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东北菱粗多糖的提取和纯化方法的评价



全 文 :  [文章编号] 1671-587Ⅹ(2015)02-0420-05  DOI:10.13481/j.1671-587x.20150243
[收稿日期] 2014-11-07
[基金项目] 国家重点基础研究发展计划 (973计划)项目资助课题 (2011CB935800);吉林省科技厅重点项目资助课题
(20070424)
[作者简介] 刘 阳 (1991-),女,吉林省四平市人,在读医学硕士,主要从事天然活性产物与健康方面的研究。
[通信作者] 牛凤兰,教授,博士研究生导师 (Tel:0431-85619441,E-mail:jluniu@163.com)
东北菱粗多糖的提取和纯化方法的评价
刘 阳1,张 岩2,谢文兵3,伍翔群1,郭 建1,迪拉热·力迪甫1,牛凤兰1
(1.吉林大学公共卫生学院卫生检验学教研室,吉林 长春130021;2.吉林大学第一医院耳鼻咽喉-头颈外科,
吉林 长春130021;3.中国科学院长春应用化学研究所 国家电化学和光谱研究分析中心,吉林 长春130021)
[摘 要] 目的:研究提取东北菱多糖的最佳溶剂,比较4种多糖纯化方法对东北菱粗多糖的纯化效果。
方法:将东北菱粗提物分为3份,分别用甲醇、乙醇和丙酮作为溶剂提取粗多糖。分别采用Sevag法、三氯乙酸
法、盐酸法和活性炭法对东北菱粗多糖进行脱蛋白处理。用比色法检测东北菱提取物中多糖水平和纯化后样品
中多糖水平和蛋白质水平,比较纯化效果。结果:3种提取物中,以丙酮为溶剂的东北菱提取物中多糖水平最
高,为33.69% ,蛋白质水平为5.51%。经Sevag法、三氯乙酸法、盐酸法和活性炭法处理后的溶液中多糖水
平分别为 46.53%、43.44%、41.24% 和 36.66%;蛋白水平分别为 5.64%、5.41% 、5.41% 和 5.51%。
结论:丙酮为提取东北菱粗多糖的最佳溶剂。4种纯化方法各有优缺点,Sevag法对于多糖水平的提高效果明
显,适合东北菱粗多糖的提取。
[关键词] 东北菱;提取;纯化;多糖;蛋白质
[中图分类号] R284.2   [文献标志码] A
Evaluation on extraction and purification of raw
polysaccharide in northeast water chestnut
LIU Yang1,ZHANG Yan2,XIE Wenbing3,WU Xiangqun1,GUO Jian1,DILARE·Lidifu1,NIU Fenglan1
(1.Department of Health Laboratory,School of Public Health,Jilin University,Changchun 130021,
China;2.Department of Otorlaryngology and Head -Neck Surgery,First Hospital,Jilin University,
Changchun 130021,China;3.National Electrochemical and Spectroscopic Analysis Center,Institute
of Applied Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130021,China)
Abstract:Objective  To select the best extraction solvent of the raw polysaccharide in northeast water chestnut,
and to compare the purify effects of 4kinds of purification methods for raw polysaccharide.Methods  The raw
extracts from northeast water chestnut were divided into three parts.The raw polysaccharide in northeast water
chestnut was extracted with methanol,ethanol,and acetone.The polysaccharide of water-chestnut was
deproteinized by Sevag,trichloroacetic acid,hydrochloric,and activated carbon methods.The levels of
polysaccharide and protein were detected by colorimetric method,and their purification effects were compared.
Results  The highest level of the polysaccharide in the water-chestnut extracts was obtained by using acetone as the
extraction solvent;the level of polysaccharide was 33.69%and the level of protein was 5.51%.After treated by
Sevag,trichloroacetic acid,hydrochloric,and activated carbon,the levels of polysaccharides were 46.53%,
43.44%,41.24%,and 36.66%;the levels of proteins were 5.64%,5.41% ,5.41%,and 5.51%,
respectively.Conclusion  Acetone is the best extraction solvent of the raw polysaccharide of northeast water
024
第41卷 第2期
2015年3月
吉 林 大 学 学 报 (医 学 版 )
Journal of Jilin University(Medicine Edition)
Vol.41 No.2 
Mar.2015
chestnut.The four purification methods have advantages and disadvantages,and the highest polysaccharide level is
obtained by Sevag method,and it is suitable for extraction of raw polysaccharide in northeast water chestnut.
