigma － Aldrich 公司;系列葡聚糖标准分
子量样品 DXT3k、DXT25k、DXT160k、DXT760k、
DXT1185k的平均分子量范围为 3． 6 × 103Da ～ 1． 2
× 106Da，均购自日本 TosoHaas公司。
Waters e2695 高效液相色谱仪，美国 Waters 公
司;SHJ － I水浴恒温磁力搅拌器，金坛市美特仪器
制造有限公司;HZ －9212S恒温振荡器，太仓市科教
器材厂;L － 550 台式低速大容量离心机，长沙市湘
仪仪器及仪器有限公司;格兰仕微波炉，广东格兰仕
微波炉电器制造有限公司;高速万能粉碎机，天津市
泰斯特仪器有限公司;立式压力蒸汽灭菌器，上海博
讯实业有限公司医疗设备厂。
1． 2 皂荚多糖胶的制备
使用烘烤法分离种子中的胚乳胶［17］。将一定
量种子放入微波炉中预处理一定时间，取出后使用
粉碎机击打，胚乳片由种皮和胚中分离，进一步粉碎
并通过 120 目筛(颗粒尺寸小于 0． 125 mm)。得到
淡黄色半乳甘露聚糖粉(简称多糖胶)应用于实验
中。
1． 3 皂荚多糖胶溶液的分级醇沉
一定量的多糖胶使用乙醇(异丙醇)分散后逐
渐加入强烈搅拌的去离子水中，在 80 ℃下磁力搅拌
0． 5 h水合，将样品配制为 0． 1%(w /w)干物质浓度
的溶液，冷却后离心取上清液用于醇沉。粗提液中
加入不同量的乙醇或异丙醇，一段时间后离心，得到
沉淀为分级醇沉后的多糖胶样品，分级醇沉流程如
图 1 所示。
图 1 皂荚多糖胶分级醇沉实验流程
1． 4 分级醇沉皂荚多糖胶单糖组成及得率测定
沉淀样品进行酸水解，加入 1 mL 72%的浓硫
酸，30 ℃水浴震荡预水解 1 h，随后加入去离子水稀
释到 4%硫酸浓度的溶液，121 ℃水解 1 h，中和水解
样品至中性。
使用 HPLC测定单糖组成并得出总糖量。将样
品稀释至适当浓度，通过 0． 22 μm 滤膜过滤。高效
液相色谱为 Waters 2695 HPLC 系统，配有 Aminex
HPX － 87P 柱(300 mm × 7． 8 mm，Bio － Ｒad)及
2414 ＲID 示差折光检测器。柱温 85 ℃，检测器温
度 35 ℃，进样量为 10 μL，流动相为双蒸水，流速
0． 6 mL /min。使用标准单糖包括 L －阿拉伯糖、D －
葡萄糖、D －半乳糖、D －甘露糖、D －木糖来校准柱。
称量各阶段沉淀重量，根据以下等式计算各得率。
醇沉组分质量百分比(%)=
组分 i湿重(g)
所有醇沉组分的总湿重(g)
× 100
半乳甘露聚糖浓度(%)=
组分 i中半乳甘露聚糖绝干重(g)
组分 I湿重
× 100
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中 国 野 生 植 物 资 源 第 32 卷
半乳甘露聚糖得率(%)=
组分 i中半乳甘露聚糖绝干重(g)
粗制多糖胶中总半乳甘露聚糖质量(g)
× 100
1． 5 分级醇沉皂荚多糖胶分子量分布测定
通过凝胶渗透色谱(GPC)分析醇沉组分的分子
量分布。GPC系统柱为 TSK PWXL 保护住、TSKgel
G6000 PWXL 和 TSKgel G3000 PWXL(TosoHaas) ，
并配有示差折光检测器。流动相为 0． 2 M、pH 6． 8
的磷酸盐缓冲液，流速为 0． 6 mL /min。将样品稀释
至 0． 1 g /L左右浓度，在进样前通过 0． 22 μm滤膜。
测定时柱温保持在 35 ℃。使用一系列平均分子量
为 3． 6 × 103 Da ～ 1． 2 × 106 Da的葡聚糖标准溶液校
正柱子。使用软件 Empower2(Waters)计算得到平
均分子量 Mw和 Mn。
2 结果与讨论
2． 1 分级醇沉质量百分比及沉淀中半乳甘露聚糖
含量
分别用不同浓度乙醇和异丙醇对皂荚胶进行分
级沉降，得到凝胶体状沉淀物。实验观察得出，两种
醇沉降皂荚多糖胶过程中，在醇的中间浓度分离出
沉淀最少，高浓度醇沉后液体呈白色浑浊状态，离心
后得到沉淀较多。如图 2 所示，半乳甘露聚糖在沉
淀物中的浓度随醇浓度提高而呈增加趋势，乙醇沉
淀物中半乳甘露聚糖浓度分别为 2． 48%，2． 97%，
3． 73%，而异丙醇沉淀物中半乳甘露聚糖浓度分别
为 2． 44%，3． 12%，12． 50%。异丙醇与乙醇相比，
可在较小浓度下更快沉降皂荚多糖胶。
