（食品科学专业论文）薯蔓多糖和类黄酮中试提取及残渣利用工艺研究.pdf

摘要 摘要 我国是世界上甘薯栽培面积最大的国家，常年种植面积在l x l 0 8 亩以上， 产量占全世界的8 0 以上，特别是在以农业为主导经济的江西省，由世界银 行贷款资助种植甘薯项目，种植面积常年维持在2 2 0 万亩左右，可产干薯蔓 ( 即甘薯地上茎部分，包括叶、柄、藤三部分) 1 3 2 万吨。薯蔓资源量非常巨 大，除一小部分用作饲料外，大部分都作为废弃物被抛弃，造成资源浪费 和环境污染。本文从开发和利用丰富的薯蔓资源出发，在小试基础上进行放 大中试实验研究。分别在常压、真空度和有酶、无酶前提下，改变工艺( 固液 比、提取次数、提取时间、酶的种类和乙醇浓度) 条件，比较在不同条件下多 糖及黄酮的得率。采用组合膜( 微滤、超滤、纳滤、反渗透) 分离技术浓缩、 提纯多糖和黄酮。对提取多糖、黄酮后的残渣，通过微射流均质机对薯蔓膳 食纤维进行湿法瞬时高压作用改性，并对其应用进行了初探。研究结果与分析 如下： 1 、薯蔓多耱和黄酮提取工艺中，先水提多糖再乙醇水溶液提取黄酮类化 合物，结果表明：其两者得率，真空比常压好，多糖提高了2 6 5 、黄酮类 化合物提高了4 1 。8 ；有酶比无酶好，多耱提高了4 1 6 、黄酮类化合物提 高了6 4 3 ；酶a 比酶b 、酶c 好；在酶法提取中，固液比、提取次数、提取 时间和乙醇浓度相对都可减少。 2 、多糖和黄酮类化合物经组合膜( 微滤、超滤、纳滤、反渗透) 分离、 提纯、浓缩，结果表明：可分离、提纯2 3 个不同级份；可浓缩近十倍；纯 度多糖提高了8 8 5 、黄酮类化合物提高了9 4 。 3 、提取多糖、黄酮后的薯蔓残渣经过微射流均质机湿法瞬时高压膨化， 结果表明：得到改性的膳食纤维即特种膳食纤维。 4 、多糖、黄酮类化合物和特种膳食纤维分别添加到奶粉中应用初探，结 果表明：复水性、稳定性和口感都较好，但色泽不好，主要是薯蔓的色泽带入， 有待进一步改进。但为制备低脂、高蛋白质，富含多糖、黄酮和特种膳食纤 维的功能型奶粉提供一定的参考价值。 研究说明采用中试综合提取薯蔓多糖、黄酮类化合物和制备特种膳食纤 i i 摘要 维的高新技术路线是可行的。符合当今食品行业高效、优质、环保的发展方 向，可实现食品生产安全。为开发利用资源提供了新思路和理论依据。 关键词：薯蔓；中试提取；多糖：黄酮类化合物；膜分离技术 特种膳食纤维 i i i a b s a a c t a b s t r a c t hc h i n a , 崃i sa b o ml x l 0 8a c r e so fs w e e tp o t a t op l a n t e do v c l t h ec o u n m w h i c ha c c o u n t sf o r8 0 i nt h ew o r l da n dm a k e sc h i n ab e c o m eo n eo ft h eb i g g e s t c o u n t r i e si np l a n t i n gs w e e tp o t a t o p a r t i c u l a r l yi nj i a n g x ip r o v i n c ew i t ht h e a g r i c u l t u r e - d r i v e ne c o n o m y t h ec u l t i v a t i o na 僦o fs w e e tp o t a t op r o j e c t sf u n d e db y t h ew o r l db a n kl o a nr e m a i n e da t2 2 0m i l l i o nf i t sp e r e n n i a la r o u n d , w h i c hg a sy i e l d s t e ms w e e tp o t a t ov i n e s ( s w e e tp o t a t os t e ms o m eg r o u n d , c o m m o n l yk n o w na st h e s w e e tp o t a t ov i n e , s w e e tp o t a t ol e a v e s , i n c l u d i n gl e a v e s ，s t c l 璐，r a t t a l lt h r e ep a r t s ) 1 3 2m i l l i o nt o n s h o w e v e r , o n l yal i t t l eo fs w e e tp o t a t ov i n e sw e r eu s e d f e e d m o s to f t h e mw e r ed i s c a r d e d t h i si sn o to n l yaw a s t eo f r e s o u r c e sb u ta l s oak i n do f p o l l u t i o n i nt h i sp a l e r 9p