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Application of membrane technique to separating and purifying polysaccharides from fruit bodies of Agaricus blazei

膜法分级纯化姬松茸子实体多糖的研究



全 文 :中革菊ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第3期2006年3月
未检测出N元素的存在。
3.3红外光谱显示C11有糖的特征峰,硫酸基特
征峰且硫酸根连接在糖的C2或C3处于平状键位
置,C1l为以}糖苷键为主的吡喃糖。此结论与
1H—NMR分析结果相符。
3.4通过薄层色谱法和GC—MS法综合分析,多糖
样品C11的单糖组成及质量分数比为鼠李糖t岩
藻糖:木糖:葡萄糖:半乳糖一1.50:570.00:
220.00:257.00:8.32。
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膜法分级纯化姬松茸子实体多糖的研究
韩永萍,刘扬平
(北京联合大学生物化工学院,北京100023)
摘要:目的通过微滤和超滤对姬松茸子实体粗多糖分级纯化,获得最佳试验操作条件,考察各级相对分子质量
范围内的多糖分布情况及所得制品的纯度。方法使用微滤和不同截留相对分子质量的超滤串联工艺。结果试
验按相对分子质量将其分成>3×105、3X105~8×101,8×104~1×104以及<1×1044个级别,所得多糖质量分布
比例约为5:1:3:1。试验确定操作条件为室温,操作压力0.08~O.1Mh,微滤和各级超滤分别将各级多糖最高
浓缩至45、35和25g/L。在低温下干燥制备的姬松茸多糖制品,质量分数高于70%,多糖总回收率高达83.7%。结
论该工艺简单可行,姬松茸子实体多糖相对分子质量主要分布于>3×105和8×104~l×105。
关键词:姬松茸多糖f微滤}超滤
中围分类号:R286.02 文献标识码:B 文章编号:0253—2670(2006)03—0365—04
Applicationofmembranetechniquetoseparatingandpurifying
polysaccharidesfromfruitbodiesofAgaricusblazei
HANYong—ping,LIUYang—ping
(SchoolfBiochemicalEnginerring,BeijingUnionUn versity,Beijing100023,China)
Keywords:AgaricusblazeiMurrillpo ysaccharide;microfiltration(MF);ultrafiltration(UF)
姬松茸AgaricusblazeiMurrill又名巴西蘑菇,
是一种珍稀的药食兼用真菌,不但味道鲜美,而且含
有丰富的多糖、蛋白质、不饱和脂肪酸、甾醇类以及
锌、硒、锗等重要的微量元素,在预防和抑制肿瘤、降
低血脂、血糖以及修复受损肝细胞、促进造血干细胞
增殖等方面显示出奇特的功效“]。在日本有“神奇的
蘑菇”和“地球上最后的食品”的美誉。多糖的药效活
性与其分子结构和相对分子质量水平密切相关。免
疫应答对单糖的化学结构是非特异性的,而是由分
子大小决定。国内外大量研究表明,对肿瘤抑制率超
过90%的姬松茸多糖为相对分子量分布在2×106
左右的p半乳糖葡糖、n一葡聚糖和1×104~5×104
处蛋白质葡聚糖、木糖葡聚糖;另外,相对分子质量
在2×105左右的p葡聚糖对肿瘤抑制效果也在
70%以上[1]。因此,将姬松茸多糖分级纯化,并了解
各级相对分子质量的质量分布,对其大规模开发生
产有着非常大的参考价值。
近年来,关于姬松茸子实体多糖提取方法的研
究已有一些文献报道,主要为热水浸提法、酸提法、
酶提法等。膜法作为一种新型的分离技术,不但具有
器薯品羿:嚣巢嚣;笛1一),女,黑龙江省双鸭山人.讲师,工学硕士,主要从事膜处理技术、饮用水消毒技术方面的教学与研究。
E—mail:yue—yun—tao@sohucom
万方数据
·366· 中革菊ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第3期2006年3,El