Keywords:northeast water-chestnut;extract;purification;polysaccharide;protein
  东北菱性味甘凉,清暑解热,益气健脾[1],富
含蛋白质、维生素、氨基酸和多糖等多种活性成
分[2],具有广泛的食用价值和药用价值[3]。比较国
外同类研究,东北菱提取物有更强的抑制肝癌细胞
和肺癌细胞生长的作用及更强的抗氧化能力[4-7]。
菱角粗多糖具有抑制肿瘤细胞增殖和诱导肿瘤细胞
凋亡的作用及较强的清除自由基的能力[8-9]。这类
药食同用植物多糖无细胞毒性,已成为当前研究的
热点。本实验用甲醇、乙醇和丙酮3种溶剂对东北
菱进行提取,探讨最佳提取溶剂。在多糖提取液
中,蛋白质占的比例很大,如何去除粗多糖中的蛋
白质,一直是多糖分离纯化的一个难题。本实验采
用Sevag法、三氯乙酸法、盐酸法和活性炭法4种
传统方法[10]对菱角粗多糖进行纯化,对纯化效果
进行比较,为菱角粗多糖活性的深入研究提供实验
依据。
1 材料与方法
1.1 主要试剂和仪器 
本研究所用东北菱采集于吉林省大安县,经吉
林农业大学樊绍钵教授鉴定是水生草本植物菱的果
实。东北菱粗提物由本实验室制备;苯酚 (吉林亚
泰生物药业有限公司,配置成5%苯酚溶液),活
性炭 (天津永大化学试剂开发中心),氯仿、正丁
醇、三氯乙酸、盐酸、标准葡萄糖、浓硫酸、磷
酸、甲醇、乙醇和丙酮 (均为分析纯,北京化工
厂),标准牛血清蛋白 (北京鼎同生物技术责任有
限公司),考马斯亮蓝G-250 (中国医药集团上海
化学试剂公司)。PE Lambda 900紫外可见分光光
度计 (美国PE公司),电子天平 (赛多利斯科学
仪器有限公司),HH-1数显恒温水浴锅 (金坛市
江南仪器厂),DZF-6050真空干燥箱 (上海一恒科
技有限公司),TDL-40B离心机 (上海安亭科学仪
器厂),超声波清洗机 (宁波新芝生物科技股份有
限公司),旋转蒸发仪 (上海亚荣生化仪器厂)。
1.2 东北菱粗多糖的提取 
1.2.1 东北菱甲醇、乙醇和丙酮提取物的制备 
精确称取东北菱粗提物20.00g置于500mL锥形
瓶中,分别用70%甲醇、乙醇和丙酮200mL为提
取溶剂进行提取,40℃加热回流提取4h,提取液
过滤,旋转蒸发,冷冻干燥,低温低压条件下将所
得滤液置于100mL容量瓶中,定容至刻度,即得
东北菱的甲醇、乙醇和丙酮提取物,4℃冰箱保存
待用。
1.2.2 苯酚-硫酸法测定多糖水平 精密称取
100mg干燥至恒重的葡萄糖对照品置于100mL容
量瓶中,蒸馏水定容至刻度,摇匀,备用。使用时
稀释10倍,即得质量浓度为100mg·L-1标准葡
萄糖对照溶液。精确吸取标准葡萄糖溶液 0、
0.20、0.40、0.60、0.80和1.00mL置于10mL
具塞试管中,加蒸馏水补充至2.00mL,依次加入
5% 苯酚溶液1.60mL,浓硫酸5mL,混合均匀,
恒温水浴箱中沸水浴30min,冷却后,在波长
490nm处测溶液吸光度 (A)值,以标准葡萄糖
溶液质量浓度为横坐标,A值为纵坐标,建立标准
曲线。见图1。
图1 葡萄糖标准曲线
Fig.1 Standard curve of glucose
  标准曲线符合线性关系,将测得的各样品A值
代入回归方程Y=0.004 9X-0.051 2,即可得样
品中多糖水平。
样品中多糖水平的测定:精密称取各东北菱提
取物100mg置于100mL容量瓶中,加蒸馏水定
容至刻度,用时稀释 10 倍,得到质量浓度为
100mg·L-1的提取物溶液,备用。精确吸取各提
取物溶液2mL,依次加入5% 苯酚溶液1.60mL,
浓硫酸5mL。摇匀,沸水浴30min,冷却后测溶
液的A490值,计算多糖水平。多糖水平=A490值对
应多糖的水平/样品的质量×100%。
124刘 阳,等 . 东北菱粗多糖的提取和纯化方法的评价