i l o tt e s t sw e r ec a r r i e do u tb a s e do nt h er e s u l t sc o m ef r o m l a b o r a t o r yt om a k eg o o du s e o f t h ea b u n d a n t “u r b yc h a n g i n gt e c h n i q u e s ( r a t i o s b e t w 0 3 us o l i da n d l i q u o r 、t i m eo f e x t r a c t i n g 、e x t r a c t i n gp e r i o d s 、d i f f e r e n te n z y m e s 、 a n dc o n c e n w a t i o no f e t h a n 0 1 ) i np i l o te x t r a g t i o l lp r o c e s s e so f n o r m a lp r e s s u r e 、d e g r e e o fv a c u l l m 、a d d i i l gd i f f e r e n te n z y m e s 、w i t h o u t n z y m e , i n f l u e n c e so np r o d u c t i o n r a t e so fs w e e tp o t a t ov i n e sp o l y s a c c h a d d e sa n df l a v o n o i d sw e d i s c u s s e d a n d c o m b i n e dm e m b r a n et e c h n i q u ew a su s e dt ot h ec o n c e n t r a t i o n 、p u r i f i c a t i o no f p o l y s a c c h a r i d c sa n df l a v o n o i d s u s i n gm i c r o f l u i d i z e r , s p e c i a ld i e t a r yf i b e ro fs w e e t p o t a t ov i n e sw a sp r e p a r e db yi n s t a n t a n e o u sh i g h - p r e s s u r ef x o mt h er e s i d u e s ，a n d s o m cr e s e a r c h e so nt h ea p p l i c a t i o no ft h es p e c i a ls w e e tp o t a t ov i n e sd i e t a r yf i b e r w e r ea l s os t u d i e d t h ef o l l o w i n g sa r ct h er e s u l t ： 1 e x l r a c t i n gt e c h n i q u eo f s w e e t p o t a t ov m e sp o l y s a c c h a r i d e sa n df l a v o n o i d s h a v i n ge x t r a c t e dp o l y s a c c h a f i d e s ，f l a v o n o i d sw a se x t r a c t e dw i t he t h a n o ls o l u t i o n , t h ef o l l o w i n g sa r et h er e s u l t ：v a c u l l l ne x t r a c t i o ni sb e t t e tt h a nn o r m a lp r e s s u r e e x t r a c t i o n , a n dt h ep r o d u c t i o nr a t e so fp o l y s a c c h a d d e sa n df l a v o n o i d sh a v eb e e n i m p r o v e db y2 6 5 a n d4 1 8 r e s p e c t i v e l y ；a d d i n gd i f f e r e n te x t r a c t i o ni sb e t t e rt h a n w i t h o u te n z y m e ，a n dt h ep r o d u c t i o nr a t e so fp o l y s a c c h a r i d e sa n df l a v o n o i d sh a v e a b s t r a c t b e e ni m p r o v e db y4 1 ，6 a n d6 4 3 r e s p e c t i v e l y ；e f f e c t so f e n z y m eai sm u c hb e t t e r t h a ne n z y m eba n de n z y m ec ；s o l i d - l i q u i dr a t i o 、e x t r a c t i n gt i m e 、e x t r a c t i n gp e r i o d 、 e t h a n o lc o n c e n t r a t i o nc a na l lb er e d u c e dr e l a t i v e l y 2 p o l y s a c c h a r i d e sa n df l a v o n o i d sw e r ep u r i f i e da n dc o n c e n l x a t e du s i n g c o m b i n e dm e m b r a n et e c h n i q u e ，t h ef o l l o w i n g sa r et h er e s u l t s ：2o r3d i f f e r e n t c o m p o n e n t sw e r eo b t a i n e da n dt h es o l u t i o nc a nb ec o n d e n s e db y1 0t i m e s ，t h e p u r i t yo fp o l y s a c c h a r i d e sa n df s p vh a v eb e e ni m p r o v e db y8 8 5 a n d9 4 r e s p e c t i v e l y 3 u s i n gm i c r o f l u i d i z e r , t h er e s i d u e se x t r a c t e dp o l y s a e c h a r i d e sa n df l a v o n o i d s w a sm o d i f i e db y 蛐t a n e o u sh i g h - p r e s s u r e s t u d i e si n d i c a t e dt h a tw ee , a ng e t s p e c i a ls w e e tp o t a t ov i n e sd i e t a r yf i b e r 4 p r 印a r cm i l kp o w d e r - a d d i n gp o l y s a e e h a r i d e s 、f l a v o n o i d sa n ds p e c i a ls w e e t p o t a t ov i n e sd i e t a r yf i b e rb yh o m o g e n i z a t i o na n ds p r a yd r y i n g t h ef o l l o w i n g sa l e t h er e s u l t s ：r e h y d r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s 、s t a b i l i t ya n dt a s t ea f em u c hb e t t e rt h a nb e f o r e ； t h ep r o d u c tc o l o ri si n f e r i o r , n e e d i n gi m p r o v i n g t h et e c h n i q u ep r o v i d e ss o m e r e f e r e n c ev a l u ef o rl o w - f a ta n dh i g l ip r o t e i nf u n c t i o n a l l i l i 攻p o w d e rr i c h i n p o l y s a c c h u r i d e s 、t l a v o n o i d sa n ds p e c i a ls w e e tp o t a t ov i n e sd i e t a r yf i b e r t h i sr e s e a r c hi n d i c a t e d ：t h et e c h n i q u er o u t eo fe x t r a c t i n gp o l y s a c c h a r i d e s 、 f l a v o n o i d sa n dt h er e s i d u e sm o d i f i e db yi n s t a n t a n e o u sh i g h - p r e s s u r et oo b t a i ns p e c i a l s w e e tp o t a t ov i n e sd i e t a r yf i b e ri sf e a s i b l e a c c o r d i n g 谢t it h e “h i g h e re f f e c t i v e 、 h i g h - q u a l i t y 、e n v i r o n m e n t - p r o t e c t i o n ”d e v e l o p m e n t 仃e n d so f t o d a y 。