全 文 ：Science and Technology of Food Industry 研究与探讨
2015年第20期
梁山慈竹（Dendrocalamus farinosus）竹秆
水溶性多糖的分离提取及结构分析
姚 曦，岳永德，汤 锋*
（国际竹藤中心，北京 100102）
摘 要：采用高效离子色谱法、凝胶色谱法分析了梁山慈竹竹秆多糖组成及分子量分布，结合傅立叶红外光谱、核磁
波谱和热稳定性分析探讨了该多糖结构及性质。结果表明：水解后竹秆多糖组成是葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖和
甘露糖，相对含量分别为40.57%、21.88%、19.89%、17.5%和0.15%。多糖的重均相对分子量Mw为16900 u，多分散性系
数D（Mw/Mn）为1.33。该多糖具有典型多糖特征吸收峰，为吡喃型酸性多糖。热稳定性分析表明BCP在240 ℃开始发生
降解，500 ℃基本结束。
关键词：梁山慈竹，竹秆，多糖，结构分析
Extraction and structure analysis on polysaccharide of
Dendrocalamus farinosus culm
YAO Xi，YUE Yong-de，TANG Feng*
（International Centre for Bamboo and Rattan，Beijing 100102，China）
Abstract：The polysacchride was extracted from Dendrocalamus farinosus culms with hot water，and precipitated
by ethanol. The polysacchride was composed of glucose，arabinose，xylose，galactose and mannose with the
contents of 40.57%，21.88%，19.89%，17.5% and 0.15% respectively by high performance ion chromatography
（HPIC）. The average molecular weights（Mw） of the polysacchride was 16900 u and the polydispersity was 1.33.
Infrared spectrogram showed that the polysacchride had the characteristic absorption peak of polysaccharides.
1HNMR and 13CNMR indicated that its main chains were composed of β -pyranglycoside linkage. Thermal
analysis showed that the polysacchride fraction began to degrade at 240 ℃ and the degradation ended at
500 ℃.
Key words：Dendrocalamus farinosus；bamboo culm；polysaccharides；structural analysis
中图分类号：TS207.3 文献标识码：A 文 章 编 号：1002-0306（2015）20-0120-04
doi：10.13386/j.issn1002-0306.2015.20.016
收稿日期：2015－03－09
作者简介：姚曦（1981-），男，博士，助理研究员，研究方向：植物化学、食品分析，E-mail：yaoxi@icbr.ac.cn。
* 通讯作者：汤锋（1969-），男，博士，教授，研究方向：植物化学、生物农药，E-mail：fengtang@icbr.ac.cn。
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（2012BAD23B03）。
现代研究表明，竹提取物具有良好的抗菌、抗氧
化、抗衰老等功效，竹类资源的研究和利用正方兴未
艾。在众多活性组分中，竹多糖是竹子中除黄酮类物
质外一类重要地具有较好生物活性的大分子物质。
从20世纪60年代起日本有学者就对竹叶多糖开展了
相关研究，证实了竹叶多糖药用功效[1]。近年来，研究
者们在竹多糖的提取分离 [2-5]、多糖纯化 [6-7]、组分分
析[8-9]等方面取得了不少进展，在生物活性方面，竹多
糖在增强机体免疫功能及抗肿瘤作用[10-11]、抗氧化功
效[12-13]、抗疲劳作用[14]、降血糖作用 [15]、保肝护肝 [16]等
方面也显示出良好的活性。在其他类植物多糖结构
