全 文 ：第 9卷第 1期
1 98 5年 3月
水 产 学 报
N O R J U人 L O F r工 SH E R工 O F C E S丑 N I人
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甲
9
,
No
.
1
M a r c h
,
1 98 5
铜藻的褐藻糖胶 、 褐藻淀粉
和褐藻胶的分离及提纯
王 作 芸 赵 学 武
(山东海洋学院生物系 )
提 要
本文研究了从铜藻中分离提取褐藻糖胶 、 褐藻淀粉和褐藻胶的方法。 用稀盐酸溶液加温
搅拌提取藻粉后 ,在提取液中含有褐藻糖胶和褐藻淀粉 , 可加乙醇至 50 男 和 80 形分别将其沉
淀出来 。 藻渣含有褐藻酸钠 , 可加温加碱而制备出 。 并用正交实验设计求出提取条件中的温
度 、 p H 和时间的最适配比。 对于褐藻糖胶的提取 , 以温度 7 o0 c 、 时间 2 小时和提 取液 p H 为
4 时最适 。 对于褐藻淀粉的提取 , 以温度 7少 O 、 时间 1 小时和提取液的 p H 为 2 时较优 。
本文还对粗褐藻糖胶和褐藻淀粉的提纯进行了研究 , 证明二者均可用酒精分级沉淀法处
理而得到纯品 ,不需要采用较复杂的季胺盐法和离子交换树脂法。
本工作证实铜藻是我国褐藻中含有三种多糖的较好藻种 , 从中可提褐藻糖胶 3 , 5 务 , 褐藻
淀粉 3 , 1终和褐藻酸钠 17 . 8 形。
马尾藻是我国产量最大的一属野生杂藻 , 其体内除含有在工业中有较广泛用途的褐
藻胶外 )还含有褐藻淀粉 ( L a m in 二二 ) 和褐藻糖胶 (几伪 id 血 ) 。 我们从铜藻中提取出的
褐藻淀粉硫酸酚 , 在药理和临床中均证实具有降低高血脂的疗效 〔 1 ,亡幻 。 褐藻糖胶对放射
性物质锻 . 。 和重金属有吸附能力 , 尤以对有毒金属铅和铜等吸附效应显著 上. 〕 。 铜藻中的
褐藻糖胶和褐藻胶的初步药理实验证明 ,其有减轻金属中毒症状的效用 。 迄今为止 ,我国
褐藻工业仅限于对褐藻胶的提取 。 因此 , 研究从褐藻中提取和分离粘多糖的方法 ,对其进
行综合利用 ,将提高褐藻的实用价值 ,降低藻源成本 ,对开展褐藻的利用有一定的价值 。
材料和分析方法
铜藻于 1 9 7 9年 3 月采自广东惠来县靖海镇海湾 , 晒干后 , 粉碎 ,经 60 目过筛 ,存放于
千燥处待用 。
经分析 ,所用铜藻粉的主要组成成分见表 1o
主要分析方法 : 褐藻糖胶测定用硫酸— 半胧氨酸法 ( L a洲恤 1 97 9 》川 ; 褐藻糖胶硫表 1 铜藻主要组成成分 (干重 )
成 分 水 分 灰 分 褐 藻 酸 褐 藻 淀 粉 褐 藻 糖 胶
含量 (绍 ) 扮 , 5 20 。 7 2 1 . 8 5 甲 1 6 , 1
2 7水 产 学 报 g卷
酸根的测定方法是先将褐藻糖胶用 I N盐酸回流水解 2 1小时 , 然后加 10 形氯化钡生成沉
淀 , 将沉淀在 3 。护C下灰化 1 小时 , 再在 6 0 0a C下灰化 1小时 ,称重并换算出硫酸根含量 ,
此值为水解硫酸根含量 ;将褐藻糖胶先灰化 , 然后按上述同样的硫酸钡重量法测出硫酸根
含量 ,此值为灰分硫酸根含量 , 褐藻淀粉测定用葡萄糖氧化酶法“ 二。 褐藻酸测定用硫酸和
9一氮杂药比色法 ,主要依照纪明候的方法 〔 , ,并参照 so u比 1 9 7 7 法 〔里 1〕 , 将硫酸试剂改为硫
酸一硼砂试剂 ,粘度 的测定用滚球式粘度计 ,温度 2扩 C , 10 % 水洛液 。
结 果 与 讨 论
