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亚花松萝多糖的提取与分离工艺的优化



全 文 :185※工艺技术 食品科学 2006, Vol. 27, No. 07
亚花松萝多糖的提取与分离工艺的优化
刘丽燕,王 丽,文雪梅, 阿不都拉·阿巴斯*
(新疆大学生命科学与技术学院,新疆 乌鲁木齐 830046)
摘 要:本文研究亚花松萝多糖的提取与分离工艺的优化。亚花松萝多糖提取工艺各因素的最佳水平为热水体积
200ml(每4g松萝)、70~80℃提取三次,每次2h。其中对亚花松萝多糖含量影响最显著的因素是提取次数,然而
提取温度在一定范围内无显著影响。乙醇沉淀多糖的最佳浓度为80%一倍,Sevage试剂除游离蛋白时的体积比为
3:1,反复脱蛋白五次,每次振荡30min。多糖的最佳得率为6.86%,总糖含量为76%。
关键词:亚花松萝;多糖;分离工艺;优化
Optimal Design of Extraction and Separation Procedure for the Usnea subflor dana Polysaccharide
LIU Li-Yan,WANG Li,WEN Xue-Mei,Abdulla.ABBAS*
(College of Life Science and Technology, Xinjiang University, Urumqi 830046, China)
Abstact :This paper studied the optimum preparation procedure for extraction and septeration of the Usnea subfloridana
polysaccharide. The optimum extraction conditions of S bfloridana polysaccharide are: water 200ml, Us a subfloridana 4g,
extracting-temperature 70~80℃, epeated-times 3 and extracting-time 2h. The results showed that the variance of the factor
reapeated-times assumes statistical significance, whereas the extracting-temperature is not statistically significant. A one-factor
test results indicated that the optimum conditions of precipitating polysaccharide with 70% alcohol, and removing proteins with
sevage agent to gain gratifying effictiveness are as follows: volume ratio 2:1, oscillation-time 30min and repeated times 7 with
polysaccharide yield 6.86% and total sugar content 76%.
Key words:Usnea subfloridana;polysaccharide;experiment extration methodology;optimization
中图分类号:O623.59 文献标识码:A 文章编号:1002-6630(2006)07-0185-03
收稿日期:2006-01-30 *通讯作者
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30460001;30160001);新疆生物资源基因工程重点实验室资助项目(040080)
作者简介:刘丽燕(1978-),女,硕士研究生,主要从事地衣学研究。
多糖是一种天然高分子化合物,它是由醛糖或酮糖
通过苷键连接在一起的多聚物。多糖在自然界分布极
广,对动植物的生命极其重要,具有多种生理活性[1,2]。
据国外文献报道,地衣多糖具有很高的抗癌活性,而这
种多糖的抗癌活性是通过提高健康细胞的免疫能力,抑
制癌细胞的病态增殖,从而克服了一些抗癌药物对健康
细胞的损伤副作用,即所谓的“中间宿主免疫性”。因
此,对各种地衣多糖的研究就成为一种趋势[3]。松萝是
子囊地衣纲、茶渍目、松萝科、松萝属的植物。全体
灰绿色。主要生长于山地森林中。松萝资源含量巨大,
目前国内没有对松萝多糖进行系统报道与研究的文献。
