全 文 ：工 艺 技 术 Vol . 33 , No . 03 , 2012
2012年第3期
薏苡（Coix lachrymal-jobi L.）为禾本科薏苡属一
年或多年生草本植物，营养和药用价值极高，是典型
的药食兼用作物。薏苡种仁呈广卵形或长椭圆形，长
4~8mm，宽3~6mm，两顶端钝圆，表面乳白色，腹面有
一较宽且深的纵沟。中医记载，薏苡仁具有健脾利湿、
清热排脓等功效。现代研究表明，薏苡仁含碳水化合
物69.1%（其中含淀粉52%），含蛋白质12.8%~18%，含
脂肪3.3%~7%，并富含维生素B1等，主要功效成分有
薏苡仁酯、薏苡素和薏苡多糖等[1]。国内外学者已从
薏苡仁中分离得到多糖成分，药理学研究证明薏苡多
糖具有免疫兴奋、抗补体活性以及降血糖等作用[2-3]。
本文拟研究6种不同型号的大孔吸附树脂对薏苡多糖
的吸附及解吸性能，筛选适宜的大孔树脂并确定纯化
工艺，以期为制备高纯度薏苡多糖奠定理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
薏苡 市售；AB-8、NKA、NKA-9、X-5、D3520大
孔吸附树脂 天津南开大学化工厂；D101大孔吸附
树脂 安徽三星树脂科技有限公司。
UV-9000紫外分光光度计 北京瑞丽分析仪器
公司；R202-3旋转蒸发仪 常州诺基仪器有限公司；
鼓风干燥箱 金坛市诚辉仪器厂。
1.2 实验方法
1.2.1 多糖含量的测定 参考文献[4]方法。总糖测
定：蒽酮-硫酸法；还原糖测定：3，5-二硝基水杨酸比
色法，以葡萄糖为标准品；多糖测定：总糖与还原糖
含量的差值。
1.2.2 薏苡多糖的提取 选取籽粒饱满的薏苡仁粉
碎后过100目筛，按1∶5比例加85%乙醇80℃恒温浸提
3h；然后以1∶2比例加90℃蒸馏水超声辅助浸提4h，
3000r/min离心10min，上清液采用Sevage法除去蛋白，
即得薏苡多糖粗提液（经测定浓度为1.02mg/mL）。
1.2.3 树脂的预处理 用蒸馏水反复清洗大孔树脂
至洗出液无泡沫为止；再用无水乙醇浸泡24h，然后
任海伟，陈海秀，唐学慧，李 雪，李胜召
（兰州理工大学生命科学与工程学院，甘肃兰州 730050）
摘 要：为提高薏苡多糖纯度，以吸附量（率）与解吸率为评价指标，从6种大孔吸附树脂中筛选适宜的树脂，并采用静
动态吸附-解吸方法优化工艺。 结果表明：AB-8树脂纯化薏苡多糖效果更佳； 其最适条件为： 上柱液的质量浓度为
0.68mg/mL，上柱液的体积为4BV，乙醇体积分数为60%，洗脱液体积为4BV。 FT-IR图谱表明，薏苡多糖存在分子内和
分子间的氢键，分子中存在C-H伸缩振动和-OH变形振动，存在呋喃糖苷吸收峰，是典型的多糖类化合物。
关键词：薏苡，多糖，大孔吸附树脂，纯化，红外光谱
Purification of polysaccharide from Coix lacryma-jobi L. by
macroporous adsorption resin
REN Hai-wei，CHEN Hai-xiu，TANG Xue-hui，LI Xue，LI Sheng-zhao
（College of Life Science and Engineering，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China）
Abstract：In order to improve the purity of polysaccharide，6 kinds of macroporous resin were chosen to carry
out static and dynamic adsorption -desorption experiments. With the indexes of adsorption capacity and
desorption rate，the suitable macroporous resin was selected and process parameters were confirmed. The
results showed that AB-8 resin had the best performance of adsorption and desorption effects for purification
of polysaccharide，the optimum technology parameters were sample concentration of 0.68mg/mL，sample
volume of 4BV，60% ethanol for elution，elution volume of 4BV. The FT-IR spectral analysis showed that there
were intramolecular hydrogen bond and intermolecular hydrogen bond. In addition，the existences of stretching
vibration of the carbon-hydrogen and deformation vibration of hydroxyl group and characteristic absorption of
ribofuranoside were also demonstrated.