sf o o di n d u s t r y ， a n dm a k e st h ef o o dp r o d u c t i o nm u c hs a f e r , a l s oc a np r o v i d ean e wi d e aa n d t h e o r e t i c a lf o u n d a t i o nf o rt h ee x p l o r a t i o na n du t i l i z a t i o no f n e wr e s o u r c e s k e y w o r d s ：s w e e tp o t a t ov i n e s ：p i l o te x w a c t i o mp o l y s a c c h a r i d e s ：f l a v o n o i d s ： m e m b r a n es e p a r a t i o nt e c h n o l o g y ： s p e c i a ld i e t a r yf i b e r v 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌文学或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 糊矧。斜捌飙沙7 肋日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南昌文学有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权南昌史学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授 权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名( 手写) ： 签字日期：力叼年易月为日 弋 导师签名 辩醐：刁 第一章绪论 1 1引言 第一章绪论 甘薯( i p o m o e ab a t a t a sl a m ) ，别名红薯、红苕、白薯、番薯、地瓜、山芋等， 是双子叶旋花科甘薯属多年生草本植物，蔓性。原产于美洲的热带地区，由于 具有高产稳产、抗灾能力强、适应性广、容易栽培等特点，在土质差、施肥水 平低的条件下也能获得高产，所以深受广大人民群众欢迎。 薯蔓( s w e e tp o t a t ov m e s ，简称s p v ，即甘薯地上茎部分，俗称红薯藤，包 括叶、柄、藤三部分) 资源量非常巨大，营养丰富。薯蔓红薯茎蔓的嫩尖是营 养丰富的保健蔬菜。据测薯蔓i _ 町，蛋白质含量为2 7 4 ，胡萝卜素为5 5 8 0 国际 单位1 0 0 克，维生素b 2 为3 5 m g k g ，维生素c 为4 1 0 7 m g k g ，铁为3 9 m 班g 钙为7 4 4 m g k g 。据考证，红薯叶与菠菜、韭菜等十四种常食蔬菜相比，蛋白质、 胡萝h 素、钙、磷、铁、维生素c 等含量均占首位。红薯叶所含的v b i 、v b 2 、 v b 6 、钙、铁均为菠菜的两倍多，而所含草酸仅为菠菜的一半。因此，美国把红 薯列为非常有开发前景的保健长寿菜之一。日本、美国、台湾等地将红薯列为“长 寿食品”。 红薯原产美洲，欧洲第一批红薯是由哥伦布于1 4 9 2 年带回，然后经葡萄牙 人传入非洲，并由太平洋群岛传入亚洲。红薯最初引入我国是在明朝万历年间， 当时福建华侨陈振龙常到吕宋( 现今菲律宾) 经商，发现吕宋出产的红薯产量 最高，于是他就耐心地向当地农民学习种植之法。后来经过陈氏家族的推广， 红薯在全国普遍栽种。甘薯由于起源于热带，在热带高温、高湿下进化和生存， 首先要能抗病抗虫。故与其它作物相比，甘薯发生病虫害较少，再加之耐贫瘠 的特性，使得甘薯一生中应用化肥农药甚微。所以甘薯叶作为天然绿色蔬菜日 益受到人们的重视。我国是世界甘薯栽培第一大国，北自辽宁，南至海南都 种植甘薯，常年种植面积在l x l 0 8 亩( 6 0 0 0 千h a ) 以上，产量占全世界的 8 0 以上【5 】。中国甘薯的栽培面积和总产量仅次于水稻、小麦和玉米，是第四大 粮食作物。 甘薯在中国民间广为使用，具有悠久的药用和食用历史，是很好的清热解 第一章绪论 毒药。我国明代著名医药家李时珍在本草纲目中记载“白薯蒸、切、晒、 收充作粮食，使人长寿少病”，并指出红薯性味甘平，有补脾胃、养心神、益 气力、活血化瘀、清热解毒等功效。当代中华本草说其：“味甘，性平。归 脾、肾经。”“补中和血、益气生津、宽肠胃、通便秘。主治脾虚水肿、疮疡肿 毒、肠燥便秘。”据浙江药用植物志介绍：以( 甘薯) “茎叶入药，( 其药) 性微凉，味甘涩，无毒；具有通乳汁、溃痈疮、排脓、解毒”的功效，主治妇 人乳汁不通，痛疮久不溃脓，大便带血、腹泻等症状。