本文对松萝多糖的提取工艺进行了系统研究,以确
定松萝多糖提取、沉淀、脱脂、脱蛋白的最佳工艺。
为松萝多糖的分离制备和开发利用提供参考。同时也为
其它地衣多糖的提取提供依据。
1 材料与方法
1.1材料
亚花松萝于2004年5月采自新疆喀纳斯国家级自然
保护区,由阿不都拉·阿巴斯教授鉴定。
1.2实验试剂 均为国产分析纯。
1.3仪器
恒温干燥箱;索氏提取器;电热套;旋转蒸发
器;真空泵;低速离心机;752可见紫外分光光度计;
电子天平。
1.4方法
松萝多糖的提取、分离工艺流程:松萝用清水浸
泡1min(去除杂质与表面灰尘)→烘干→氯仿索提→松萝残
渣热水浸提→水提液离心,减压浓缩→乙醇沉淀多糖→
无水乙醇、丙酮、乙醚洗涤→Sevage法脱蛋白。
1.4.1提取工艺的优化[4]
松萝多糖属酸性多糖,易溶于热水,影响热水浸
提的主要因素有:热水体积、温度、时间及提取次数。
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将松萝用清水浸泡1min,恒温干燥箱内40℃烘干,氯
仿索提两次(每次3h)。索提后的松萝残渣平均分成九
份,每份4g,按正交试验L9(34)提取松萝多糖。将浸
提液离心,去除杂质,减压浓缩至40ml。加入80%乙
醇使之沉淀,静置过夜,待沉淀析出,离心,将沉
淀物用无水乙醇、丙酮、乙醚分别洗涤三次,干燥得
松萝多糖粗品。
本实验的目的是确定松萝多糖提取的最佳工艺。松
萝多糖提取的水平因素表(表1)。
水平 热水体积(ml) 时间(h) 温度(℃) 提取次数
1 100 1 70 2
2 200 2 80 3
3 300 3 90 4
表1 水平因素表
Table 1 The level form of factor
1.4.2乙醇沉淀多糖
本实验采用乙醇作为多糖沉淀剂。以上述最优工艺
提取粗多糖,取若干份浓缩液,每份50ml。将此浓缩
液按1:1、1:2、1:3的体积比分别与不同浓度梯度的乙
醇溶液混合,静置过夜,待沉淀析出,离心,将沉
淀物相继用无水乙醇、丙酮、乙醚洗涤,干燥得松萝
粗多糖。
1.4.3乙醚脱脂
将乙醇沉淀所得的粗多糖装入滤纸筒后置于索式提
取器中,45℃恒温加热提取至粗脂肪脱尽,挥干残醚
得白色粗多糖。
1.4.4脱蛋白
松萝多糖中含有游离蛋白质,会影响多糖的分离提
纯。因此在提纯前需将游离蛋白除去。目前除去游离
蛋白的最有效方法是Sevage法。在松萝粗多糖中加入
氯仿-正丁醇混合溶液进行充分振荡,将游离蛋白变性
成为不溶性物质,分层去除,通常要反复进行5~8次
才能很好地去除蛋白质,因此本文通过对变性剂与样品
体积比以及处理次数的研究,以确定松萝多糖的最佳脱
蛋白工艺。
称取松萝粗多糖样品0.400g,室温加入少量蒸馏
水,置于电热套上加热溶解,冷却后,转置于200.0ml
容量瓶中稀释至刻度线,摇匀。氯仿-正丁醇溶液预先
配成体积比4:1的混合溶液。粗多糖溶液4.0ml,加氯
仿-正丁醇溶液1.0ml,置于具塞试管中,充分振荡30min
后,离心1min,将氯仿与水相分开。将3.0ml溶液置
于石英比色皿中,用可见-紫外分光光度计测定280nm
处吸收至A。用蒸馏水做对照。测毕将溶液倒回试管
中,按照体积比再加入氯仿-正丁醇溶液,重复上述过
程,至吸光值基本不变。再将样品溶液与氯仿-正丁醇
溶液按照体积比为3:1、2:1、1:1,重复前面的操作。
1.4.5透析
用玻璃纸代替透析袋。玻璃纸的活化:1kg水中加
入0.37224 EDTANa,用10g/L的Na2CO3调pH至9(用去
约100ml Na2CO3溶液)。加入玻璃纸,煮沸30min。按
前面方法操作得到的多糖粉末一定量溶于水,加热,使
多糖完全溶解。溶解后的多糖放入玻璃纸中,扎口,
用蒸馏水透析24h,去除小分子物质。透析过夜后的多
糖溶液再用乙醇沉淀,得到精制的多糖粉末。
1.4.6多糖含量的测定[7]
1.4.6.1标准曲线
精密称取葡萄糖标准品100mg,置于小烧杯中,加
入适量水溶解,定量转移至100ml容量瓶中,加水至刻
度,摇匀做葡萄糖贮备液。准确吸取该液10ml置于
100ml容量瓶中,用蒸馏水稀释到刻度,摇匀,即为
葡萄糖应用液。分别取0.1g/L的标准葡萄糖溶液0.05、
0.10、 .20、 .30、 .40、 .50、 .60、 .80、1.00ml,
用蒸馏水补足至1ml后,分别加入4ml 2g/L的蒽酮-硫
酸试剂。迅速浸入冰水中冷却,各管加完后,一起浸
入沸水浴中,自水重新沸起,准确煮沸10min,取出
用自来水冷却,室温放置10min左右,在620nm处比
色,以光密度A为纵坐标,糖浓度C为横坐标,得标
准曲线(图2)。