1.2.3 加样回收法测样本回收率 精密称取已知
多糖水平的提取物样品溶液,吸取5份,每份
1.48mL,分别加入0.20、0.30、0.40和0.50mL
标准葡萄糖对照品溶液,测定 A490值,计算回收
率,考察方法的准确度。回收率= (测得A490值-
样品中被测成分原本A490值)/加入标准品A490值×
100%。
1.3 东北菱粗多糖纯化方法的比较 
将多糖水平最高的提取物用以下4种方法进行
纯化。
1.3.1 Sevag法 精确称取1.00g东北菱提取物
样品,配制成质量浓度为20g·L-1的样品溶液。
按氯仿∶正丁醇=4∶1的比例配制Sevag溶液
10mL,与 50 mL 样 品 溶 液 混 合,充 分 震 荡
30min,置 于 分 液 漏 斗 内 静 止 1 h,上 层 液
4 000r·min-1 离心10min,留取上清液,重复上
述步骤5次。
1.3.2 三氯乙酸法 精确称取1.00g东北菱提取
物样品,配制成质量浓度为20g·L-1的样品溶
液。取50mL 样品溶液,加入10% 三氯乙酸溶
液,调至pH=3,充分混匀,静置过夜。次日将
溶液移入离心管内,4 000r·min-1离心10min,
弃去沉淀,保留上清液,以待测定。
1.3.3 盐酸法 精确称取1.00g东北菱提取物样
品,配制成质量浓度为20g·L-1的样品溶液。取
50mL样品溶液,缓慢加入一定体积2mol·L-1
盐酸,使溶液pH=3。混合均匀,静置过夜,次
日4 000r·min-1离心10min,弃去沉淀,保留上
清液。
1.3.4 活性炭法 精确称取1.00g东北菱粗多糖
样品,配制成质量浓度为20g·L-1的样品溶液。
取20mL样品溶液加入1.00g活性炭粉末,充分
混匀,50℃恒温水浴2h,4 000r·min-1离心
10min。去除活性炭残渣,保留上清液。
1.3.5 多糖水平的测定  经4种方法纯化后的多
糖溶液按照1.2.2方法测定多糖水平。
1.3.6 蛋白质水平的测定 考马斯亮蓝 G-250溶
液配制:精密称取考马斯亮蓝G-250 10.00mg置
于100mL 容量瓶中,依次加入95%无水乙醇
5mL,85% 磷酸10mL,混合均匀,加蒸馏水定
容至刻度,避光备用。标准曲线:精确称取牛血清
蛋白标准品1.00mg至容量瓶中,加蒸馏水定容
至10mL,溶液质量浓度为1g·L-1。精确量取
标准牛血清白蛋白溶液0.00、0.20、0.40、0.60、
0.80和1.00mL 置于具塞试管中,补蒸馏水至
1.00mL,加考马斯亮蓝 G-250溶液5mL,立即
混合均匀,于595nm波长处测定A值。以牛血清
蛋白标准品质量浓度为横坐标,A595值为纵坐标建
立标准曲线。见图2。

图2 牛血清蛋白标准曲线
Fig.2 Standard curve of bovine serum albumin
  样品中蛋白质水平的测定:精密吸取上述4种
方法处理后得到的提取物溶液各1mL,分别加考
马斯亮蓝 G-250溶液5mL,以空白试剂为参比,
于595nm波长处分别测定 A595值,依标准曲线计
算样品浓度及蛋白水平。蛋白水平=A595值对应的
蛋白水平/样品的质量×100%。
2 结 果
2.1 东北菱提取物中多糖水平 
以甲醇、乙醇和丙酮为溶剂的东北菱提取物中
多糖水平分别为29.68%、18.77%和33.69%,以
丙酮为溶剂的东北菱提取物中多糖水平最高,故以
下实验均以该提取物为样品。对以丙酮为溶剂的东
北菱提取物进行回收率测定,结果见表1。
表1 东北菱粗多糖的回收率
Tab.1 Recovery rates of raw polysaccharide of northeast
water chestnut
Original
 value
(m/μg)
Spiked
value