从现代祖国医学研究认 为，健脾益气是增强人体免疫功能的重要方法；面解毒、化湿、清热则是含有 “扶正固本”治疗肿瘤的涵义1 6 】。现代有关研究资料表明，甘薯叶含有丰富的蛋 白质、维生素( 胡萝h 素、维生素b l 、b 2 、c ) 和矿物质( f e 、c a 、m g 、n a 、 k ) 等营养元素【7 1 ，具有食疗、保健功能，对补虚乏、益气力、健脾胃都有一定 效力；有预防便秘、保护视力的作用和保持人体皮肤细腻、延缓衰老的美容功 能；可防止心血管脂肪沉积，促进胆固醇的捧泄，提高人体免疫能力。医学界 已将其列入抗癌蔬菜之列，国际营养学家誉其为。长寿食品”。亚洲蔬菜研究中 心把甘薯叶列作营养价值高的夏季蔬菜，并誉其为。蔬菜皇后”嘲。 1 2 薯蔓化学成分及研究概况 甘薯主要作粮食和饲料用，但随着工农业生产的发展和人民生活水平的提 高，甘薯由食用发展到药用和工业原料的生产加工。甘薯的化学成分和营养价 值研究越来越引起人们的关注。 研究表明，甘薯叶种含有多种成分，且在不断地发现新的成分。叶中含有 聚异戊烯醇、烷基酚，烷基酚酸、甾体化合物、多糖、叶蜡、叶绿素、生物碱、 氨基酸和微量元素等成分，但甘薯叶中主要的生理活性成分是黄酮。有关甘薯 叶化学成分研究论文：刘法锦等从番薯藤叶中分离出一种黄酮和两种有机酸， 这种黄酮经鉴定为7 ，3 ，4 一三甲氧基槲皮素【9 】；向仁德等在引种的巴西甘薯叶 的乙醇提取物中，用柱层析和加压柱层析的方法，得到8 个化合物，其中有5 个已确定为黄酮，它们分别是槲皮甙【l 们，山柰素一4 ，7 一二甲醚，商陆黄素，槲 皮素，槲皮素一3 ，4 ，7 一三甲醚；邹耀洪用h p l c ，通过二极管阵列紫外检测器检测 和采集光谱，从国产甘薯叶中分离出4 种黄酮，并鉴定了结构，它们分别被鉴 定为：槲皮素，槲皮素一3 - o b d 一葡萄糖一( 6 一1 ) 一a l 一鼠李糖甙，4 ，7 一二 2 第一章绪论 甲氧基山柰酚，槲皮素一3 一o 一1 3 一d 一葡萄糖甜1 ；谭桂山等也从引种的巴西甘 薯叶中分离出槲皮素【1 2 】；台湾学者y a n - h w a c h u 从台湾产甘薯叶中分离出槲皮 酮和杨梅黄酮【1 引，并且含量还相当丰富( 分别为1 4 3 7 9 m g k g 和1 5 5 8 7 m g k g ) 。 这些研究说明甘薯时中富含黄酮类化合物。h i s h i d a 等4 j 将甘薯按块根、叶、柄、 藤划分取材，对其化学成分进行了详尽的研究和营养评价。水分、蛋白质、脂 类、糖类、灰分等一般组成见表1 1 。 表i i 甘薯各部分的组成( g ，1 0 0 9 ) 甘薯块根功能实验的研究内容涉及甘薯色素类提取物的抗突变功能，酮类 提取物的抗癌功能，糖酯类提取物抗癌功能，有机酸提取物抗氧化和抑制黑色 素功能i l l 】，甘薯糖蛋白的抗突变、降血脂、降血糖和增强免疫力功能。阚建全 等初步研究了经d e a e 5 2 和s e p h a d c x g l 0 0 柱层析纯化的北京2 号甘薯糖蛋白 的免疫调节作用。结果表明甘薯糖蛋白浓度达5 0 i _ t g m l 时可促进p h a 人外周血 淋巴细胞转化，l o o t l g m i 或者1 5 0 晖j m i 时间可显著提高p h a 刺激的人外周血淋 巴细胞转化，刺激指数分别达到6 5 和4 5 ( p 藤 块根，且在叶中含量在 4 3 0 2 l1 0 3 0 mg 1 0 0 9 d w ：f e 在叶中含量在0 9 6 5 9 0 m g 1 0 0 9 d w ，明显高于 其它部分，且易于被人体吸收利用，是优质的f e 源；z n 在时中的含量为0 。4 0 2 4 m g 1 0 0 9 d w 。因此，薯蔓是优质有益的矿物质来源。 表1 a 甘薯各部分的矿物质含量 品种k i n d s 部位p a r t sc ap f en ak m g z c a b k s叶l e a f1 s 76 8 o5 4 33 7 76 3 97 9 o8 8 54 3 i 柄s t a l k 1 9 31 4 71 1 81 8 04 6 74 1 05 4 91 5 2 藤s t e m 1 7 92 1 72 4 05 2 45 7 43 0 06 8 32 9 8 块根t u b e r 7 3 34 0 01 6 42 2 35 0 22 7 03 8 93 0 4 6 接上表 。z n 和c 哈量单位为m l o o g ； 1 ，2 。5 薯蔓维生素 薯蔓中不但含有丰富矿物质，还富含各种维生素，如p 一胡萝卜素、v c 、v m 、 v a 2 。国产甘薯叶v c 含量为1 8 2 如彰l o o g d w 2 2 1 。日本甘薯叶v c 含量为6 0 9 0 m g 1 0 0 9 d w p - 嘲。甘薯叶中b 一胡萝h 素的含量接近一些深绿和黄色蔬菜；v b 2 的 含量接近已知高v b 2 含量的花椰菜( 0 2 7 r a g ) 和菠菜( o 2 3 r a g ) ；叶中v e 达2 8 1 m g ， 与欧芹( 2 8 m g ) 、菠菜( 2 5 r a g ) 和韭菜( 2 2 m g ) 接近。 