精密称取提取的多糖5.0mg,加热水溶解后定容至
100.0ml,取1.0ml,按照上述方法测定吸光度,查标准
曲线,计算结果。
2 结果与分析
2.1正交试验设计与试验结果
由表2正交试验结果及其效应曲线图(见图1)说明:
亚花松萝多糖提取工艺各因素的最佳水平为热水体积
200ml 、在70~80℃下提取三次,每次2h。
表3方差分析结果表明:亚花松萝多糖提取工艺各
因素中提取次数和热水体积的差异对多糖得率有较大的
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影响,而提取时间和提取温度的差异无明显的影响。
2.2不同体积比、不同乙醇浓度对沉淀多糖的效果
因素
热水体积 提取时间 提取温度 提取 多糖得率
(ml) (h) (℃) 次数 (%)
试验1 100 1 70 1 2.11
试验2 100 2 80 2 2.42
试验3 100 3 90 3 2.83
试验4 200 1 80 3 3.13
试验5 200 2 90 1 2.29
试验6 200 3 70 2 2.77
试验7 300 1 90 2 2.50
试验8 300 2 70 3 3.06
试验9 300 3 80 1 2.37
极差 0.280 0.090 0.127 0.710
表2 正交试验结果
Table 2 The result of orthogonal test
因素 偏差平方和 自由度 F比 F临界值
热水体积 0.012 2 0.478 4.460
时间 0.010 2 0.040 4.460
温度 0.021 2 0.084 4.460
提取次数 0.853 2 3.398 4.460
表3 方差分析结果
Table 3 Variance results of the experiments
不同浓度梯度的乙醇溶液(%)
体积比
40 50 60 70 80 95
1:1 0.020g0.040g0.024g0.047g0.051g0.012g
1:2 0.017g0.049g0.025g0.041g0.044g0.015g
1:3 0.016g0.043g0.037g0.038g0.030g0.013g
表4 不同体积比,不同浓度的乙醇溶液对沉淀多糖的效果
Table 4 The result of precipitating polysaccharide with different
volume and density alcohol
A值 Sevage法处理的次数
体积比 1 2 3 4 5 6 7
1:1 0.3640.3220.2760.2450.2160.1960.196
2:1 0.3870.3240.2850.2430.2180.1980.198
3:1 0.3210.2850.2140.1720.150.150
4:1 0.3560.3050.2610.2030.160.160
表5 Sevage法不同方式脱蛋白后的吸光度
Table 5 Absorbance of different removing proteins with Sevage
由表4可以看出,不同浓度梯度的乙醇溶液和不同
体积比对多糖得率影响较大。当乙醇浓度为4 0 %、
70%、80%时,随着体积比的增大,多糖得率呈递减
趋势;乙醇浓度为60%时,随着体积比的增大,多糖
得率呈递增趋势;乙醇浓度为50%和95%,体积比在
1:2时,多糖得率最大。而当乙醇浓度为95%时,无
论体积比为1:1、1:2还是1:3,其沉淀出的多糖克数都
是最小的。当乙醇浓度为80%,体积比为1:1时,沉
淀出的多糖克数是最多的。综上所述,松萝多糖的最
佳乙醇沉淀浓度为80%,体积比为1:1。
注:在实验过程中,95%乙醇需要沉淀24h以上
才可以产生沉淀,并且沉淀大片相连,呈薄片状。
2.3Sevage法脱蛋白结果
由表5可知,松萝多糖溶液与Sevage试剂的体积
比为1:1,反复脱蛋白五次,效果最佳。
2.4松萝多糖总糖含量
测得多糖溶液的A620为0.452,从总糖的标准曲线
得松萝多糖的总糖含量为76%。
3 结 论
根据本实验结果分析,松萝多糖的提取工艺各因素
中提取次数对粗多糖得率影响较大,其次为提取时间及
热水体积,提取温度在一定范围内无显著影响。为节
水节力省时,采用少量短时多次提取比较合理,即
200ml(6g),在70~80℃提取三次,每次2h。乙醇沉淀
多糖的最佳浓度为80%一倍,Sevage试剂除游离蛋白
时的体积比为3:1,反复脱蛋白五次,每次振荡30min。
乙醚脱脂,对蒸馏水透析过夜,能达到良好的提取、
沉淀、脱蛋白、脱脂效果。
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