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酶法提取紫背天葵多糖工艺的研究



全 文 :子苷转移率、制备所得的栀子苷提取物的纯度等重
要参数变化不大。但放大实验过程中,需要调整水
的冲洗用量和 20%乙醇冲洗用量。实验过程中发
现树脂柱填充的紧密程度会影响到水的冲洗用量和
20%的乙醇冲洗用量,其二者的用量对于不同的填
充柱可能需要进行适当的调整,根据实验经验,水的
冲洗用量可根据冲洗至流出液为无色来确定,20%
乙醇的洗脱液可根据洗脱液中栀子苷洗脱率来确
定,从而提高栀子苷的转移率,并缩短冲洗时间。
3. 2 树脂使用后,还有一些强吸附性杂质成分保留
于树脂床中,这些杂质的存在会影响在下一次使用
过程中对欲分离成分的吸附。因此,必须对树脂进
行再生处理,将一些强吸附的成分除去。本研究通
过对比 95%乙醇再生和酸碱再生的效果,发现用
D301R 大孔树脂纯化栀子苷时,采用酸碱再生工
艺。同时对 D301R 大孔树脂纯化栀子苷连续使用
次数进行考察,大孔树脂可连续再生 7 次,并投入使
用,每次再生后可连续使用 2 次,考虑到大孔树脂首
次可连续使用 4 次,故采用 D301R大孔树脂纯化栀
子提取液中的栀子苷,可连续使用 16 次后,大孔树
脂不能通过酸碱再生重新投入使用。
3. 3 D301R 大孔树脂精制纯化栀子苷过程中,栀
子苷的转移率为 54. 1% ~ 80. 7%,制备所得栀子苷
的纯度为 73. 2% ~ 85. 2%,工艺考察稳定,适于工
业化生产。
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酶法提取紫背天葵多糖工艺的研究
覃 亮, 董 基, 路 宽
(肇庆学院化学化工学院,广东 肇庆 526061)
收稿日期:2011-02-12
基金项目:广东高校工程技术开发中心建设项目(GCZX-B0902)
作者简介:覃 亮(1982—) ,男,硕士,讲师,研究方向:天然药物有效成分研究。Tel:13760018273
摘要:目的 研究纤维素酶法提取紫背天葵多糖的工艺。方法 采用苯酚-硫酸法检测多糖含量,以多糖收率为指标选
择适当的酶解温度、酶解时间和加酶量,通过正交试验确定酶法提取紫背天葵多糖的最佳条件。结果 最佳提取工艺
为:酶解温度为 55 ℃,酶解时间 3 h,加酶量 3 %。结论 该工艺合理、简单,多糖提取率高。
关键词:酶法;紫背天葵;多糖;提取
中图分类号:R284. 2 文献标志码:A 文章编号:1001-1528(2011)12-2082-03
Extraction of polysaccharide from Begonia fimbristipula by enzyme method
QIN Liang, DONG Ji, LU Kuan
(School of Chemistry & Chemical Engineering,Zhaoqing College,Zhaoqing 526061,China)
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第 33 卷 第 12 期
中 成 药
Chinese Traditional Patent Medicine
December 2011
Vol. 33 No. 12
KEY WORDS:enzyme method;Begonia fimbristipula;polysaccharide;extraction
紫背天葵(Begonia fimbristipula) ,是秋海棠科秋
海棠属的多年生无茎草本植物,为中国的特有物种,
富含钙、铁等[1],营养价值较高。药学试验表明,紫
背天葵性味甘、凉,有清热解毒、降血糖、活血止咳、
消炎、抗恶性细胞增长[2]等药用价值。多糖是其营
养成分之一,近年来发现许多中药富含活性多糖成
分[3]。目前我国对紫背天葵化学成分的研究多见
于色素[4-5]等方面,对其多糖的研究尚不多见。相比
于常规酸、碱浸提法及热水浸提法[6],采用酶法提
取植物多糖类物质,具有条件温和、操作简单等优
点。本实验选用纤维素酶对紫背天葵多糖的提取工
艺进行研究,以水溶性多糖提取率为指标,建立酶法
提取紫背天葵多糖的最佳工艺,为紫背天葵多糖的
深入研究提供理论基础。
1 材料与仪器
紫背天葵 (购自肇庆鼎湖堂,生产批号:
20101110) ;葡萄糖对照品(Sigma 公司) ;纤维素酶
(和氏璧生物科技有限公司) ;石油醚(60 ~ 90 ℃) ,
95 %乙醇,苯酚,硫酸均为分析纯;实验用水均为蒸
馏水。
ESJ120-4 型电子天平(沈阳龙腾电子有限公
司) ;UV /VIS 916 型紫外分光光度计(澳大利亚
GBC公司) ;真空干燥箱(上海博讯实业有限公司) ;
800 型离心机(深圳市沙头角国华仪器厂)。
2 实验方法
2. 1 多糖的提取 紫背天葵用粉碎机粉碎至能通
过 40 目筛,以石油醚为溶剂,索氏提取器回流脱脂,
挥干溶剂后称取一定量的紫背天葵,以酶解温度、酶
解时间、加酶量为可变因素,酶解提取紫背天葵多
糖。酶解后迅速加热至 90 ℃ 10 min 灭酶活,离心 5
min,取上清,加入 3 倍体积的 95 %乙醇 4 ℃静置过
夜,取出,离心 5 min,所得沉淀依次用无水乙醇、丙
酮、无水乙醚各洗涤 3 次[7],离心 5 min,收集沉淀,
真空干燥,即得紫背天葵多糖。
2. 2 测定方法 采用苯酚-硫酸法[8]检测多糖含
量,根据单因素试验结果选取因素水平进行正交试
验,获得提取多糖的最佳条件。
2. 3 标准曲线的绘制[9] 精密称取葡萄糖对照品
100 mg,置于 100 mL量瓶中,加水适量使溶解,稀释
至刻度,摇匀。精密吸取 10 mL 置于 100 mL 量瓶