表1 5 甘薯各部分的维生素含量( m go ru g 1 0 0 9 ) v c 和v e 含量单位为m g l o o g 。 1 2 6 其他化学成分 从西蒙l 号甘薯叶中分离出9 谷甾醇、木栓酮、乙酰一b - 香树脂醇，咖啡 酸等脂溶性物质1 2 】。罗建光等【2 1 1 从巴西甘薯叶中分离鉴定t 8 个化合物：乙 酰d 冬香树醇、木栓酮、表木栓醇、三十烷醇、p 一谷甾醇、咖啡酸乙酯、东 7 第一章绪论 莨菪和胡萝卜苷。刘法锦【9 1 从国产甘薯叶中分离到延胡索酸、琥珀酸。韩英 等【3 3 】从甘薯叶中鉴定出1 7 个化合物，主要成分是棕榈酸和1 2 ，1 5 一十八碳二烯 酸。 1 3 多糖研究概况 多糖是一类广泛存在于自然晃的、由单糖聚合形成的一类天然高分子化合 物，通常指由1 0 个分子以上的单糖脱水形成的高聚物，它是维持生命机器正常 运转的基本物质之一。多糖种类多，分布广。按来源不同，多糖可分为五大类： 真菌多糖、高等植物多糖、藻类地衣多糖、动物多糖、细菌多糖。早在1 0 0 多年 前，德国著名科学家e f i s c h e r 就开始了糖类研究。1 9 3 2 年m h e i d e l e r g e r 和 t o s w a l d 提出细菌的抗原部分是多糖而不是蛋白质。糖类化学的先驱者m l w 0 1 f r o m 自2 0 世纪2 0 年代起，多年坚持致力于糖类结构的测定，成功地对肝素这 种难处理的多糖，用乙硼烷还原其骨架的糖醛酸部分，以利于用裂解法进行结 构分析 3 4 1 。 我国对多糖的研究起步较晚，始于2 0 世纪7 0 年代但近年来发展迅速。研究 的对象涉及真菌类、地衣类、植物以及花粉、动物等；研究的范围包括多糖的分 离纯化、结构分析、理化性质、免疫学、药理学以及治疗应用等，对其免疫增强 作用机理的研究已深入到分子、受体水平；研究的方法涉及化学、生物学、医药 学等诸多领域 3 4 1 。近年来，国内对大量中草药多糖及糖缀合物如天门冬、纯毛 石耳、山药、枸杞、芦荟、丹皮、松子壳，玉米穗、白木通、板兰根、大枣、山 茱萸、香菇、茶叶、刺五加、紫菜、党参花粉、酸枣仁等进行了深入的化学结构 分析和广泛的生物活性研究，相继报道了这些多糖及糖复合物具有抗肿瘤、抗病 毒、降血脂等方面的药理作用。 1 3 1 多糖的提取、分离和纯化 多糖的提取、分离和纯化一般包括提取、除脂、除蛋白、醇沉等基本步 骤。而由于成分不同，不同材料中多糖的具体提取、纯化方法有一定差异。 1 3 ，1 多糖的提取 常见的多糖提取方法有：热水浸提法( 3 如3 7 1 、碱浸提法【3 s - 3 9 1 、酸提取法1 4 叫”、 3 第一章绪论 盐溶液提取法 4 2 q 、酶法1 4 3 椰】。其中酸会破坏多糖的糖苷键而形成较多的单糖和 低聚糖，所以一般不采用在酸性条件下提取的方式；碱法提取时，纤维素、半 纤维素和木质素类物质会被提取出来，导致多糖纯度会降低；稀的盐溶液能使 多糖增溶，提高多糖得率。采用酶解或弱碱溶解破坏细胞壁，增加多糖的溶 出。应特别注意的是，多糖在碱性较强时也会水解 3 9 - 4 0 。工业化大规模生产， 可用水提法来降低成本。 脱脂采用石油醚、丙酮等先除去脂溶性成分后再行提取；或用水不溶的 有机溶剂如氯仿，对提取后的溶液进行萃取，以除去脂溶物；或采用碱性水 解，使脂类分解，再透析除去。 除蛋白的方法较多，结合蛋白质的去除用蛋白酶，游离蛋白质的去除主 要有以下3 种方法：s e v a g 法、三氟三氯乙烷法、三氯醋酸法。s e v a g 法较为常 用法。s e v a g 法阳是用氯仿：戊醇_ 5 ：l 或4 ：1 的二元溶剂体系与粗多糖混合，剧烈振 摇2 0 3 0 m i n ，蛋白质与氯仿戊醇生成凝胶物而分离，分去水层和溶剂层交界 处的变性蛋白质即得到较高纯度的多糖。 1 3 1 2 多糖的脱色1 4 7 瑚j 除蛋白质的粗多糖溶液中，常含有多酚类及热水提取浓缩过程中由于发生 美拉德反应产生的各种色素。这些色素类物质不仅影响粗多糖干品的色泽，还 将妨碍多糖的纯化分析研究。应将这些色素除去。目前，常用的脱色方法主要 有：活性碳吸附法，h 2 0 ：氧化脱色法，次氯酸钠法、以及斐林试剂脱色法等。活 性炭吸附脱色时同时也吸附各类糖，将对多糖的浸提率产生较大的影响。次氯 酸钠法成本较高，且对多糖活性的破坏性较强等缺点。经过脱蛋白和脱色的租 多糖溶液中，除含有提取时产生的单糖、双糖、低聚糖等分子量小的杂质，还 混有带来的各中小分子杂质，为除去这些分子量小的杂质，常采用透析法。 透析：采用半透膜除去多糖提取液中所含的小分子物质。目前，用连续 透析仪透析是较为方便的实验方法。 1 3 1 3 多糖分级纯化 采用一般方法提取的多糖通常是多糖的混合物，对多糖进行分级可达到纯 化的目的。主要方法有分部沉淀法、盐析法、金属络合物法、季铵盐沉淀法、 纤维素阴离子交换柱层析法，凝胶柱层析法、制备性区域电泳、毛细管电泳、 超过滤法、醋酸纤维素膜过滤法、亲和层析法等。其中，纤维素阴离子交换 9 第一章绪论 柱层析法和凝胶柱层析法是最常采用的两种方法。 