(m/μg)
Measured
value
(m/μg)
Recovery
rate
(η/%)
Average
recovery
rate(η/%)
49.86  20  70.69  104.15
49.86  30  80.05  100.63  101.36
49.86  40  89.92  100.15
49.86  50  100.12  100.52
  
224 吉林大学学报 (医学版) 第41卷 第2期 2015年3月
2.2 不同方法纯化后东北菱多糖水平 
经Sevag法、三氯乙酸法、盐酸法和活性炭法
处理后的东北菱提取物溶液中A490值对应的多糖水
平 依 次 为 93.059、 86.875、 82.482 和
73.315mg·L-1,计算得各东北菱提取物溶液中
多糖 水 平 所 占 比 依 次 为 46.53%、43.44%、
41.24%和36.66%。经4种方法处理后的溶液中
多糖水平均高于东北菱提取物溶液中多糖水平。这
4种方法对菱角粗多糖纯化均有较好的效果,其纯
化效果顺序为Sevag法>三氯乙酸法>盐酸法>活
性炭法。
2.3 不同方法纯化后东北菱提取液中蛋白质水平
东北菱提取液中蛋白质水平为5.51%,经
Sevag法、三氯乙酸法、盐酸法和活性炭法处理后
的东北菱提取物溶液中A595值对应的蛋白质水平依
次为56.353、54.125、54.071和55.068mg·L-1,
计算得各东北菱提取物溶液中蛋白质水平占比依次
为5.64%、5.41%、5.41%和5.51%。经4种方
法处理后的东北菱提取溶液中平均蛋白质水平占比
均约为5%,总体变化不大。
3 讨 论
东北菱多糖为东北菱中的天然活性成分,为水
溶性。在醇、酮等极性强的溶剂中的溶解度较低,
因此向溶解了大量多糖的水溶液中加入醇溶剂可使
多糖沉淀[11-12]。
本实验用甲醇、乙醇和丙酮3种溶液作为溶剂
提取东北菱粗多糖,比较3种提取物中多糖水平,
结果显示:以丙酮为溶剂的提取物中多糖水平最
高,这与3种溶剂的极性强弱有关联。
多糖的测定方法有苯酚-硫酸法和蒽酮-硫酸
法[13]。范传颖等[14]对2种方法进行比较,发现苯
酚-硫酸法灵敏度高且不受蛋白质存在的影响,测
定结果更为准确合理。因此,本实验采用苯酚-硫
酸法检测东北菱提取物中多糖水平。
本研究比较了Sevag法、三氯乙酸法、盐酸法
和活性炭法4种传统方法的多糖纯化效果,结果显
示:4种方法对东北菱粗多糖的纯化均有较好效
果,顺序为Sevag法>三氯乙酸法>盐酸法>活性
炭法。Sevag法操作条件温和,对糖链破坏较小,
且所用试剂常规、廉价,适合东北菱粗多糖的提
取;三氯乙酸法和盐酸法纯化粗多糖效果均不如
Sevag法;盐酸法中盐酸为强酸,若不严格控制实
验条件,经盐酸法脱蛋白后,会降解部分多糖,粗
多糖的提取过程中,容易发生氧化反应生成有色色
素,从而影响多糖性质;活性炭法是常用的脱色素
方法,同时也有吸附蛋白的作用。中草药中的多糖
因含有酚型化合物而颜色较深,其中的色素大多呈
负性离子,导致活性炭吸附剂脱色效果不明显,且
纯化过程中损失多糖较多。
郭育东等[15-17]对苦瓜多糖的脱蛋白质方法进行
比较结果显示:无论哪种脱蛋白质方法所得的多糖
制品中均存在一部分蛋白质不能被脱掉。
本研究结果显示:4种方法处理后样品中均有
约5%的蛋白质成分,与郭育东等[15]的研究结果一
致,说明东北菱中蛋白质的存在形式可能是糖蛋白
或糖肽,单纯靠这4种传统方法不能使其脱除,如
果要获得更为纯化的多糖制品,还需要经过其他一
系列的精细分离纯化工艺。
从多糖的生物学功能与其结构的关系来看,东
北菱多糖的糖蛋白结构对生物体内的生物活性功能
发挥重要作用仍有待于深入研究。
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