能耗低、单级分离效率高、工艺简单,可在室温或低
温下操作,而且用于中药分离、纯化时所得制品收率
高、纯度好_“。为此,本实验采用微滤结合不同截留
相对分子质量的中空纤维超滤装置对姬松茸子实体
多糖进行了分级纯化研究,确定试验操作条件,考察
各级相对分子质量范围内的多糖分布情况及所得制
品的质量分数,为姬松茸多糖在医药领域和保健品
行业的工业化开发提供理论依据和技术指导。
1实验材料、装置与方法
1.1材料和仪器:姬松茸子实体粗多糖,质量分数
为47.6%,由浙江省庆源真菌多糖制品有限公司提
供。SephadexCL4B,Sigma公司产品进口分装。T一
系列葡聚糖(生化试剂,Pharmacia公司生产,北京
康达生物技术有限公司分装)。中空纤维超滤器;天
津膜天工程公司提供的实验室超滤装置,根据试验
需要对膜组件进行更换。其中微滤膜,平均膜孔径
0.2.um(截留相对分子质量约为3×105);超滤膜,
截留相对分子质量为8×104、1×104。两种组件有效
过滤面积均为0.3m2。
AB204型天平,上海第二天平仪器厂;Lock—
Stong离心机,北京路科顺科技有限公司提供。
TU一1901紫外可见分光光度计,日本岛津。冷冻干
燥机,北京速原真空技术有限公司提供。
1.2多糖质量浓度测定:采用苯酚一硫酸法o]。精称
110℃条件下恒重的葡萄糖200mg,溶解、定容于
1 L量瓶中;分别精密吸取葡萄糖对照品溶液0.00、
0.10、0.20、0,30、0.40、0.50、0.80mI。于10.0mL
量瓶中,加2~3滴蒸馏水后,再加入5%苯酚溶液
1.5mL和浓硫酸5.0ml,(控制在15~20S内加
完),最后定容至10mL并摇匀,室温放置30min,
在487nm处测定吸光度(A),绘制标准曲线。所得
标准曲线回归方程为:Y=0.1∞2x+0.0224,
R2—0.9994。
1.3多糖相对分子质量的测定:采用凝胶滤过法。
将试验所得的多糖制品各取2g,溶于0.2mol/i.
NaCI溶液中,加到预先用0.2mol/LNaCl溶液平
衡好的SephadexCL一4B柱(65cm×1.8cm)上,再
用0.2mol/LNaCl溶液以0.3mL/min洗脱,收集
洗脱液,苯酚一硫酸法检测多糖分布,与T系列葡聚
糖做的标准曲线比对,计算出主要洗脱峰处相对分
子质量。
1.4操作工艺:姬松茸粗多糖溶液首先通过离心分
离.除去残渣后进行微滤,其透过液进入截留相对分
子质量为8×104的超滤I,超滤1的透过液再进入
截留相对分子质量为8×104的超滤Ⅱ,超滤Ⅱ的透
过液由于体积大、浓度低,需利用反渗透进行必要的
浓缩,最后对各组件截留液经循环浓缩后冷冻干燥,
即可得到相对分子量>3x105、3×105~8×104,8×
104~1×104和<1x1044个级别的多糖制品。
1.5膜通量、多糖收率和多糖制品纯度的计算。
膜通量J—V/(A·f)
式中J一膜通量,L/(m3·h);y透过液体积,L;A一膜的
有效面积,m2;z一操作时间,h。
多糖收率一浓缩液中多糖质量(g)/科液总多糖的质量
(g)×100蹦
多糖制品纯度一[浓缩液体积(L)×浓缩液多糖质量浓
度(g/L)]多糖制品质量(g)×100%
2结果与讨论
2.1微滤和超滤试验操作条件确定:由于膜分离过
程中不可避免地在膜表面形成的浓差极化和凝胶
层[41,表现为膜通量下降,滤过时间增长,甚至影响
膜的结构和性能,因此必须确定合适的操作条件,即
要保证膜通量满足实际生产需要,又不会引起膜的
“坏死性”污染。试验主要对滤过料液质量浓度、操作
压力、温度等操作条件进行研究。
2.1.1 多糖质量浓度的影响:采用不同多糖质量浓
度的料液,在0.06MPa压力和20℃条件下进行微
滤和超滤,运行稳定15min后测定膜通量,结果见
图1。
,20
彳16
雪12
赢8
墓 。
0
0 6 9 12 15 20 25 30 3540
多精质量浓度/(g·一)
}2。00
;120
著。8。0
毯0
0 5 10i5 20253035405060
多糖质量浓度/(g·¨】
圈l 多糖质量浓度对超滤(A)和微滤(B)肘
膜通量的影响
Fig-1Effectofpolysaecharidesconcentrationon
membranefluxofUF(A)andMF(B)
可以看出,尽管微滤因膜孔径大,通量约为超滤
的6~7倍,但料液中多糖质量浓度对它们的通量影
响规律基本一致。膜通量衰减可分为3个阶段:运行
