北沙参多糖的提取纯化工艺研究(附件)
目的探索北沙参多糖(GPS)的最优提取工艺参数，同时对其纯化工艺进行初步研究。方法以水为提取介质，采用超声波提取法提取北沙参粗多糖，并以提取率为指标，运用单因素实验和正交实验对料液比、提取次数、提取时间及提取温度等四个影响北沙参多糖提取率的主要因素进行优选。采取DEAE-cellulose52柱层析法对北沙参多糖进行初步纯化，以傅里叶变换红外光谱法对经过纯化的北沙参多糖进行特殊分子结构表征。结果最优工艺组合为料液比1:30、提取4次、提取时间40 min、提取温度60℃。在此最优工艺下北沙参多糖的提取率高达28.48%，北沙参粗多糖经DEAE-cellulose52柱层析法分离纯化后，收集得到GPS-1、GPS-2、GPS-3、GPS-4四个组分，真空干燥得GPS-1 12mg、GPS-2 40 mg、GPS-3 16 mg、GPS-4 6 mg。经傅里叶变换红外光谱分析显示4个组分在3600-3000 cm-1处有-OH特征峰、在3000-2800 cm-1有碳氢键的伸缩振动等，表明所得组分存在多糖特征结构。结论本实验探索所得的北沙参超声提取工艺稳定可靠，DEAE-cellulose52对于分离纯化北沙参多糖有良好效果。关键词 北沙参多糖，超声波，提取工艺，纯化
目 录
1 引言 1
1.1 多糖提取方法 1
1.2 关于超声提取多糖的研究 2
1.3 多糖纯化工艺的研究 3
2 课题研究目的及内容 4
2.1 课题研究目的 4
2.2 课题研究内容 4
3 实验材料与仪器 4
3.1 实验材料 4
3.2 实验仪器 5
4实验方法 5
4.1北沙参多糖的超声提取工艺 5
4.2 多糖提取率的测定方法 6
4.3 超声提取工艺优化 7
4.4 北沙参多糖的纯化工艺 8
5 结果与分析 9
5.1提取率测定方法结果与分析 9
5.2单因素与正交设计结果与分析 12
5.3 纯化结果与分析 16
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
22
1 引言
多糖是由超过10个单糖聚合而成的一类天然高分子化合物，作为能量物质存在于生物体中，同时也可作为生物体的结构物质，存在于绝大部分细胞膜系统中，在细胞的一系列新陈代谢中均有所体现，是一类支撑生命活动良好进行的基础物质。长久以来的科学研究发现多糖不但具有抗肿瘤的生物效应和调节免疫的功能，而且还有抗氧化、抗高血压、抗辐射、抗凝血、抗高血脂、杀菌、保肝等作用[1]。由于多糖的低副反应性、来源广和低毒性，其研究已成为海内外科研人目前的研究热点。现已有超过一百种植物多糖被研究发现，随着关于多糖活性课题研究的深入开展，以及大众对各类天然药物的青睐[2]，多糖的研究也备受关注，在新药研发方面前景光明。
在我国，多糖研究近几年得到了非常迅速的发展，但目前仍然没有一种在效率与成本等方面都有效和一致认可的多糖提取及纯化标准[3]，因此本文对超声法提取北沙参粗多糖Glehnia littoralis(GPS)的提取工艺和对北沙参多糖的纯化工艺进行了研究。
1.1 多糖提取方法
多糖提取方法分为传统提取法和新兴技术提取法
1.1.1 传统提取法
提取多糖常用的方法是热水浸提法，且热水浸提法是多糖提取中最基本的方法。申玉香等优选了北沙参多糖的水提技术，进行单因素实验、正交试验，并得出结论：在料水比为30倍水、提取3 次、提取4 h、温度90℃的最佳条件下，多糖提取率达到 15.59%[4]。侯宗福等以北沙参饮片为直接研究对象，采用热水浸提法直接提取北沙参饮片中的多糖，在提取温度80℃，浸提2.0 h,连续提取3次的最优浸提条件下，得到提取率为2.4%的北沙参水溶性多糖[5]。传统的热水浸提法目前还有不少的缺点，如提取时间长，溶剂耗费量大，耗能高，提取需要的高温环境容易使多糖的活性降低和结构改变。
1.1.2 新兴技术提取法