Key words：C.lacryma-jobi L.；polysaccharide；macroporous adsorption resin；purification；FT-IR
中图分类号：TS201.2 + 3 文献标识码：B 文 章 编 号：1002-0306（2012）03-0249-04
收稿日期：2011－04－06
作者简介：任海伟（1983-），男，硕士，讲师，研究方向：食品科学。
基金项目：兰州理工大学学科协调发展基金资助。
249
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2012.03.020
Science and Technology of Food Industry 工 艺 技 术
2012年第3期
用无水乙醇洗涤树脂至流出液不呈白色浑浊为止，
蒸馏水洗至无醇味；用5%HCl液冲洗树脂至流出液
呈酸性后浸泡4h，蒸馏水冲至中性，最后用2%NaOH
液冲洗树脂至流出液呈碱性后用碱浸泡4h，蒸馏水
洗至中性备用。
1.2.4 树脂的筛选
1.2.4.1 静态吸附研究 准确称取预处理过的六种
湿树脂1.00g于100mL锥形瓶中，加入30mL薏苡多糖
粗提液，常温下160r/min振荡吸附，每隔1h取样测定
多糖含量，计算吸附量和吸附率[5]。
吸附量（mg/g）=（c0-c1）×VM
吸附率（%）= c0-c1c0
×100%
式中：c0为吸附前液体多糖浓度（mg/mL）；c1为吸
附后液体多糖浓度（mg/mL）；V为液体体积（mL）；M为
树脂湿重（g）。
1.2.4.2 静态解析研究 将充分吸附的树脂过滤，用
水冲洗后滤干置于锥形瓶中，加入30mL 60%乙醇密
闭振荡，每隔1h取样测定多糖含量，计算解析率。
解析率（%）= c0c1-c2
×100%
式中：c0为解析液多糖浓度（mg/mL）；c1为粗提
液多糖浓度（mg/mL）；c2为上清液的平衡多糖浓度
（mg/mL）。
1.2.5 AB-8树脂对薏苡多糖的静态吸附解析性能
研究 按上述静态吸附实验方法，研究薏苡多糖pH
（4.0、5.0、6.0、7.0、8.0）、温度（23、26、28、30、32、35℃）
和振荡速度（160、180、200、220、240r/min）对AB-8树
脂吸附效果的影响；按静态解析方法研究乙醇浓度
（20%、40%、60%、80%、100%）对解析效果的影响。
1.2.6 AB-8树脂对薏苡多糖的动态吸附解析性能
研究 将预处理好的5.00g AB-8树脂装柱后，研究
上柱液多糖浓度（稀释倍数为2.5、2、1.5、1、0.5B）、上
样量（2、4、6、8、10BV）对AB-8树脂吸附效果的影响；
在相同条件下研究洗脱液体积（0.5、1、1.5、2、2.5、3、
3.5、4、4.5BV）对洗脱效果的影响。上柱流速和洗脱
速度均为3.5BV/h[6]。
吸附率（%）= m-m1m ×100%
式中：m：上柱液多糖质量（mg）；m1：漏出液多糖
质量（mg）。
解析率（%）= m0m-m1-m2
×100%
式中：m0：解析液多糖质量（mg）；m：上柱液多糖
质量（mg）；m1：漏出液多糖质量（mg）；m2：水洗液多糖
质量（mg）。
1.2.7 薏苡多糖的FT-IR光谱分析 称取1.5mg多糖
干燥样品与150mg KBr混合研磨后压片，采用傅里叶变
换红外光谱仪扫描分析，扫描范围为4000~400cm-1，
观察吸收峰确定其基团类型。
2 结果与分析
2.1 大孔吸附树脂的筛选
2.1.1 不同树脂对薏苡多糖的吸附性能 图1表明，
吸附初始的前6h内，6种大孔树脂能够快速吸附薏苡
多糖，随着时间推移吸附速率趋缓，吸附量在9h左右
饱和，基本达到吸附平衡。同时，各种树脂的静态吸
附总量略有差异，顺序依次是：AB-8>D101>X-5>
NKA-9>NKA>D3520。AB-8树脂静态饱和吸附量为
29.72mg/g，说明大孔树脂对薏苡多糖的吸附具有选
择性，其吸附能力与树脂类型有关。
2.1.2 不同树脂对薏苡多糖的解析性能 不同类型树
脂的静态解析曲线如图2所示，60%乙醇溶液对6种树
脂都具有较好的解析能力，解析速率也较快，3h内就基
本达到解析平衡。AB-8树脂最大解析率可达96.70%。
综合以上结果，AB-8树脂对薏苡多糖物质不仅具有
较强的吸附能力，而且容易洗脱，是纯化薏苡多糖的
优良材料，因此选用AB-8树脂吸附纯化薏苡多糖。
2.2 AB-8树脂的静态吸附解析研究
2.2.1 温度对AB-8树脂静态吸附的影响 由图3可
知，AB-8树脂对薏苡多糖的吸附率随温度升高呈先升
后降的趋势，28℃时吸附率达峰值（69.82%），这是因
为温度过低往往在短时间达不到平衡，温度升高有助
于提高吸附率，但AB-8树脂的吸附属放热过程，温度
图1 不同树脂对薏苡多糖的吸附率