万方数据
中革喃ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第3期2006年3月·367·
初期当多糖质量浓度小于10g/L,膜通量下降较为
迅速,原因是膜对多糖以及溶液中游离蛋白分子的
吸附造成的;当多糖质量浓度持续加大时,膜的吸附
很快达到饱和,随着料液质量浓度增大,其黏度增
加、流动性能变差,在膜的工作界面开始出现浓差极
化,并逐步形成“二层膜”口].此时膜通量的衰减较为
平缓;当多糖质量浓度突破某一个值时,膜表面截留
的大分子多糖会因为黏浓度过大而析出形成凝胶
层,并随着运行迅速加厚,膜通量再次表现为迅速衰
减。如果持续运行将会引起膜的严重污染。由此可
见,从节约操作时间和延长膜的寿命考虑,当膜通量
衰减到一定值后,必须停止运行,进行清洗。由膜通
量曲线确定,在微滤操作过程中多糖质量浓度最高
应浓缩至50g/L左右,而截留相对分子量为8×104
和1×104的超滤组件分别为35和25g/L左右。
2.1.2膜进出口压差对膜通量的影响:采用15g/
L料液,温度为20℃,不同压差对膜通量的影响结
果见图2。
暑80

g2:
,16
亍12
三 s
蔷一
l夕—一
压力舢Pa
滤膜
滤膜
圈2压力对微滤(A)和超滤(B)的影响
Fig.2Effectofpressureonmembrane
fluxofMF(A)andUF(B)
结果表明,膜的初始通量随着操作压力增加而
增大,当压力达到0.08MPa后趋于恒定,当压力增
加到0.12或0.14MPa后开始下降。这是因为微滤
和超滤过程都是以压力为驱动力,其大小直接影响
膜通量“]。在运行中,随着浓差极化加剧,开始形成
凝胶层,膜通量基本达到极限值,不再依赖于压力。
随着凝胶层的加厚,膜的通量开始下降。而且压差越
大,凝胶层形成速度越快,膜通量的衰差速度越快,
运行周期变短。甚至会因为操作压差过高,膜被压实
而形成严重污染。较低的压力尽管能减轻膜污染,但
膜通量过小会影响实际生产。由此确定操作压力为:
0.08~0.1MPa。
2.1.3温度的影响:温度决定了多糖的黏度。温度
高,循环液黏度下降,扩散系数和传质系数以及多糖
的溶解度均增大,相应会减弱浓差极化,膜的通量增
大;另一方面,当温度升高时,加速了膜组成聚合物
的微观布朗运动,使单位时间单位体积形成的小孔
机率增加,从而影响膜的截留性能,造成截留率有所
下降。因此,从膜的性能和料液稳定性以及操作方便
考虑,采用室温20C。
2.2膜分级纯化姬松茸子实体多糖:将3L10.09
g/L粗多糖料液经过离心预处理后,在确定的试验
条件下进行微滤和各级超滤处理,并将各级浓缩液
真空冷冻干燥获得多糖制品。结果见表1。
表1子实体姬松茸粗多糖的分级提纯
TableSeparatingandpurifingpolysaccharide
fromfruitbodiesofA,b/nz“
可见,姬松茸子实体粗多糖溶液经过微滤和超
滤处理后,各相对分子质量级别的多糖明显被浓缩。
这大大方便了后续的干燥处理工艺。且因为工艺中
无其他杂质引入或发生相变化,所得制品纯度高于
70%。这将大大减少保健品食用量或药用计量。另
外,微滤膜对杂质有明显的截留,致使后续超滤多糖
制品纯度较其高出约10%。
各级组件截留液和透过液的多糖收率在数值上
大体上相当于各段相对分子质量范围内的多糖质量
分布。由此可见,姬松茸子实体粗多糖主要分布于大
相对分子质量处,相对分子质量>3×104质量约占
一半;而在3×105~8×104和相对分子质量<1×
104的多糖较少,约为大相对分子质量多糖的l/5;
8x104~1×104多糖居中,约占3/10。4个级别多糖
制品的质量分布比例大致为5:l:3:1。由于多糖
分子与膜之间有较强的吸附性,由此造成的损失约
占19.46%。多糖的总回收率为80.54%。而传统方
法提取姬松茸多糖制品的纯度和回收率一般都低于
60%“]。试验中发现,8×104超滤组件对微滤的透过
液截留不明显,所得的试验结果也表明3×105~
8×104的多糖质量分布较低,仅有6%左右。因此,
可省去8×104超滤组件,直接采用微滤与1×104
超滤组件串联进行分级纯化,这样即降低了运行成
本,又可减少膜对多糖的吸附损失。
2.3多糖制品相对分子质量分析:为了对膜法分级
陌㈣
万方数据
·368· 中革鸯ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第3期2006年3月
