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膜分离制备红松松塔多糖的研究



全 文 :收稿日期:2013-04-03
膜分离制备红松松塔多糖的研究
张曜武*,冯雪
(青岛科技大学 化工学院,山东 青岛 266042)
摘 要:对红松松塔多糖的膜分离制备工艺进行研究。采用微滤、超滤联用的方法制备红松松塔多
糖,考察了微滤过程中料液温度、操作压力和料液浓度对膜通量的影响,并通过正交实验确定了最
佳微滤条件;利用超滤对红松松塔多糖料液进行纯化,并用截留分子量100kDa、50kDa、10kDa、
6kDa的超滤膜对红松松塔多糖进行了分级分离。结果表明,微滤最佳条件为料液浓度25g/L、压
力0.10MPa、温度40℃;超滤纯化后多糖含量由7.20%提高到35.16%。得出红松松塔多糖分子
量分布结果如下:分子量>10万的占9.50%,5万~10万之间的占70.20%,1万~5万之间的占
3.20%,6000~1万之间的占17.1%。结论,应用膜分离制备红松松塔多糖可行,且能较好地分离
纯化红松松塔多糖。
关键词:膜分离;红松松塔多糖;微滤;超滤;分子量分布
Study on Membrane Separation Technology of Preparating
Polysaccharide of Pinus koraiensis Corns
Zhang Yaowu,Feng Xue
(Qingdao Univeersity of Science &Technology,
Colege of Chemical Engineering,Qingdao,Shandong 266042)
Abstract:Objective To study the memberane separation technology of preparating polysaccharide
of Pinus koraiensis corns.Methods Microfiltration(MF)and ultrafiltration(UF)was used to
preparate polysaccharide of Pinus koraiensis corns.Effects of concentration,temperature,pressure
of feed on exudate flux of MF was studied,and the best condition was found by orthogonal test.
Membrane,molecular cut off was 100,50,10and 6kDa,was used to separated polysaccharide of
Pinus koraiensis corns.Results The best condition of MF was 25g/L,40℃,0.10MPa.Ultrafil-
tration purified polysaccharide content increased from 7.20%to 35.16%.The pine cone polysac-
charide molecular weight distribution,the results are as folows:Polysaccharide with molecular
weight>100kDa content accounting for 9.50%,50-100kDa content accounting for 70.20%,10-
50kDa content accounting for 3.20%.6-10kDa content accounting for 17.1%,Conclusion Mem-
brane separation technology can be used to preparate and purify polysaccharide of Pinus koraien-
sis corns.
Key words:Membrane separation technology;Pinus koraiensis polysaccharids;Microfiltration;
Ultrafiltration;Molecule weight
  松科植物红松(Pinus koraiensis Sieb.et Zucc)松
塔中含有萜类及多糖等多种重要天然成分[1],药理研
究结果显示松塔多糖具有调节免疫机能、抑制肿瘤以
及抗氧化、抗菌等诸多功效[2],具有良好的应用前景。
与水提醇沉法等多糖制备的传统方法相比,膜
分离制备技术具有许多明显优势[3],本研究中尝试
将膜分离技术用于红松松塔多糖制备,文献中尚未
见有同类工作报道。实验中重点考察了微滤过程中
料液温度、操作压力和料液浓度等对膜通量的影响,