( , ) 褐藻糖胶与褐藻淀粉的最适提取条件
提取条件的不同 ,不仅直接影响到产品的得率 ,而且对产品的质量和纯度也会产生一
定的影响 。 因此 , 对最适提取条件的确定极为重要 。 对粘多糖提取的较重要的影响因子
中 , 包括温度 、酸碱度 、时间以及藻粉与提取液的比例等。 在我们的预实验中 ,初步确定藻
粉与提取液之比为 1八 0 , 如果此比例太低 , 则提取后的溶液太浓 , 粘度过大 , 从而不便于
继续处理 ,如果比例太高 , 则提取的溶液水分占比例过高 , 从而增加了下步处理的工作量
和药品的消耗 ,所以将藻粉与提取液之比确定为 1 / 1。 是较合适的 。
提取方法是将 1 份藻粉加 10 份稀盐酸溶液 , 在恒温水浴上加热搅拌提取一 定 时 间
后 ,过滤 , 藻渣用于褐藻胶的提取 ,滤液加乙醇至 幼那 ( v/ 劝 , 离心 ( 2 0 0 0转 /分 ) , 沉淀为
粗褐藻糖胶 , 在上清液中继续加乙醇至 80 % ( v/ v) ,离心 , 沉淀为粗褐藻淀粉 。 主要提取
工艺流程如图 1 所示 。
滤 上 粗藻 液 清 沉 褐
粉 液 藻淀 淀
粉
粗 上藻 褐 沉 褐 清渣 藻 藻 液酸 淀 糖钠 胶
图 1 铜藻粘多糖的提取和分离步骤示意图。
为确定最适提取条件 ,采用 几 ( 2了 )正交试验设计表 (表 2 》 ,试验共重覆三次 。
表 2 褐藻粘多艳提取条件试验设计表
~采, ,不一~ 乏乏 时 间 (小时 ) 温 度〔℃ ) 提取液 p且 值人 B C
1 1 8 0 仑
2 2 7 0 4
1期 王作芸 、 赵学武 :铜藻的褐藻糖胶 、 褐藻淀粉和褐藻胶的分离及提纯
通过对试验结果的分析 ,对于粗褐藻糖胶的提取 , 以温度 7 0 0 , 时间 2 小时和提取液
的 pH 为 4 较好 , 粗褐藻糖胶的 PH 的凡 和凡 之差为 2 . 80 ,相差 4 . 81 % ,温度的凡与
无 , 相差 9 . 4 2另 , 时间凡 和 风 相差 4 . 48 拓 。 若以褐藻糖胶的主要成份— 岩藻糖的含量来计算 , 也同样表现出与粗褐藻糖胶相同的趋势 , 温度对岩藻糖提取的影响和对粗褐藻
糖胶相同 ,差别最显著 , 凡 与风 相差 8 . 10 另口且 的 凡 和 凡 相差 5 . 85 拓 , 时间的凡
和 凡 相差 4 . 13 % 。 对于褐藻淀粉的提取条件 , 以温度 7 0 . 0 , 时间 1 小时和提取液 p H
为 2 较优 , 温度的凡 和 凡 相差 1 . 25 形 。 p且 的 了 : 与 凡 相差 4 . 69 % , 时间的 凡 和
凡 相差 2 . 81 肠 。 · 详见表 3o
表 3 褐藻粘多搪提取条件分析表二卞乡兰圈罢咒巴一一 1 一一一- {一井` 卜牛一{一一立一卜弓华+ 共势卜契牛一一一二一一一一 {一一二一 {一牛一一…一一立一「二掣一卜婴上}一华`一一一止上一一一 }兰一一 }一牛一 {一一兰一卜二罕一!一塑一卜擎一一一一一 1 一一一一 J l一一生一…一一二` 「一一牛一 !一兰二一卜~兰竺一一…毕牛一— 卜一竺址刊一牛一阵一二一 {书鉴一 }一李塑一仁一李婴一一 , 启万一 .卜瓜溉一 {飞涂…呱淤 {一: 二一` ` 二二二一二二一粗 }— t 二一一 . }一— 卜一— 卜一~一一月糖 匕一兰一一 {一竺里二 L一竺里兰匕里巡生!一竺止一卜摆卜 {拭令一翼一 }减令 {岩 }— }一一 }— }一 {藻 }一少 , _ }一卫些 ~ 匕一些些 }二竺生 }一兰 i共弃二}书争…攫午「橇笋!褐 }一一一一二一一- }一一孟二奋一一阵一一二一一}一一` 止二一一 !藻 ! 犷 ` } , 价 」 , 。 } 只 二 , 1淀 l— 二二匕一一匕一二兰兰一 !一一一二士 ! 一二二一一 l粉 ! 二 -lx , { 。 . 0 7 } 一 0 . 1 , { 0 . 二 {