制备姬松茸多糖制品做进一步评估,将试验获得的
多糖制品用SeparoesCL一4B凝胶滤过法检测,结果
微滤截留液、8×10‘超滤截留液、1×104超滤截留
液和反渗透浓缩液的主要洗脱峰值处平均相对分子
质量分别为5.553×105、2.342×105、5.46×104、
8.6×103。由测得的平均相对分子质量来看,多糖制
品的相对分子质量分级较为理想。这再次证实了膜
用于多糖的分级纯化是可行的。
3结论
研究表明,采用微滤串联不同截留相对分子质
量的超滤对姬松茸多糖分级纯化,工艺简单可行、多
糖得率高、产品纯度好。实验粗略确定的相对分子质
量>3x105、3×105~8×10‘,8x104~1×104和<
1×1044个级别的多糖质量分布比例约为5:1:
3:1。获得的多糖制品质量分数高于70%,多糖总
回收率高达80.54%,两者均高于传统的提纯工艺。
试验确定操作条件为:室温,操作压力0.08~
0.1MPa,微滤多糖质量浓度最高可浓缩至45g/L,
而截留相对分子质量8×104和1×104的超滤最高
质量浓度分别浓缩至35g/L和25g/I,左右。建议
实际生活中采用微滤与1×104截留相对分子质量
超滤串联工艺进行分级纯化。
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超临界流体萃取广西莪术挥发油中p一榄香烯
吴琳华,杜霞,刘红梅
(哈尔滨医科大学附属第二医院药学部,黑龙江哈尔滨150086)
摘要:目的采用超临界流体萃取广西莪术挥发油中的p榄香烯。方法采用正交试验设计对萃取条件进行了
优化。结果确定了最佳萃取条件:萃取压力为25MPa、萃取温度60℃、COz流量8L/h、萃取时间90min;并用
GC/MS测定了各试验条件下p榄香烯。结论与水蒸汽蒸馏法相比较,超临界萃取法具有萃取率高、耗时少等
优点。
关键词:广西莪术;争榄香烯f超l临界流体萃取}气相色谱一质谱法
中圈分类号:R284.6‘R286.02文献标识码:B 文章编号:0253—2670(2006)03—0368—03
p_ElemenefromvolatileoilofCurcumakwangsiensisbysupercritiealfluidxtraction
WULin—hua,DUXia,LIUHongmei
(DepartmentofPharmacy,theSecondAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150086,China)
Keywords:CurcumakwangsiensisS.G.LeetC.F.Liang;13-elemene;supercriticalfluid
extraction;GC/MSspectrometry
莪术是姜科植物蓬莪术Curcumaphaeocaulis
Valeton、广西莪术C.kwangsiensisS.G.Leet
C.F.Liang和温郁金C.wenyunjinY.H.Cheet
C.Ling的干燥根茎。从莪术根茎中提取的莪术油
及其单体p榄香烯均为良好的抗肿瘤药物,不仅能
直接作用于肿瘤细胞核中的DNA,起抑制或杀伤肿
瘤的作用,而且能提高肿瘤细胞的免疫原性,增强机
体对其的杀伤活性9’⋯。莪术挥发油的提取方式基本
是采用传统方法水蒸气蒸馏法。文献报道了采用超
临界萃取技术对蓬莪术挥发性成分进行研究,结果
作tR者SI茼EI]介“::季20嘉06勰051饕8馨盛2,0吉0撼4鑫制藩嚣媳钱晕篱墨慧蔷凳雾需瓣瓣黯型葺磊稀?,年获暗尔滨医科大学药理学硬士学位, 年获黑龙江中医药大学中药学博士学位,研究方向为药物新荆型与新制剂。
Tel:(0451)86605581Fax:(0451)86665559E—mail;wlh@pharm—hrbmush.corn
万方数据
膜法分级纯化姬松茸子实体多糖的研究
作者: 韩永萍, 刘扬平, HAN Yong-ping, LIU Yang-ping
作者单位: 北京联合大学生物化工学院,北京,100023
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2006,37(3)
被引用次数: 3次

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