研究中应用较多的红外光谱（IR）[17]、核磁共振波谱
（NMR）[18]等技术手段未见在竹叶多糖研究中有应用
报道，关于竹多糖的结构分析仍处于空白，这也是与
其他植物性多糖研究差距较大的地方。因此本文以
梁山慈竹竹秆多糖（Bamboo culm polysacchride，BCP）
为原料，分析其多糖组成、相对分子量及分布情况，
结合红外光谱（FT-IR）和核磁共振（NMR）等手段对
其进行结构表征，并考察BCP的热稳定性，为加强竹
多糖的基础研究以及产品开发提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
梁山慈竹（D.farinosus）竹秆 样品于2010年5月
采自于四川宜宾世纪竹种园。将采集的竹材，自然条
件下于通风处室内阴干。将各竹秆切成约3 cm×2 cm
长小块，用电动粉碎机加工成粉末，过60目筛，收集
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研究与探讨
2015年第20期
Vol . 36 , No . 20 , 2015
图2 HPGPC分析图谱
Fig.2 HPGPC analysis
注：a：单糖标准品；b：慈竹BCP。
时间（min）
9.6 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.2
90.0
75.0
62.5
50.0
37.5
25.0
12.5
0.0
nC
阿拉伯糖
a
半乳糖
葡萄糖
木糖
甘露糖
9.6 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.2
75.0
62.5
50.0
37.5
25.0
12.5
0.0
nC
阿拉伯糖
b
半乳糖
葡萄糖
木糖
甘露糖
时间（min）
备用；单糖对照品（L-阿拉伯糖、L-葡萄糖、L-半乳
糖、D-甘露糖、D-木糖） 美国Sigma公司；其他试
剂 均为分析纯。
BP-221S电子天平（d=0.1 mg） 德国Sartorius公
司；EYELAN-1000旋转蒸发仪 日本EYELA公司；
LABCONCO Free Zone冷冻干燥仪 美国LABCONCO
公司；ICS3000高离子色谱仪 配备脉冲安培检测器
（PAD）及糖分析专用离子交换分析柱（PA-1，4×
250 mm），美国Dionex公司；Q500热重分析仪 美国
TA公司；Nexus傅立叶红外光谱仪 美国Nicolet公司；
Bruker AV300核磁共振波谱仪 德国Bruker公司。
1.2 实验方法
1.2.1 竹秆多糖制备
1.2.1.1 竹秆多糖的提取 准确称取10 g竹秆粉末
于具塞三角瓶中，以料液比1 ∶25，加入250 mL蒸馏
水，于80 ℃下搅拌3 h。浸提液抽滤后浓缩滤液至
100 mL。用80%乙醇沉淀过夜，4倍体积的Sevag试剂
除蛋白，摇匀后以5000 r/min转速离心5 min，将沉淀
冻干即得到竹秆多糖BCP。
1.2.1.2 竹秆多糖的水解[19] 取0.005 g多糖固体于
棕色小瓶中，加入0.125 mL 72% H2SO4，1.35 mL超纯
水；置于105 ℃烘箱中2.5 h（每30 min摇晃一次）。冷
却，将样品溶液稀释50倍后，过0.22 μm亲水性滤头，
滤除不溶物，再取1.5 mL于进样瓶中，待分析。
1.2.2 分子量测定 BCP的分子量测定采用高效凝
胶色谱法（HPGPC）[20]。具体分析条件如下：Aguagel-
OH（300 mm×7.5 mm，8 μm）色谱柱，示差检测器（RID），
淋洗液为含有0.02 mol/L氯化钠的5 mmol/L磷酸钠缓
冲液，pH为7.5，流速为0.5 mL/min，温度为30 ℃，样
品浓度为0.1%，以已知分子量多糖标准品的保留时
间做标准曲线来计算多糖样品的分子量水平。
1.2.3 单糖组成分析 采用高效凝胶渗透色谱法
（HPGPC）[21]分析。淋洗液浓度为18 mmol/L NaOH并
柱后加碱0.3 mol/L NaOH，流速为0.5 mL/min，分析
时间为45 min，然后用0.2 mol/L NaOH冲洗色谱柱
10 min，再用18 mmol/L NaOH以相同流速平衡色谱
柱10 min。得到的色谱图与标准单糖的保留时间进
行定性，外标法计算糖含量。
1.2.4 红外光谱（FT-IR）分析[22] 将BCP样品以1∶100
比例同溴化钾混合后，在玛瑙研钵中磨至约200目粉
末，在红外压片机上制成透明薄片，采用红外光谱仪
配备DTGS（氘化硫三肽）热电检测器分析。扫描波长
范围为4000~400 cm-1，共扫描64次，分辨率为2 cm-1。
以纯溴化钾得到的红外光谱图作为背景。
1.2.5 核磁共振波谱（NMR）分析[23] BCP样品用1 mL
重水（D2O）溶解后在核磁共振仪上进行1H-NMR和