Fig.1 Effect of different types of resins on adsorption rate
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
35
30
25
20
15
10
5
0
吸
附
量
（
m
g）
时间（h）
AB-8
NKA-9
D101
NKA
X-5
D3520
图3 温度对AB-8树脂吸附率的影响
Fig.3 Effect of temperature on adsorption rate
23 26 28 30 32 35
80
60
40
20
0
吸
附
率
（
%）
温度（℃）
图2 不同树脂对薏苡多糖的解析率
Fig.1 Effect of different types of resins on desorption rate
1 2 3 4 5 6
110
100
90
80
70
60
解
析
率
（
%）
时间（h）
AB-8
NKA-9
X-5
D3520
D101
NKA
250
工 艺 技 术 Vol . 33 , No . 03 , 2012
2012年第3期
过高反而不利于吸附，因此选择28℃作为吸附温度。
2.2.2 pH对AB-8树脂静态吸附性能的影响 由图4
可知，随着pH的升高，AB-8树脂对薏苡多糖的吸附
率增加，但pH大于6以后趋于平缓，结合树脂本身工
作性质要求，本实验选择pH为6。
2.2.3 振荡转速对AB-8树脂静态吸附性能的影响 由
图5可知，AB-8树脂在振荡速度为200r/min时吸附率
最大，这是因为速度的增加促进了树脂对多糖的吸
附，但速度过大同时也会导致多糖发生解析，因此本
实验选择振荡速度为200r/min。
2.2.4 乙醇浓度对洗脱效果影响 由图6可知，随乙
醇浓度增加解析率先升高后下降；当乙醇浓度为
60%时解析率达最大（87.31%）。因此选用60%乙醇作
为解析液（即动态纯化的洗脱剂）。
2.3 AB-8树脂动态吸附解析研究
2.3.1 上样液浓度对AB-8树脂动态吸附的影响 由
图7可知，AB-8树脂对薏苡多糖的吸附率随上样液
浓度的增加先上升后下降，当浓度小于0.68mg/mL
（稀释1.5倍以上）时，吸附量随上样液浓度的增加而
升高，这是因为低浓度范围，上样液浓度的增加可以
促进多糖分子与树脂的接触，加速多糖进入树脂内
部并迅速扩散；另一方面，当上样液浓度增加至一定
值后，若继续提高浓度，树脂接触表面多糖分子过
多，阻碍其他多糖分子进入树脂内部，影响多糖在树
脂内部的扩散能力，导致树脂吸附量下降，同时浓度
的增加导致能与多糖竞争吸附的杂质也会增加，因
此选择上样液稀释1.5倍。
2.3.2 上样液体积对AB-8树脂动态吸附的影响 由
图8可知，随上样液体积的增大吸附率降低，当薏苡
多糖溶液的体积为2~4BV（树脂床体积）时树脂的吸
附率较高，之后随上样液体积增加，吸附率急剧下
降。当上样量为10BV时，吸附率仅为14.62%。综合考
虑吸附率和纯化效率，选择上样液体积为4BV。
2.3.3 洗脱液体积对洗脱效果的影响 由图9可知，
60%乙醇的洗脱能力与其用量呈正相关，用量越大，
解吸率越大。当洗脱剂用量为0.5BV时，解析几乎不
会发生；而洗脱剂用量达到4BV时，78.52%的薏苡多
糖被洗脱下来。从节约成本角度考虑，60%乙醇洗脱
以4BV的用量为宜。
2.3.4 薏苡多糖FT-IR图谱分析 由图10可知，在4000~
400cm-1区间具有多糖类物质的一般特征：在3409.26cm-1
图4 pH对AB-8大孔树脂吸附率的影响
Fig.4 Effect of pH on adsorption rate
4 5 6 7 8
65
60
55
50
45
40
吸
附
率
（
%）
pH
图5 振荡速度对AB-8树脂吸附率的影响
Fig.5 Effect of shake speed on adsorption rate
160 180 200 220 240
70
68
66
64
62
60
吸
附
率
（
%）
速度（r/min）
图6 乙醇浓度对AB-8树脂解析率的影响
Fig.6 Effect of ethanol concentration on desorption rate
160 180 200 220 240
100
90
80
70
60
50
40
30
解
析
率
（
%）
洗脱液浓度（%）
图7 上样液浓度对AB-8树脂吸附率的影响
Fig.7 Effect of solution concentration on adsorption rate
2.5 2 1.5 1 0.5
70
60
50
40
30
吸
附
率
（
%）
上样液稀释倍数（B）
图8 上样液体积对AB-8树脂吸附率的影响