多糖的纯度不能用通常化合物的纯度标准进行衡量，因为多塘纯品并不 是结构和分子量都完全均一的单一成分，而是一定分子量范围的相对组分。 测定多糖纯度的方法有：功能团分析、比旋度测定、水解后糖组分分析、纸 色谱和高效液相色谱法、超离心分析和高压电泳法、凝胶层析法等。 1 3 2 多糖的生理活性及应用 药用多糖的研究始于2 0 世纪6 0 年代末日本学者对真菌多糖抗癌效果的 发现及系列报道【5 ”。随着对结构的逐步深入了解，多糖的生理活性研究得 以迅速发展。自1 9 8 6 年日本批准香菇多糖上市以来，国内外已批准临床应用 的多糖有：香菇多糖、云芝多糖、裂褶多糖、牛膝多糖和猪苓多糖等。多糖 在抗氧化、降血糖、降血脂、抗病毒、抗辐射、抗溃疡、抗肿瘤及免疫调节 等方面显示出良好的应用前景，而且几乎没有毒性，愈来愈引起国内外药理 学家、生物学家和化学家们的兴趣。 图1 1多糖的生理活性 l o 第一章绪论 1 3 2 1 降血糖活性 已知天然产物中具有降血糖活性的物质有皂甙、萜类、多肽与氨基酸、多糖、 黄酮、不饱和脂肪酸、生物碱、硫键化合物和苯丙素酚类等，其中多糖的品种最 多，降血糖作用较强，已发现具有降血糖活性的真菌多糖有灵芝多糖、虫草多糖、 云芝多糖、银耳多糖、毛木耳多糖、猴头多糖和木耳多糖。 1 3 2 2 降血脂作用 已发现多种具降血脂活性的多糖，如南瓜多糖t 6 2 j 、石莼多糖【6 3 1 、灰树花 胞内多糖纯化物【删等。螺旋藻租提多糖和鼠尾藻粗提多糖联合使用能降低四 氧嘧啶致糖尿病大鼠的血清t c ，t g ，n o ，e t ，升高血清h d l c ，并对血管 有一定的保护作用【6 5 j 。枸杞多糖可使四氧嘧啶致糖尿病及高血脂兔子的血糖 和血清t c 、t g 降低，增加i - i d l - - c 6 6 。常饮茶叶的人高血压、冠心病患病率 较低 6 7 】，研究表明，茶多糖为其主要药理成分【醇叫。魔芋葡甘露聚糖有显著 的降血脂效果，且当血脂水平达到正常水平时不再下降，起到调节脂质代谢， 预防高脂血症的作用。已有研究展示了多糖降血脂作用具有的巨大潜力和应 用前景。 1 3 2 3 抗肿瘤活性 徐朝晖实验证明了香菇多糖提取物不仅能抑制小鼠s 一1 8 0 实体肿瘤的生 长，而且能于扰体外培养的人肝癌s m m c 一7 7 2 1 细胞的增殖，具有较好的抗肿瘤 活性【7 0 1 1 3 2 4 多糖的抗氧化作用 多糖由于对活性氧( r o s ) 具有清除作用，能减少脂质过氧化产物的生 成量，增加超氧化物歧化酶( s o d ) 、谷胱甘肽过氧化物酶( o s h p x ) 活性，在 中药药理中发挥重要作用。 h t r o m m e r l 7 1 1 对8 种多糖( 金合欢胶、琼脂胶、海藻酸、瓜尔胶、n o v e l o s e 3 3 0 、果胶质、刺槐豆胶和黄原胶) 进行了抗氧化活性研究，结果8 种多糖对 u v 导致的脂质过氧化都表现出了抗氧化效应，从而提出在化妆晶或防晒品配 方中加入具有防止脂质过氧化的多糖，将有助于保护皮肤免受紫外线伤害。 1 3 2 5 免疫调节活性 免疫系统紊乱，不仅会产生多种疾病，而且与人体衰老及老年人多发病有 第一章绪论 关。一些多糖还可以通过对免疫细胞过氧化物酶系的影响来增强免疫细胞的功 能。如云芝多糖( p s k ) 可诱导小鼠腹腔巨噬硒谷胱甘肽过氧化物酶和非硒谷胱甘 肽过氧化物酶的活性增强，并使其m r n a 含量增加。另外，它对锰超氧化物歧化 酶也有诱导作用，说明p s k 可全面提高巨噬细胞的抗氧化能力，保护氧化应激 细胞免受损伤嘲。 1 4 黄酮研究概述 黄酮( f l a v o n o i dc o m p o u d s ) 是一类重要的天然酚类化合物，泛指两个苯 环( a 环与b 环) 通过中央三碳链相互联接而成的一系列c 6 一c 3 c 6 化合物， 主要指以2 苯基色原酮为母核的化合物，其基本结构为： c 6 - c 3 c 6 联结形式2 苯基色原酮结构式 黄酮在植物界分布很广，少部分以游离形成存在，大部分与糖结合成苷 类的形式存在，游离形式则为苷元，是许多中药的有效成分，几乎绝大多数 植物都能合成黄酮类。到目前为止，已发现了4 0 0 0 多种黄酮类，它们多数以甙 的形式存在，少数以游离形式存在。根据中央三碳链的氧化程度、b 胡：连接位 置( 2 - 或3 - ) 以及三碳链是否构成环状等特点，可将重要的天然黄酮分为： 黄酮和黄酮醇、二氢黄酮和二氢黄酮醇、异黄酮，二氢异黄酮和高异黄酮、 查尔酮和二氢查尔酮、橙酮、黄烷醇和花色素、双黄酮等。 1 4 1 黄酮的提取、纯化、测定、鉴定 1 4 1 1 黄酮的提取 黄酮的提取是根据相似相溶原理进行的。在所用溶剂中的溶解度大小以 及向溶剂扩散的难易程度是影响黄酮提取的控制因素。由于结构、来源的不 同，黄酮的溶解特性差异也很大，因此应根据其极性和溶孵性的大小来选择 合适的溶剂进行提取 7 3 l 。常见的提取黄酮方法有：醇提法、碱性水或碱性稀醇 提取法、有机溶剂萃取法、酶法、超临界流体萃取法、超声波提取法、微波处理 1 2 样蝴 第一章绪论 法等【7 4 】。 