13C-NMR分析，以四甲基硅烷（TMS）为内标物。核磁
条件为氢谱（1H-NMR）：脉冲程序（PULPROG）：zg；驰
豫延迟（D1）：2.00000000 sec；采样通道 1H高功率
90 °脉宽（P1）：4.00 usec。碳谱（13C-NMR）：脉冲程序
（PULPROG）：zgdc；驰豫延迟（D1）：2.00000000 sec；
采样通道1H高功率 90 °脉宽（P1）：3.00 usec。
1.2.6 热稳定性分析 [22] BCP样品的热重（TGA）分
析采用同步热分析仪测定。将10 mg样品置于铝坩锅
中，在氮气的环境下，以10 ℃/min的加热速度从室温
加热到600 ℃，连续记录样品的质量变化和放热数据
而获得样品的热稳定性数据。
2 结果与分析
2.1 得率及性状
经醇沉、离心冷冻干燥后，最终得到粗多糖98 mg，
即梁山慈竹BCP含量为9.8 mg/g。其基本性状为：深红
褐色，易溶于水、酸、碱等无机溶液；难溶于无水乙
醇、丙酮等有机溶剂。其溶液呈中性，pH=7.0。
2.2 分子量大小及分布
多糖样品的分子量由凝胶色谱仪在水相中测
定。由结果知BCP样品的重均相对分子量Mw为16900 u，
数均相对分子量Mn为12700 u，峰位分子量Mp为
5503.5 u，多分散度D（Mw/Mn）为1.33。
2.3 单糖组成分析
图1 梁山慈竹BCP的分子量分布图
Fig.1 Molecular weights distribution curves of
D.farinosus’culm polysaccharides
Molar mass[D]
1e1 1e2 1e3 1e4 1e5
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
W（
lo
g
M）
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Science and Technology of Food Industry 研究与探讨
2015年第20期
图2（a）为5种单糖标准品色谱图，图2（b）为梁山慈
竹BCP水解后离子色谱图。根据相应单糖标准样品的
相对保留时间进行定性，根据面积归一化法计算各种
单糖的含量占样品中总多糖量的百分比来定量，峰面
积之比=质量比。由图2可知，梁山慈竹竹秆水溶性多糖
由5种主要单糖组成的杂多糖，依次为阿拉伯糖（Ara）
21.88%、半乳糖（Gal）17.5%、葡萄糖（Glu）40.57%、木
糖（Xyl）19.89%以及极少量的甘露糖（Man）0.15%。
2.4 红外光谱（FT-IR）分析
从红外光谱图上看（图3），BCP组分中含有的结
构和基团及其特征吸收有：3423.5 cm-1处出现一个
宽峰，是多糖羟基（O-H）的伸缩振动峰，表明多糖存
在分子内的氢键；2929.0 cm-1处为一个弱的糖类
亚甲基（C-H）的伸缩振动峰，也是糖类的特征峰；
2361.3 cm-1处所形成的峰可能为结晶水结构形成的
峰；1646.5 cm-1和1079.9 cm-1处的吸收峰则说明有羧
酸的存在，可能为C=O的非对称伸缩振动；1419.1 cm-1
和1325.1 cm-1处是由多糖C-H的变角振动引起的；
1200~1100 cm-1的吸收峰为吡喃糖特征吸收峰，醚键
（C-O-C）和羟基的吸收峰；1024.9 cm-1处的强吸收则
是葡萄糖的特征吸收。950~1250 cm-1有强吸收峰，说
明多糖组成是吡喃型，且含羧基，证明为酸性多糖。
在460~670 cm-1间有一特征峰为对称环伸缩振动引
起的。1700~1750 cm-1处没有特征吸收峰的存在证明
样品中不含糖醛酸。红外光谱未见1616 cm-1的-NH2
和-NH3的特征吸收峰，说明了不含蛋白多糖。在
（817±70）cm-1处无吸收峰，表明不含酮糖[23]。
2.5 核磁共振波谱分析
在BCP组分的13C核磁共振谱图如图4所示。从其
碳谱可以看出，五个主信号δ102.08（C-1），δ75.98（C-
4）、δ74.52（C-3）、δ73.06（C-2）和δ63.21 ppm（C-5）来
自（1→4）木聚糖主链上的吡喃木糖基单元，另外一
些较弱的信号δ86.37 ppm、δ78.40 ppm、δ73.48 ppm、
δ72.25 ppm、δ59.68 ppm来源于阿拉伯糖单元。
δ18 ppm附近未出现碳信号，说明该多糖中不含
鼠李糖，与2.3中单糖组成分析一致。1HNMR谱可用
于确定多糖中糖残基的糖苷键构型。一般来说，呋喃
型阿拉伯糖单元特征峰在δ5.2~5.4 ppm区间出现，而
吡喃型木糖单元特征峰在δ4.4~4.7 ppm出现。BCP组
分的1H核磁共振谱图被记录并显示如图5所示。在
δ5.1有一较弱信号，而在C1上的质子H1的强吸收峰
在δ4.61，说明竹秆多糖符合吡喃型木糖单元特征，也