中,加水稀释至刻度,即得 0. 1 mg /mL 的葡萄糖对
照液。精密吸取葡萄糖对照液液 0. 2、0. 4、0. 6、
0. 8、1. 0 mL,分别置于 25 mL 具塞试管中,补水至
2. 0 mL,然后加入 1. 0 mL 5%苯酚溶液,摇匀,迅速
加入浓硫酸 5. 0 mL,摇匀后室温放置 20 min,同时
用 2. 0 mL蒸馏水做空白,于 490 nm处测定吸光值。
以吸收值为纵坐标,浓度为横坐标,作标准曲线,得
标准曲线拟合方程 Y = 7. 932 9X - 0. 005 6(R2 =
0. 998 1)。结果表明葡萄糖溶液在 0. 01 ~ 0. 05 mg /
mL线性关系良好。通过测定样品的吸光度,代入回
归方程,计算多糖的含量。
3 结果与讨论
3. 1 单因素实验
3. 1. 1 酶解温度对多糖提取率的影响 称取 20 g
紫背天葵粉末 5 份,对原料脱脂后,酶解时间 2 h,加
2 %纤维素酶,考察不同酶解温度(45,50,55,60,65
℃)对多糖提取率的影响。
图 1 酶解温度对多糖提取率的影响
Fig. 1 The influence of hydrolyzing temperature
on yield of polysaccharide
由图 1 可知,随着酶解温度的增加,多糖提取率
也逐渐增加,55 ℃时提取率达到最高值,然后随着
温度的升高,提取率迅速下降,因此最适宜的酶解温
度在 55 ℃左右。
3. 1. 2 酶解时间对多糖提取率的影响 酶解温度
55 ℃,加 2 %纤维素酶,考察不同酶解时间(1. 0,
1. 5,2. 0,2. 5,3. 0 h)对多糖提取率的影响。
图 2 酶解时间对多糖提取率的影响
Fig. 2 The influence of hydrolyzing time on
yield of polysaccharide
由图 2 可知,随着酶解时间的增加,多糖提取率
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中 成 药
Chinese Traditional Patent Medicine
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也逐渐增加。当酶解时间达 2. 5 h 时,多糖提取率
已趋于相对稳定,因此最适宜的酶解时间在 2. 5 h
左右。
3. 1. 3 加酶量对多糖提取率的影响 酶解温度 55
℃,酶解时间 2. 5 h,考察不同加酶量(1%,1. 5%,
2%,2. 5%,3 %)对多糖提取率的影响。
图 3 加酶量对多糖提取率的影响
Fig. 3 The influence of the cellulase quality
score on yield of polysaccharide
由图 3 可知,随着加酶量的提高,多糖提取率也
逐渐增加。加酶量在 2. 5 %时多糖提取率趋于稳
定,因此最适宜的加酶量在 2. 5 %左右。
3. 2 多糖提取工艺的优化 在上述单因素试验的
基础上,设计 L9(3
4)正交表,选择酶解温度、酶解时
间和加酶量 3 个因素设计正交试验,选用因素及水
平见表 1,结果见表 2(正交试验重复做 3 次,结果取
3 次测定的平均值)。
表 1 正交设计试验因素水平
Tab. 1 The factor and level table of L9(3
4)
水平 A酶解温度 / ℃ B 酶解时间 /h C加酶量 /%
1 50 2 2
2 55 2. 5 2. 5
3 60 3 3
表 2 正交试验结果 (n =3)
Tab. 2 Orthogonal design and results (n =3)
编号 A B C 多糖提取率 /%
1 1 1 1 6. 55
2 1 2 2 8. 04
3 1 3 3 10. 25
4 2 1 2 8. 13
5 2 2 3 11. 39
6 2 3 1 7. 32
7 3 1 3 9. 09
8 3 2 1 7. 33
9 3 3 2 10. 16
k1 8. 280 7. 923 7. 067
k2 8. 947 8. 920 8. 777
k3 8. 860 9. 243 10. 243
R 0. 667 1. 320 3. 176
由表 2 可知,极值 R可以看出 3 个因素对多糖
提取含量的影响,其影响主次顺序是 C > B > A,最
佳工艺条件为 A2B3C3,即酶解温度为 55 ℃,酶解时
间 3 h,加酶量 3 %。由表 3 可知,加酶量 C 对多糖
提取率的影响具有显著性意义,酶解温度 A、酶解时
间 B对多糖提取率的的影响不明显。
表 3 方差分析
Tab. 3 Variance analysis
因素 偏差平均和 自由度 F比值 P
A 0. 788 2 1. 000 > 0. 05
B 2. 840 2 3. 604 > 0. 05
C 15. 166 2 19. 246 < 0. 05
误差 0. 79 2
F0. 01(2,2)= 99. 0;F0. 05(2,2)= 19. 0
3. 3 验证实验 按照最佳工艺条件进行 3 批验证
实验,多糖提取率分别为 11. 62 %,11. 58 %,
11. 60 %,其平均值为11. 60%,实验结果比较稳定。
4 讨论
本实验对紫背天葵用石油醚做了脱脂处理,降
低了多糖检测中脂溶性物质对实验结果的影响。水
提后的醇沉物依次用无水乙醇、丙酮、无水乙醚各洗
涤,是为了排除单糖、低聚糖及苷类成分的干扰。采
用酶法提取多糖,与传统的热水浸提法[10]相比,酶
法工艺简单,条件温和,耗能低。本实验优化了酶法
提取紫背天葵多糖的工艺,为进一步开发紫背天葵
的药用价值提供了实验依据。
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