并通过正交实验确定了最佳微滤条件;由于多糖的
不同分子量组分常呈现不同活性[4],因此本实验中
还采用了不同截留分子量的超滤膜对红松松塔多糖
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第5期(总第126期) 中 国 林 副 特 产 No.5(GSNO.126)
2013年10月 Forest By-Product and Speciality in China  Oct.2013
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DOI:10.13268/j.cnki.fbsic.2013.05.002
进行分级制备,获得了不同分子量的红松松塔多糖,
及其分子量分布的大致规律,以期为后续活性研究
和工业化开发提供参考。
1 材料与仪器
1.1 材料
红松松塔(产地:东北地区)、酚酞指示液、氢氧
化钠、硫酸、苯酚、亚硫酸钠、酒石酸钾钠、3,5-二硝
基水杨酸、盐酸(以上试剂均为分析纯)。
1.2 仪器
FA1004N型电子天平(上海精密科学仪器有限
公司),SHZ-III式循环水真空泵(上海亚荣生化仪
器厂),TGT-16C型台式高速离心机(上海安亭科学
仪器厂),RE-52型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器
厂),LD-800粉碎机(长沙市岳麓区常宏制药机械设
备厂),电热鼓风干燥箱(天津市泰斯特仪器有限公
司),0.2μm中空纤维微滤膜(天津膜天膜科技股份
有限公司),截留分子量分别为6kDa、10kDa、50
kDa、100kDa的中空纤维超滤膜(天津膜天膜科技
股份有限公司)。
2 实验方法与结果
2.1 红松松塔多糖含量的测定
本实验采用DNS比色法进行红松松塔多糖含
量测定。
2.1.1 标准曲线绘制
取105℃恒重过的葡萄糖50mg,加适量水溶
解,转移至100mL容量瓶中,稀释,摇匀,定容,即得
葡萄糖对照品溶液(0.5mg/mL)。精密量取0.3、
0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1mL的葡萄糖
对照品溶液放入 10mL 具塞试管中,加水使成
2mL,分别精密加入DNS显色液2.5mL混匀,在沸
水浴中加热7min,取出,立即用流冷却至室温,加水
3mL摇匀,用相应试剂做空白,在490nm测吸光度。
以葡萄糖浓度(mg/mL)为横坐标(浓度0.0000~
0.06667mg/mL),以吸光度为纵坐标绘制490nm
标准曲线、得出回归方程标准曲线见图1。
图1 DNS法标准曲线
2.1.2 红松松塔多糖样品含量测定
(1)总糖溶液的制备。取经过超滤处理的截留
液2.5mL,加水2.5mL、6mol/L盐酸溶液15mL,在
沸水浴中加热30min,用流水冷却后加酚酞指示液1
滴,用40%氢氧化钠溶液调节至微红色,转移至
50mL容量瓶中,定容即得。
(2)单糖溶液的制备。精密量取经过超滤处理
的截留液5mL,置于10mL容量瓶中,加酚酞指示
液1滴,摇匀,用1%氢氧化钠溶液调节至微红色,
稀释、定容即得。
(3)含量测定。取总糖溶液、单糖溶液各2mL,
分别精密加入DNS显色液2.5mL混匀,在沸水浴
中加热7min后,立即用流水冷却至室温,加水3mL
摇匀,用相应的试剂做空白,在490nm测吸收度A。
多糖含量计算公式如下:
C多糖=C总糖-C单糖=
(A总糖+0.2232)×n1-(A单糖+0.222)×n2
18.7 ×100%
式中:n1、n2 分别为各自的稀释倍数。
2.2 红松松塔多糖微滤制备工艺研究
红松松塔多糖制备工艺见图2。首先经过滤等
预处理步骤除去提取液中尘埃、粗纤维等杂质,随后
微滤除去胶质等大分子物质,得到含红松松塔多糖
的微滤渗出液,再经超滤除去其中的小分子物质,所
得截留液即为浓缩的多糖提取液。膜分离过程中,
按照公式J=V/(S·t)计算膜通量,其中t为膜分
离时间,h;J为膜通量,L/m2·h;V为t时间内透
过液的体积,L;S为有效膜面积,m2。
图2 红松松塔多糖制备工艺路线
2.2.1 影响微滤效果的主要因素考察
(1)料液浓度对膜通量的影响。在0.08MPa、
常温条件下,将不同浓度的红松松塔提取液进行微
滤处理,料液浓度对膜通量的影响见图3。
图3 料液浓度对膜通量的影响
由图3可知,随着初始料液浓度的增大,膜通量
减小。这是因为随着初始料液浓度的增大,料液粘
度增大,导致浓差极化严重;此外,初始料液浓度增
大,溶质吸附在膜表面,阻塞膜孔,造成通量下降。
(2)操作压力对膜通量的影响。常温下对20g/
L的红松松塔多糖提取液进行微滤,压力对膜通量
的影响见图4。
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2013年 张曜武等:膜分离制备红松松塔多糖的研究 第5期