与红外分析结果一致。主要信号分别为δ4.15、δ3.79、
δ3.48、δ3.22、δ3.09、δ3.00 ppm来自未取代的（1→4）-
β-D-木糖单元。
2.6 热稳定性分析
研究表明，大部分植物多糖在220 ℃左右开始降
解，最快降解速度多发生260~320 ℃之间。从热重分
析曲线上可以看出（图6），降解过程主要分为4个阶
段：从室温到240 ℃的第一阶段，共失重约5%，可能
是水分或其他易挥发物的损失；第二阶段是大分子
聚合物的降解，在240~340 ℃温度区间，积分结果显
示，梁山慈竹BCP在274 ℃前后降解速度最快，此阶
段BCP的质量损失大约为65%；第三阶段当温度达到
500 ℃时，BCP的质量缓慢地损失至73%；此后随着
温度的升高，BCP样品最终成了碳化结构。
图3 梁山慈竹BCP的红外光谱图
Fig.3 Infrared spectrum of D.farinosus’s polysaccharides
Wavenumbers（cm-1）
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
Ab
so
rb
an
ce
34
23
.5
29
29
.0
23
61
.3
16
46
.5
14
19
.1
13
25
.1
10
79
.9
10
24
.9
57
5.
3
红外吸收（cm-1） 可能的官能团 振动方式
3423.5 -OH O-H伸缩振动
2929.0 -CH2 C-H伸缩振动
1646.5 -COO- C＝O伸缩振动
1419.1 -CH2 糖类C-H变角振动
1325.1 -CH2 糖类C-H变角振动
1079.9 C-O-C C-O-C
表1 梁山慈竹BCP的红外光谱解析
Table 1 Results of IR absorption spectrum of polysaccharide
图4 梁山慈竹BCP的13C NMR谱图
Fig.4 13C NMR spectra of D.farinosus’s polysaccharides
f1（ppm）
120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
3800
3400
3000
2600
2200
1800
1400
1000
600
200
-200
-600
DM
SO
10
2.
08
86
.3
7
78
.4
0
75
.9
8
74
.5
2
73
.8
4
73
.4
8
73
.0
6
72
.2
5
63
.2
1
59
.6
8
图5 梁山慈竹BCP的1H NMR谱图
Fig.5 1H NMR spectra of D.farinosus’s polysaccharides
f1（ppm）
6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
-50
DM
SO
5.
01
4.
61
4.
15
3.
79
3.
48
3.
22
3.
18
3.
09
3.
00
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Vol . 36 , No . 20 , 2015
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图6 梁山慈竹BCP的热重分析曲线
Fig.6 The TGA curves of the polysaccharide isolated from the
D.farinosus
温度（℃）
0 100 200 300 400 500 600
100
80
60
40
20
W
ei
gh
t（
%）
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
De
riv
.W
ei
gh
t（
%
/℃
）
Weight
Deriv. Weight
3 结论
高效离子色谱法（HPIC）测定了梁山慈竹竹秆多
糖中各单糖的种类及构成比例，该多糖中葡萄糖含
量最高（相对含量为40.57%），其次是由阿拉伯糖、木
糖、半乳糖和甘露糖（21.88%、19.89%、17.5%和0.15%）
等5种单糖组成。高效凝胶色谱法（HPGPC）测定出纯
化后的该多糖的重均相对分子量Mw为16900 u，多分
散度D（Mw/Mn）为1.33，多分散度越接近1，表明该多
糖的高聚物分子量分布范围较窄，纯度较高[24]。红外
光谱和核磁波谱鉴定表明其具有多糖的特征吸收
峰，并具有吡喃型酸性多糖特征。热稳定性分析表明
该多糖在240 ℃开始发生降解，500 ℃基本结束。上
述结果为竹多糖的进一步深入研究奠定基础。
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