多糖提取方法除了传统的热水浸提法以外，新型提取方法也不断地被开发。其中包括酸提取法、碱提取法、超临界萃取法、酶提取法、微波辅助提取法和超声波提取法[6]。向东等以南瓜为原材料，以碱溶液提取南瓜多糖，他们的研究发现在碱法提取的条件下提取率大幅度提高但是获得的提取液色泽太深且不易脱去[7]。王智荣等采用酸溶液提取海带多糖，以单因素试验和正交设计对其提取工艺进行优选，在液料比25倍水,提取时间2 h,pH 2.0,温度100℃的最优条件下多糖得率达到最高的12.95 %[8]。此条件下多糖得率较高。但酸性液体有强烈腐蚀作用对设备要求高，增加后期浓缩分离的成本，提高工业生产成本，不利于环保节能。周红英等以微波法提取北沙参多糖，采用单因素设计和正交试验的方法对工艺参数做出优选，在微波功率800 W，时间为100 s，浸提30 min，固液比30倍水的最优工艺参数下粗多糖得率高达39.3 %，多糖在提取物的含量达到了65.4 %[9]。微波辅助提取虽然提取率不错但是其粗品杂质太多，且所需溶剂量也大，设备昂贵不利于北沙参的工业化生产。陈明等选定茶多糖，并以超临界CO2萃取法探索其提取工艺，通过单因素设计确定最佳工艺，在20 %乙醇、40目茶粉、压力35 MPa、温度45℃、时间2.0 h的最佳萃取条件下茶多糖达到92.5 %的提取率[10]，在维持与传统提取所得茶多糖类似活性的同时，还将茶多糖的提取率大大提高了，但是提取条件太苛刻，且高标准的设备使成本飙升。李书倩等以红蘑多糖为研究对象，采用复合酶提取法，先进行了单因素实验再设计了正交试验并得出了最优工艺，在最优工艺下多糖提取率达到了12.0 %[11]。相对于传统提取法，在此工艺下虽然提取时间较短、多糖结构完整性较好、提取条件也不太苛刻，但是酶的价格高且难以控制其稳定，容易被污染而失活。以上的一系列多糖提取方法都存在其自身的新颖性，与此同时也都存在着其明显的缺点。
1.2 关于超声提取多糖的研究
1.2.1 超声技术
在人的听觉感知范围之外，且频率超过20 000Hz的声波就是超声波。人类第一次制造产生稳定超声波是在1830年，从此之后被应用于生物大分子提取、精细化工和医药等诸多领域。尤其是在灭菌、清洗、提取、助溶、过滤，粉碎等方面有着突出的贡献。超声波通过其机械机制、微扰作用，空化机制和热效应等作用增强目标微粒的运动频率，增加介质的渗透能力，从而提高目标成分的溶出率[12]。超声提取法作为一种全新、快捷和高效的提取方法具有减少时间、降低耗能、提高效率这三大亮点。除此之外超声提取中高温的过程被摒弃了，使得目标成分的结构不会因高温提取环境而发生变化，因此提取对高温比较敏感的成分时采用超声法非常合适。为了使多糖的大分子结构在高温下保持稳定，所以超声提取法在提取多糖时被广大研究者所接受。最近几年，中药多糖的提取工艺中也引入了超声波提取技术，并且取得了一系列的重要进展。
目 录
1 引言 1
1.1 多糖提取方法 1
1.2 关于超声提取多糖的研究 2
1.3 多糖纯化工艺的研究 3
2 课题研究目的及内容 4
2.1 课题研究目的 4
2.2 课题研究内容 4
3 实验材料与仪器 4
3.1 实验材料 4
3.2 实验仪器 5
4实验方法 5
4.1北沙参多糖的超声提取工艺 5
4.2 多糖提取率的测定方法 6
4.3 超声提取工艺优化 7
4.4 北沙参多糖的纯化工艺 8
5 结果与分析 9
5.1提取率测定方法结果与分析 9
5.2单因素与正交设计结果与分析 12
5.3 纯化结果与分析 16
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
22
1 引言
多糖是由超过10个单糖聚合而成的一类天然高分子化合物，作为能量物质存在于生物体中，同时也可作为生物体的结构物质，存在于绝大部分细胞膜系统中，在细胞的一系列新陈代谢中均有所体现，是一类支撑生命活动良好进行的基础物质。长久以来的科学研究发现多糖不但具有抗肿瘤的生物效应和调节免疫的功能，而且还有抗氧化、抗高血压、抗辐射、抗凝血、抗高血脂、杀菌、保肝等作用[1]。由于多糖的低副反应性、来源广和低毒性，其研究已成为海内外科研人目前的研究热点。现已有超过一百种植物多糖被研究发现，随着关于多糖活性课题研究的深入开展，以及大众对各类天然药物的青睐[2]，多糖的研究也备受关注，在新药研发方面前景光明。