1 4 1 ，2 黄酮的纯化 粗提产品纯度低，达不到相应行业的标准和要求，必须进行纯化。常用 方法有：柱层析法、t l c 法、纸层析法、气一液层析法、升华法和h p l c 法， 但工业化生产中最常用的是柱层析和超滤技术。 柱层析目前应用最广泛的主要为聚酰胺、大孔树脂等吸附剂。尤其是大 孔树脂则具有物化稳定性高、吸附容量大、选择性好、再生简便、解吸条件 温和、使用周期长、易构成闭路循环等优点，在黄酮的纯化中应用日趋普遍。 柱层析法对于分离大量的黄酮仍然是一种最有效的技术。目前常用的层 折介质有s e p h a d e x l h 2 0 、聚酰胺、硅胶、纤维素等。h p l c 使得分离纯化变 得方便、快捷。另外还有离，t ) , t l c 法、制备性t l c 、纸层析法和超临界流体 色谱分离。有时需要两种或几种方法交替使用。 1 4 1 3 黄酮的定量测定 黄酮的测定方法，比较常用方法有高效液榍色谱法、薄层扫描法仃工、 紫外分光光度法，重量法、气相色谱法、超临界流体萃取法川、毛细管区域 电泳等，其中紫外分光光度法和高效液相色谱法两种方法比较常用。 1 ) 分光光度法 目前使用较广的是络合一分光光度法【7 s - t g i l ，利用了黄酮分子结构中轻基 和芳环形成较强的共扼体系，对紫外光且帅有较强的特征吸收，且性质稳定 的特性。此法操作简便。其过程为：先把被测样用乙醇或甲醇溶解配成一定浓度， 再加入一定量的n a n 0 2 、a i ( n 0 3 ) 3 和n a o h 溶液络合，以芦丁为标准溶液，在 波长为5 1 0 r i m 处测定。由于样品中有叶绿素等杂质干扰，测定值偏高。 2 ) 高效液相色谱法( i 坤l c ) 高效液相色谱法由于具有准确，快速、简便等优点。是近年来广泛应用 于分离测定甘草黄酮的一种方法，该方法目前使用较多i r t t t t 。因为黄酮能溶解 在有机溶剂中，样品不需经过衍生化反应，可直接经液相色谱进行分离测定， 操作简便易行。若以槲皮素为标准，用归一化方法即可简便测出样品中总黄酮 含量，还可以通过水解分析黄酮苷元含量，再通过转化系数( 平均2 5 1 ) 求得黄酮 总含量。 1 4 1 4 黄酮的鉴定 第一章绪论 黄酮结构的鉴定大致需要以下几种方法同时采用，如紫外吸收光谱和可 见光吸收光谱、质谱、核磁( 氢谱和碳谱) 、红外光谱法、元素分析、毛细管 电泳等f 7 删。在测定黄酮苷元结构，特别是样品量很少时，电子电离质谱 ( e i m s ) 测定法是一种有效的方法。仅需l 5 0p g 样品。随着结构的确定， 黄酮将有可能陆续被开发成新型药物，具有广阔的市场前景。 1 4 2 黄酮的生理功能 黄酮具有抗氧化、抗菌抗病毒、抗肿瘤、抗衰老、抗肝毒、抗过敏、镇痛、 防辐射、降血糖、降血压、降血脂及预防心血管疾病和骨质疏松、治疗腹泻 等作用【8 n ，近年来，引起了国内外化学家，药物学家的广泛重视，研究迸展 很快。 图1 2 黄酮的生理活性 1 4 2 1 降血糖作用 黄酮能够促进受损胰岛b - 细胞的恢复，降低血糖和血清胆固醇，改善糖 耐量，对抗肾上腺素的升血糖作用。同时它还能够抑制醛糖还原酶，因此可 1 4 第一章绪论 以治疗糖尿病及其并发症。 t a d a h i r o n 等【鸵1 从华北大戟的全株植物中提取到二种具有类胰岛素活性 的黄酮，有望作为胰岛素替代药物。广西藤茶总黄酮对多种动物模型具有较 好的降血糖作用降3 1 。菲律宾和埃及的学者也分别从莲雾叶和桑树根皮中提 取到具有降血糖活性的黄酮 s 4 4 s 。 1 4 2 2 降血脂作用 最近几年，大量研究表明，黄酮对动物的脂质代谢具有调节作用。槲皮 素可通过代谢到达长期饲喂高胆固醇饲料兔子的动脉，减轻发生在动脉中的 脂质过氧化和高脂血症【嘲。儿茶素可通过抑制胰脂酶的活性，减少对t g 的 吸收，从而阻止餐后t g 过高。7 l 。另外，还有关于互花米草总黄酮、黄芩茎 叶总黄酮、麦胚黄酮、荞麦叶总黄酮、沙棘黄酮 s , - 9 1 1 等降血脂作用效果的报 道。药食两用的植物中含黄酮类物质且具降血脂作用的很多，如：锒杏叶、 荷叶、山楂、养麦、葛根等。 1 4 2 3 抗氧化和清除自由基作用 黄酮广泛的生理活性与其抗氧化能力有着密切的关系 1 2 4 l 。通过酚羟基与 氧自由基反应生成较稳定的半醌式自由基，从而中止链式反应是类黄酮最主 要的抗氧化机制。国内外有许多黄酮抗氧化作用的研究报告 9 2 - 9 4 。p m o n t o r o 等1 9 5 研究对比t 2 6 种植物类黄酮的抗氧化活性及其s a r 。茶多酚的抗氧化能 力优于b h t 或生育酚【9 6 l ，是b h a 的2 4 倍丁香油、丹皮酚、黄芪甙、芸香甙、 甘草查尔酮等类黄酮对o h 有直接清除作用。丁香酚、银杏叶总黄酮、山楂 叶总黄酮对u 2 ：及o h 的生成均有清除与抑制作用。在肉仔鸡日粮中添加山楂 叶黄酮，极显著降低肉仔鸡血清脂质过氧化物浓度，从而提高了鸡体总抗氧 化能力。 1 4 2 4 抗肿瘤作用 黄酮的抗肿瘤作用主要表现在抗细胞增殖、诱导细胞凋亡、干预细胞信 号转导和增强抑癌基因活性及抑制癌基因表达等方面