Fig.8 Effect of the solution volume on adsorption rate
2 4 6 8 10
60
50
40
30
20
10
0
吸
附
率
（
%）
上样液体积（BV）
图9 洗脱液体积对AB-8树脂解析率的影响
Fig.9 Effect of the effluent volume on desorption rate
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
100
80
60
40
20
0
解
析
率
（
%）
洗脱液体积（BV）
（下转第254页）
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Science and Technology of Food Industry 工 艺 技 术
2012年第3期
处的吸收峰（强，宽），是糖类的O-H伸缩振动，表明
多糖存在分子内和分子间的氢键；2851.80cm-1的强
吸收峰和2815.52cm-1处的弱峰代表CH2或CH3的C-H
伸缩振动；1538.16cm-1处的吸收峰为C-H变角振动。
另外，1638.46cm-1处吸收峰对应于C-O非对称伸缩振
动，为多糖的水合振动峰；在1103.12cm-1（弱）和
1057.86cm-1（强）处出现的吸收峰为呋喃糖苷吸收峰，
说明该组分中存在呋喃糖苷。
3 结论
通过对6种大孔树脂吸附薏苡多糖对比研究，筛
选出吸附量大、解吸率高的AB-8树脂。通过静态-动态
实验确定最佳纯化条件为：上柱液质量浓度0.68mg/mL，
上柱液体积4BV，洗脱液乙醇体积分数60%，洗脱液
体积4BV。FT-IR光谱分析发现：薏苡多糖具有多糖
的特征吸收峰，存在分子内和分子间的氢键，分子中
存在C-H键伸缩振动，存在-OH的变形振动，存在呋
喃糖苷吸收峰，是典型的多糖类化合物。
参考文献
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图10 薏苡多糖纯化后FT-IR谱图
Fig.10 The infrared spectrum of purified polysaccharide
60
50
40
30
20
10
0
透
光
率
（
%）
波数（cm-1）
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
物浓度为5％，中性蛋白酶的底物浓度为6%，考察微
波作用时间对水解的影响，结果见图4。
微波加热辅助酶解蛋白质技术的最大特点是瞬
时加热，使得酶促反应在短时间内迅速完成。由图4
可知，当酶用量一定时，水解时间愈长，水解效果愈
好，但达到一定时间后，递增速度变得缓慢。微波加
热时，随着反应的进行，反应液温度持续升高，因此
核桃蛋白的水解度也跟着增加，但是5min以后，反应
液的温度已经过高，酶的活性受到抑制，反应速度开
始减慢。对比研究图4不难看出，微波加热相对于水
浴加热最大的优势就是在较短的时间内即可达到较
高的水解度，利用微波加热只需5min左右的时间就
可以达到水浴加热条件下200min才能达到的水解
度，因此将微波加热技术应用于核桃蛋白肽的生产，
可以大大提高水解速度约10~40倍。姜莉[8]采用木瓜
蛋白酶水解自制的核桃蛋白，结果发现木瓜蛋白酶
的水解度为9%，本实验中在微波加热条件下加热
5min，水解效果即可达到15%，高于其实验效果。
3 结论
3.1 初步确定了木瓜蛋白酶和中性蛋白酶对核桃
蛋白的较佳水解条件分别是：木瓜蛋白酶：酶和底物
之比为6000U/g，pH7.0，底物浓度为5%，水解时间为
5min；中性蛋白酶：酶和底物之比为6000U/g，pH9.0，
底物浓度为6%，水解时间为6min。
3.2 同等条件下中性蛋白酶的水解效果较木瓜蛋
白酶好。
3.3 微波加热相对于水浴加热最大的优势是在较
短的时间内就可以达到较高的水解度，利用微波加
热只需5min左右的时间就可以达到水浴加热条件下
200min才能达到的水解度，这对提高生产力水平具
有重要意义。
参考文献
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图4 核桃蛋白水解度随酶解时间的变化关系曲线
Fig.4 Effect of time on degree of hydrolysis
0 2 4 6 8 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
DH
（
%）
显著性水平a=0.05
加热时间（min）
木瓜蛋白酶微波加热
木瓜蛋白酶水浴加热
中性蛋白酶微波加热
中性蛋白酶水浴加热
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第251页）
254