按葡萄糖含量计算
温度对铜藻的褐藻糖胶和褐藻淀粉提取的影响表现为 ,提取率均随温度提高而增加 ,
这一结果与 卫e r Civ aJ 等 。 ( 1 9 5 0 ) 〔1 0江和 B城k 等 ( 1 9 5 1 、 1 9 5 2 ) 〔 . , 7二对墨角藻属及海带属的
揭藻进行实验的结果相同 。 温度在 7。℃以上的提取率均高于 3护C以下的提取率。 p H对
铜藻褐藻糖胶提取的影响 , 表现为 p H 为 4 时的提取率高于 p H 为 2 时的提取率 , 但 B更a-
吹 等对墨角藻 尸 . 矶就二 l , : 的实验结果 ,证实在其它因子均相同的条件下 , p H 为 2 . 3
时的提取率高于 p H 为 4 , 5 时 ,这恰与本文用铜藻进行的实验结果相反 。 本文结果表明 ,
铜藻中的褐藻糖胶在 p H 4 条件下的溶解性比在 p H Z 条件下的要高 , 因此其在 p H 4 的提
水 产 学 报 9卷
取溶液中较易被提取出来 。 而墨角藻的褐藻糖胶的溶解特性则与铜藻的相反 , 故在 P H Z
的溶液中的提取率高于 p H 4 的溶液。 p H 对铜藻褐藻淀粉的提取的影响 , 和其它作者用
不同的褐藻所得的结果相同 , p H Z 条件下的提取率高于 p H 4 。 时间因子与提 取率的 关
系表现为 , 铜藻的褐藻淀粉的提取 ,在 1 小时后可能已接近平衡 ,继续增加提取时间 , 将不
再提高提取率 ,但对褐藻糖胶的提取 , 2 小时的提取率高于 1 小时 , 可能需要较长时间方
能将揭藻糖胶从藻粉中提取完全。 如 卫er 份 v aJ 等 「1 。〕 采用的提取时间是 20 小 时 , lB邸 k
等〔们在其它因子相同的条件下 , 对墨角藻褐藻糖胶的提取 , 时间为 1 5 小时的提 取 率为
7入 6% , 而时间减半为 7 . 5 小时的提取率为 67 . 8拓 , 由此可见经过 7 . 5 小时的提取仍未
达到平衡。 因此 ,对铜藻的褐藻糖胶的提取时间为 2 小时 ,可能仍太短 , 但由于考虑到延
长时间会引起褐藻淀粉和褐藻胶的水解 ,将导致后二者的提取率及产品质量的降低 , 因此
不宜采用更长的时间 。
(二 ) 褐藻糖胶和褐藻淀粉的提纯方法
以上分离出之褐藻糖胶和褐藻淀粉含有较多的杂质 , 需进一步提纯方能制备出适于
工业和医药用途的产品 。
褐藻糖胶的提纯方法 , 是将上述分离出的粗褐藻糖胶 20 克加 2 0 毫升水 ,溶解 12 小
时后 , 搅拌加入 80 毫升 4万 氯化钙 ,放置过夜 ,离心 ( 4 00 转 /分 ) , 弃去沉淀。 上清液分
为二份 ,一份加乙醇至 30 拓 ( v / v) ,放置 4 小时以上 , 离心弃去沉淀 , 在上清液中继续搅拌
加入 乙醇至 60 % (v / v) ,放置过夜 , 离心 ( 4 0 0 0转 /分 ) , 收集沉淀 ,用 95 终乙醇和无水乙醇
分别洗涤二次后 , 烘干得褐藻糖胶 3 . 81 克 ,主要流程如图 2 所示。 粗褐藻搪胶含岩藻糖
为 18 . 5形 , 提纯后含岩藻糖为 4 4 . 7拓 , 按岩藻糖计算 , 回收率为 92 . 1终 。 另一份上清液
加 50 毫升 5% -N 氯代十六烷毗陡 ( 以后简称 C
.
P
.