在我国，多糖研究近几年得到了非常迅速的发展，但目前仍然没有一种在效率与成本等方面都有效和一致认可的多糖提取及纯化标准[3]，因此本文对超声法提取北沙参粗多糖Glehnia littoralis(GPS)的提取工艺和对北沙参多糖的纯化工艺进行了研究。
1.1 多糖提取方法
多糖提取方法分为传统提取法和新兴技术提取法
1.1.1 传统提取法
提取多糖常用的方法是热水浸提法，且热水浸提法是多糖提取中最基本的方法。申玉香等优选了北沙参多糖的水提技术，进行单因素实验、正交试验，并得出结论：在料水比为30倍水、提取3 次、提取4 h、温度90℃的最佳条件下，多糖提取率达到 15.59%[4]。侯宗福等以北沙参饮片为直接研究对象，采用热水浸提法直接提取北沙参饮片中的多糖，在提取温度80℃，浸提2.0 h,连续提取3次的最优浸提条件下，得到提取率为2.4%的北沙参水溶性多糖[5]。传统的热水浸提法目前还有不少的缺点，如提取时间长，溶剂耗费量大，耗能高，提取需要的高温环境容易使多糖的活性降低和结构改变。
1.1.2 新兴技术提取法
多糖提取方法除了传统的热水浸提法以外，新型提取方法也不断地被开发。其中包括酸提取法、碱提取法、超临界萃取法、酶提取法、微波辅助提取法和超声波提取法[6]。向东等以南瓜为原材料，以碱溶液提取南瓜多糖，他们的研究发现在碱法提取的条件下提取率大幅度提高但是获得的提取液色泽太深且不易脱去[7]。王智荣等采用酸溶液提取海带多糖，以单因素试验和正交设计对其提取工艺进行优选，在液料比25倍水,提取时间2 h,pH 2.0,温度100℃的最优条件下多糖得率达到最高的12.95 %[8]。此条件下多糖得率较高。但酸性液体有强烈腐蚀作用对设备要求高，增加后期浓缩分离的成本，提高工业生产成本，不利于环保节能。周红英等以微波法提取北沙参多糖，采用单因素设计和正交试验的方法对工艺参数做出优选，在微波功率800 W，时间为100 s，浸提30 min，固液比30倍水的最优工艺参数下粗多糖得率高达39.3 %，多糖在提取物的含量达到了65.4 %[9]。微波辅助提取虽然提取率不错但是其粗品杂质太多，且所需溶剂量也大，设备昂贵不利于北沙参的工业化生产。陈明等选定茶多糖，并以超临界CO2萃取法探索其提取工艺，通过单因素设计确定最佳工艺，在20 %乙醇、40目茶粉、压力35 MPa、温度45℃、时间2.0 h的最佳萃取条件下茶多糖达到92.5 %的提取率[10]，在维持与传统提取所得茶多糖类似活性的同时，还将茶多糖的提取率大大提高了，但是提取条件太苛刻，且高标准的设备使成本飙升。李书倩等以红蘑多糖为研究对象，采用复合酶提取法，先进行了单因素实验再设计了正交试验并得出了最优工艺，在最优工艺下多糖提取率达到了12.0 %[11]。相对于传统提取法，在此工艺下虽然提取时间较短、多糖结构完整性较好、提取条件也不太苛刻，但是酶的价格高且难以控制其稳定，容易被污染而失活。以上的一系列多糖提取方法都存在其自身的新颖性，与此同时也都存在着其明显的缺点。
1.2 关于超声提取多糖的研究
1.2.1 超声技术
在人的听觉感知范围之外，且频率超过20 000Hz的声波就是超声波。人类第一次制造产生稳定超声波是在1830年，从此之后被应用于生物大分子提取、精细化工和医药等诸多领域。尤其是在灭菌、清洗、提取、助溶、过滤，粉碎等方面有着突出的贡献。超声波通过其机械机制、微扰作用，空化机制和热效应等作用增强目标微粒的运动频率，增加介质的渗透能力，从而提高目标成分的溶出率[12]。超声提取法作为一种全新、快捷和高效的提取方法具有减少时间、降低耗能、提高效率这三大亮点。除此之外超声提取中高温的过程被摒弃了，使得目标成分的结构不会因高温提取环境而发生变化，因此提取对高温比较敏感的成分时采用超声法非常合适。为了使多糖的大分子结构在高温下保持稳定，所以超声提取法在提取多糖时被广大研究者所接受。最近几年，中药多糖的提取工艺中也引入了超声波提取技术，并且取得了一系列的重要进展。
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