图 2 醇沉浓度对组分质量百分比及
半乳甘露聚糖浓度的影响
2． 2 不同浓度醇分级沉淀所得半乳甘露聚糖得率
及单糖比
表 1 为不同浓度醇沉组分的半乳甘露聚糖得率
及单糖比。可以看出，对乙醇和异丙醇，半乳甘露聚
糖得率均随醇浓度的增加而增加，且沉降后期增加
幅度最大，最高可达 80%以上，而在各个阶段，异丙
醇较乙醇而言在较小浓度下仍有较大半乳甘露聚糖
得率。醇沉的皂荚胶(GSG)表现出较高 M/G值，可
能是由于小且高取代的分子具有更低 M/G 且更易
溶，在纯化过程中不易被醇沉降，这种情况在异丙醇
沉降中表现更加明显;而两种醇的第二阶段 M/G值
均小于粗制胶，可以认为粗制胶中的半纤维素(木
葡聚糖等)和果胶物质(阿拉伯聚糖，半乳聚糖和阿
拉伯半乳聚糖等)在第二阶段醇沉后浓缩，其总半
乳糖含量为半乳甘露聚糖链中的半乳糖和其他多糖
中半乳糖的总和，由此导致 M/G计算值的减少。
表 1 醇沉浓度对皂荚半乳甘露聚糖得率及 M/G比的影响
混合物分散液
醇浓度
半乳甘露聚糖
得率(%) SD
甘露糖 /半乳糖
(M/G)比值 SD
粗制胶 86． 3 6． 0 3． 0 0． 3
23． 1%乙醇 9． 7 1． 0 3． 3 0． 1
28． 6%乙醇 12． 6 2． 2 2． 3 0． 9
33． 3%乙醇 81． 7 0． 4 3． 1 0． 0
16． 7%异丙醇 16． 9 0． 3 4． 1 0． 2
23． 1%异丙醇 20． 1 0． 6 2． 0 0． 3
28． 6%异丙醇 81． 3 3． 0 3． 4 0． 1
2． 3 分级醇沉皂荚胶分子量
在半乳甘露聚糖溶液中加入与溶剂水互溶的醇
溶液，可改变溶剂的极性(极性大小:水 ＞乙醇 ＞异
丙醇) ，从而改变多糖的溶解度，使其从溶液中析
出。而加入不同浓度的醇分级沉降，可得到有差异
的纯化半乳甘露聚糖，其中分子量大小是醇沉的重
要依据之一。
醇沉过程中，重均分子量(Mw)和数均分子量
(Mn)的变化如图 3 和图 4。在乙醇和异丙醇沉降纯
化的过程中，皂荚胶 Mw 和 Mn 均随醇浓度的增加逐
渐下降，低浓度醇沉组分 Mw 和 Mn 均显著高于粗制
胶，随后有明显降低，可解释为多糖分子量越大，其
极性越低，使得最初醇沉得到绝大部分大分子，而较
小分子量的多糖极性较大，其水溶性更好，需要更高
浓度的醇沉。此外，对比两种醇的分级沉降结果，异
丙醇由于极性小于乙醇，较乙醇可更快沉降多糖，大
分子多糖在更低浓度下即可沉降。而异丙醇沉降的
多糖分子量随后出现降低后略有上升的趋势，可能
是由于异丙醇沉降过程中溶液的均匀性较差，受到
微量杂质的影响。
多分散指数(P i = Mw /Mn)与多糖的均匀性相
关，粗制胶多分散指数较高，表明有广泛的分子量分
布(图 5)。在乙醇沉降过程中多分散指数呈轻微下
降趋势，表示纯化样品的均一稳定趋势;在异丙醇沉
降过程中多分散指数先显著下降后上升，表明较高
浓度异丙醇纯化样品会造成均一性下降。
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第 4 期 林雪娇，等:皂荚半乳甘露聚糖胶分级醇沉及表征
图 3 乙醇沉降皂荚多糖胶分子量和多分散指数 Pi 的变化
图 4 异丙醇沉降皂荚多糖胶分子量和多分散指数 Pi 的变化
图 5 粗皂荚多糖胶的分子量分布
3 结 论
通过对乙醇和异丙醇分级沉降皂荚多糖胶的研
究，分别表征了两种醇在不同浓度条件下的纯化效
果。异丙醇可在较小浓度下更快沉降皂荚胶，且在
高浓度醇沉后沉淀物中半乳甘露聚糖浓度可达
12． 50%;随着醇浓度上升，在不同阶段的沉降组分
半乳甘露聚糖得率为增加趋势，且沉降后期增加幅
度最大，最高得率可达 80%，纯化后皂荚胶(GSG)
表现出较高 M/G值，在异丙醇沉降中表现更加明显
(低浓度最高 M/G = 4． 1) ;低浓度醇沉主要得到大
分子组分，随后随醇浓度增加分子量有明显降低，所
得多糖胶更加均匀，而在异丙醇沉降后期会出现均
一性下降情况。
对于皂荚半乳甘露聚糖的分级醇沉可以获得不
同产率、组成及分子量分布的组分，从而得到不同生
理活性的纯化产物，对这一过程的良好控制可以更
高效纯化多糖并减少糖的损失，根据生产中实际需
求调整醇的用量，节约成本，为皂荚多糖胶的应用提
供更加广泛的前景。
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