C )
, 形成白色沉淀物 , 离心后弃去上
清液 ,用 25 毫升 O . SM 氯化钙洗涤沉淀 , 然后加 1 50 毫升 3万 氯化钙 , 3 0 0 0转 /分离心 ,
将上部白色胶状物取走 , 小心倾倒出中部溶液 ,避免底部沉淀浮起进入中部溶液 , 在中部
之溶液中加入 3 0 毫升 90 % 乙醇 , 静置 4 小时后 , 离心弃去上清液 , 重用氯化钙溶解 , 再
加乙醇 60 % ( v / v) 处理两次 , 最后沉淀物用 %% 乙醇和无水 乙醇洗涤 , 干燥得褐藻糖胶
1
.
5 6 克 ,含岩褐糖 4 7 . 2% ,按岩藻糖计算其回收率为 3 9 . 8那 ,结果见表 4 。 褐藻糖胶的提
纯方法主要有二种 : 乙醇分级沉淀法和季胺盐类沉淀法伪了 , , 。 J ,用 0 . P . C 或十六烷三甲
基嗅化胺 ( C T A B )能与具有高分子的 电解质性质的褐藻糖胶产生沉淀 , 而将其分离提纯 。
因不同藻类的褐藻搪胶中的岩藻糖含量变化很大 , 因此难于 同其它作者进行不同方法的
提纯效率的对比 。但从我们对同一份粗褐藻糖胶提纯的结果 , 可以看出乙醇分级沉淀法回
表 4 用 C P C 法和酒精分级沉淀法提纯粗祠藻糖胶
提 纯 方 法 租 褐藻 搪 胶 提 纯 的 褐 藻 糖 胶
水 分 灰 分 岩藻塘 水 分 灰 分 岩藻楷 灰分 5 0 二水解 日0 夏 粘 度 得 率
(笼 ) (男 ) (万 ) (男 ) (写 ) (男 ) (男 ) (男 ) (厘泊 )
C r C 法 6 , 6 8 0 . 9 ] 8 。荟 7 . 2 盯 . 4 叮 . 2 2 1 。 8 8 0 。 8 6 。 6 3 9 ` 8
酒精分级沉淀法 6 . 6 80 。众 18 , 5 8 。 0 2 8 0 8 4 。 7 19 . 4 29 。 8 6 . 8 那 . 1
1期 王作芸 、 赵学武 :铜藻的褐藻糟胶 、褐藻淀粉和褐藻胶的分离及提纯
收率比较高 ,约大于 C . P . C 沉淀法的二倍多 。 尽管其纯度略比 C , P . O 法低 ,按岩藻搪
含量来计算约低 5% , 由于操作比较简便 ,减低因 C . P . C 的消耗的成本 , 并且得率较高 ,
因此 ,我们认为酒精分级沉淀法适于采用 。 此法的主要工艺流程如 图 2 所示 。
祖 粗 上 上 沉 褐糖 糖 清 清 淀 藻胶 胶 液 液 糖
溶 胶液
沉 沉 上
淀 淀 清
液
图 2 酒精分级沉淀法提纯粗褐藻糖胶示意图
褐藻淀粉的提纯方法 . 将粗褐藻淀粉 (淡褐色 , 含葡萄糖量 80 一 8 5% ) , 1 份 加 5倍
蒸馏水充分溶解后 ,搅拌加入乙醇至 60 拓 (可v) 静置过夜 , 3 0 0 0 转 /分离心弃去沉淀 , 在
上清液中继续加入 乙醇至 80 多 ( v /劝 , 2 0 0 0 转 /分离心 , 收集沉淀 , 用 95 % 乙醇和无水乙
醇洗涤后 , 60 “ C下烘于得褐藻淀粉其纯度按葡萄糖含量计算为 8 9一 91 % , 颜色为白色略
带淡黄 。 铜藻之褐藻淀粉系可溶性褐藻淀粉 , 从褐藻中提纯可溶性褐藻淀粉比较困难 , 如
lB 鱿k 等 1 9 5 1 的研究工作 亡. , , 将克劳氏海带 ( L 。仇俪 a 碗 a 比os 才。。匀 的可溶性褐藻淀粉粗
提取物用离子交换树脂 ( z e ) K a br 2 2 5 )法处理后 , 其纯度仍仅达到 76 . 6拓 , 灰分 1 . 3终 。
不同褐藻的褐藻淀粉之细微结构和理化性质存在一定的差异 。 因此尽管我们采用比离子
交换树脂法略较简单的酒精分级沉淀法对粗褐藻淀粉进行提纯 , 其纯度却高于用离子交
换树脂法提纯的克劳氏海带的褐藻淀粉的纯度 。 我们曾在预实验中将两种方法对铜藻的
褐藻淀粉的提纯进行过比较 , 二者比较相近 。 由于离子交换树脂繁杂 ,继续深入比较意义
不大 。 从铜藻中分离与提纯褐藻糖胶和褐藻淀粉的得率见表 5 。
表 5 从 10 克铜藻中提取揭藻枪胶和褐效淀粉得率*
提 取 物 } 干 重〔克 ) l 岩藻搪含量 〔万 ) } 葡萄糖含最 (万 )
粗褐藻糖胶
褐 藻 糖 胶
粗褐藻淀粉
褐 藻 淀 粉
14
。
2
6
.