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图4 压力对膜通量的影响
由图4可知,随着压力的增大,膜通量显著增
大。这是因为压力增大使得溶液通过滤膜的推动力
增大。压力继续增大,浓差极化严重,使有效的传质
推动力下降导致膜通量增长变缓。
(3)料液温度对膜通量的影响。在0.08MPa,
对20g/L的红松松塔提取液进行微滤,料液温度对
膜通量的影响见图5。
图5 料液温度对膜通量的影响
由图5可知,在一定范围内,膜通量随温度的升
高而呈上升趋势。这是因为升高温度可使溶液粘度
下降、扩散系数增大,而浓差极化减小,故膜通量增
大。当温度升高到一定程度后,膜通量增加趋势趋
于平缓,且温度过高还会导致滤膜性能和溶液理化
性质的改变。
2.2.2 正交实验优选微滤工艺
采用正交实验考察料液温度t、操作压力 MPa、
料液浓度C 3个因素对膜通量的影响,每个因素取
3个水平,因素水平见表1。本研究选择L9(34)表,
实验结果见表2。
表1 微滤因素水平表
水平 因素A料液温度/℃ B料液浓度/(g·L-1) C操作压力/MPa
1  30  25  0.06
2  35  30  0.08
3  40  35  0.10
表2 正交实验结果
因素 A料液温度/℃
B料液浓度
/(g·L-1)
C操作压力
/MPa
平均膜通量
/(L·m-2·h-1)
实验1  30  25  0.06  15.2
实验2  30  30  0.08  15.8
实验3  30  35  0.1  17.8
实验4  35  25  0.08  17.8
实验5  35  30  0.1  19.0
实验6  35  35  0.06  14.9
实验7  40  25  0.1  20.4
实验8  40  30  0.06  14.9
实验9  40  35  0.08  16.8
K1 16.27  17.80  15.00
K2 17.23  16.57  16.80
K3 17.37  16.50  19.07
极差 1.10  1.30  4.07
  由表2可知,微滤最佳条件为A3B1C3,即料液
温度40℃、料液浓度25g/L、操作压力0.10MPa。
由极差可以得出结论:影响微滤膜通量的主要因素
中,操作压力对膜通量的影响最大,其次为料液浓
度,料液温度对膜通量影响最小。
2.2.3 工艺验证实验
按工艺条件 A3B1C3 进行3组重复实验,结果
见图6。
图6 微滤过程膜通量变化曲线
由图6可知,该三组实验中膜通量理想,只有小
幅度下降,说明该优化方案合理、可行。
2.3 红松松塔多糖超滤制备方法及其分子量分布
研究
2.3.1 红松松塔总多糖的制备
将微滤渗出液经截留分子量为6kDa的超滤膜
进行分离,所得浓缩液经减压蒸发得到总多糖固形
物,测定其中总多糖含量,实验结果见表3。
表3 超滤前后总多糖含量对比
项目 超滤前 超滤后
多糖含量/% 7.20  35.16
  由表3可知,超滤纯化后的样品中多糖含量提
高了约4倍,纯化效果明显。
2.3.2 不同分子量红松松塔多糖的制备
在0.10MPa、常温条件下选用截留分子量分别
为100kDa、50kDa、10kDa、6kDa的超滤膜对上述
微滤透过液依次进行超滤分离,得到分子量>10
万、5万~10万、1万~5万、6000~1万等4段不同
组分,测定各段的多糖含量,得出红松松塔多糖分
子量分布结果,见图7。
图7 红松多糖分子量分布
由图7可知,分子量>10万的组分占红松松塔
总多糖的9.5%,5万~10万之间的占70.2%,1万
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2013年 中 国 林 副 特 产 第5期
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阿克苏地区枣农间作系统节肢动物群落结构特征1)
吐尔逊古丽·托乎提,阿地力·沙塔尔*,亚里坤·努尔
(新疆农业大学 林学与园艺学院,乌鲁木齐 830052)
摘 要:对新疆阿克苏地区枣树与农作物间作系统节肢动物进行系统调查,摸清主要害虫的发生规
律。运用群落生态学方法分析枣农间作系统节肢动物群落结构、稳定性及多样性。枣农间作系统节
肢动物共有2纲14目60科109种。就科数、物种数而言,枣农间作系统中,枣+小麦间作系统的科与
物种数最多,管理水平较好、行间距为3m×4m的枣园建议选择间作小麦,控制害虫的发生量。
关键词:阿克苏;枣农间作系统;节肢动物;群落结构;稳定性
Studies on the Structure Characters of Arthropod
Community in Jujube Yard Intercropping Systems at Aksu Area
Tuerxunguli·Tuohuti,Adil·Satar,Yalikuen·Nuer