6
3
.
82
3
.
1
1 2
.
7
44
,
7
8
`
3 1
90
.
5
得 率
62
.
6
阶 , 6
6 9
.
2
60
.
8
褐藻糖胶得率以岩藻搪的提取率计算 ,褐藻淀粉得率以葡萄搪计算
(三 ) 褐藻胶的分离和提纯
将提取褐藻淀粉和褐藻糖胶过滤后的藻渣 , 按提取开始时的干藻粉重量 ,加入 10 份
水和 12 拓的碳酸钠 ,在恒温水浴中 ( 7扩 C 士 I O C )搅拌消化 1 . 5 小时 , 然后再加 45 份水 , 充
分搅匀后 , 静置过夜 。 用虹吸法吸取上清液 ,在上清液中加硫酸将 p H 调至 2 , 静置 4 小
邓 . _水 产 学 报 r g卷
时 ,减压通过 1。。 目筛 ,将湿滤并加二倍量的医用乙醇 , 再加 ’ N 、 C O 。 调至 p R 二 7 , 抽滤 ,
干燥 , 即得到以钠盐形式存在的酸— 褐藻酸钠 。 由于褐藻酸钠是我国褐藻工业中的主要产品 , 已有完整和定型的制备工艺 ,实验室的小量提取分离方法和大型工业生产工艺差
别较大。 因此 , 本实验工作仅证实从铜藻中提取褐藻胶胶和褐藻淀粉仍可继续提取渴
酸钠 ,而关于其最适的分离和提纯条件 ,未进行深入探讨。
结 语
铜藻是我国野生的大型褐藻 , 从中可综合提取出褐藻糖胶 、 褐藻淀粉和褐藻胶 ,是我
国迄今为止所发现的同时含有较多的三种多糖的唯一藻源 ,有可能成为藻胶工业的藻种 。
将干铜藻粉在稀酸溶液中加温搅拌提取后 ,可将褐藻糖胶和褐藻淀粉提取出来 , 再加
乙醇至 50 终和 80 形就可先后将这二种物质沉淀出 。 褐藻糖胶的最 适提 取条件是 温度
70
O
C
, p H = 4 和时间 2 小时 , 褐藻沉淀的最适提取条件是温度 7扩 C , p H = 2 和时 间 1 小
时 。
粗褐藻糖胶和粗褐藻淀粉可用酒精分级沉淀法制得纯品 。 1 份粗褐藻糖胶溶于 10 份
水中 ,加 1 份 4肛 氯化钙溶液 ,离心后 , 上清液加 乙醇至 30 那和 60 终 , 弃去 30 % 乙醇浓度
之沉淀 , 收集 60 终之沉淀 , 即得纯褐藻搪胶 。 1 份粗褐藻淀粉溶入 5份水中 ,加 乙醇至 50 %
和 80 终 ,收集 80 拓 乙醇之沉淀 , 即得纯褐藻淀粉。
得率为 : 褐藻糖胶 (含岩藻糖 4 . 7环 ) 3 . 5终 ,褐藻淀粉 (含葡萄糖 91 蝎 ) 3 . 1% 和褐
藻酸钠 17 . 8形 。
参 考 文 献
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[ 7 〕 W . 人 , P 一 B 王哪k , 。七 a l , 19 6 2 . M a n吐 a 。七u 拐 o f a 了g a l e h e m i o a18 , I V , 丁」a b o r a t o r y 一 S e a I O i的认七i o n ( ) f
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B i o e h哪沈 a l m e t h o ds . 工石1一 156 . C姗 b 丫i d g o U n 宝v 。拍 l t y P 现的 ,
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1期 王作芸 、赵学武 :铜藻的褐藻糖胶 、 褐藻淀粉和褐藻胶的分离及提纯
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