(Colege of Forestry and Horticulture,Xinjiang Agriculture University,Urumqi 830052)
Abstract:Scientificaly examined on the structure characters of Arthropod Community in jujube
yard &intercropping systems at Aksu area of Xinjiang Region,finded out the occurrence rules of
major insect pests.Analyzed the stability and diversity of the structure of arthropod community
in jujube farmers’intercropping systems using the method of community ecology.Arthropod
community in intercropping system belongs to a total of 109types,60families of 14orders in 2
classes.In terms of subject and species numbers,among the jujube-farmers intercropping system
there are more of the intercropping of jujube+wheat by subject and species numbers,the better
of management level.Jujube yard of line spacing between 3m×4mwe recommend to choose in-
tercropping with wheat,in order to control the occurrence amount of pests.
Key words:Aksu;Jujube yard intercropping system;Arthropod;Community structure;Stability
  近年来随着南疆林果业的发展,阿克苏地区已
初步形成了以枣为主的特色林果基地,并成为阿克
苏地区农村经济发展和农民增收的支柱产业。然
而,随着林果面积的不断扩大、栽培模式的改变,
櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐

~5万之间的占3.2%,6000~1万的占17.1%。
3 结论
以上实结果表明,微滤过程的适宜操作条件为:
料液浓度25g/L、操作压力0.10MPa、料液温度
40℃,其中影响膜通量的主要因素为操作压力,其次
是料液浓度和温度。微滤渗出液再经截留分子量为
6kDa的超滤膜纯化后,多糖含量可由7.20%,提高
到35.16%,纯化效果显著。
本实验中还测得红松松塔多糖分子量分布如
下:分子量>10万的占9.5%,5万~10万之间的
占70.2%,1万~5万之间的占3.2%,6000~1万
的占17.1%,这些不同分子量的各组分样品正在进
行后续活性研究。
参 考 文 献
[1] Sakagami H,Takeda K,MakinoY,et al.Partial puri-
fication of novel differentiation-inducing substances(s)
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J.Cancer Res,1986,77(1):59-61.
[2] 王智航,张永红,于婉婷,等.红松松塔、松子壳研究进
展及在畜牧业中应用可行性分析[J].国外畜牧学———
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Prospect,Ilinois USA,1993:116-129.
作者简介:冯雪(1987-),女,山东人,在读硕士研究生,
研究方向为中药制剂现代化,E-mail:fengxue.de@163.com;
*通迅作者:张曜武(1955-),男,山东人,副教授,硕士研究
生导师,研究方向为中药制剂现代化;E-mail:yw9833@163.
com。
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第5期(总第126期) 中 国 林 副 特 产 No.5(GSNO.126)
2013年10月 Forest By-Product and Speciality in China  Oct.2013
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