多糖的提取分离方法

1 多糖的提取方法多糖的提取方法 生物活性多糖主要有真菌多糖 植物多糖 动物多糖 3 大类 多糖的提取首先要根 据多糖的存在形式及提取部位 决定在提取之前是否做预处理 动物多糖和微生物多糖多 有脂质包围 一般需要先加入丙酮 乙醚 乙醇或乙醇乙醚的混合液进行回流脱脂 释放 多糖 植物多糖提取时需注意一些含脂较高的根 茎 叶 花 果及种子类 在提取前 应先用低极性的有机溶剂对原料进行脱脂预处理 目前多糖的提取方法主要有溶剂提取法 生物提取法 强化提取法等 1 1 溶剂法溶剂法 1 1 1 水提醇沉法 水提醇沉法是提取多糖最常用的一种方法 多糖是极性大分子化合物 提取时应选择 水 醇等极性强的溶剂 用水作溶剂来提取多糖时 可以用热水浸煮提取 也可以用冷水 浸提渗滤 然后将提取液浓缩后 在浓缩液中加乙醇 使其最终体积分数达到 70 左右 利用多糖不溶于乙醇的性质 使多糖从提取液中沉淀出来 室温静置 5 h 多糖的质量分 数和得率均较高 影响多糖提取率的因素有 水的用量 提取温度 浸提固液比 提取时 间以及提取次数等 水提醇沉法提取多糖不需特殊设备 生产工艺成本低 安全 适合工业化大生产 是 一种可取的提取方法 但由于水的极性大 容易把蛋白质 苷类等水溶性的成分浸提出来 从而使提取液存放时腐败变质 为后续的分离带来困难 且该法提取比较耗时 提取率也 不高 1 1 2 酸提法 为了提高多糖的提取率 在水提醇沉法的基础上发展了酸提取法 如某些含葡萄糖醛 酸等酸性基团的多糖在较低 pH 值下难以溶解 可用乙酸或盐酸使提取液成酸性 再加乙 醇使多糖沉淀析出 也可加入铜盐等生成不溶性络合物或盐类沉淀而析出 由于 H 的存在抑制了酸性杂质的溶出 稀酸提取法提取得到的多糖产品纯度相对较 高 但在酸性条件下可能引起多糖中糖苷键的断裂 且酸会对容器造成腐蚀 除弱酸外 一般不宜采用 因此酸提法也存在一定的不足之处 1 1 3 碱提法 多糖在碱性溶液中稳定 碱有利于酸性多糖的浸出 可提高多糖的收率 缩短提取时 间 但提取液中含有其它杂质 使粘度过大 过滤困难 且浸提液有较浓的碱味 溶液颜 色呈黄色 这样会影响成品的风味和色泽 1 1 4 超临界流体萃取法 超临界流体萃取技术是近年来发展起来的一种新的提取分离技术 超临界流 体是指物质处于临界温度和临界压力以上时的状态 这种流体兼有液体和气体的特点 密 度大 粘稠度小 有极高的溶解 渗透到提取材料的基质中 发挥非常有效的萃取功能 而且这种溶解能力随着压力的升高而增大 提取结束后 再通过减压将其释放出来 具有 保持有效成分的活性和无溶剂残留等优点 由于 CO2 的超临界条件 TC 304 6 Tp 7 38 MPa 容易达到 常用于超临界萃取的溶剂 在压力为 8 40 MPa 时的超临界 CO2 足以溶解任何非极性 中极性化合物 在加入改性剂后则可溶解极性化物 该法的缺点是设备复杂 运行成本高 提取范围有限 1 2 酶解法酶解法 1 2 1 单一酶解法 单一酶解法指的是使用一种酶来提取多糖 从而提高提取率的生物技术 其中经常使 用的酶有蛋白酶 纤维素酶等 蛋白酶对植物细胞中游离的蛋白质具有分解作用 使其结 构变得松散 蛋白酶还会使糖蛋白和蛋白聚糖中游离的蛋白质水解 降低它们对原料的结 合力 有利于多糖的浸出 1 2 2 复合酶解法 复合酶解法采用一定比例的果胶酶 纤维素酶及中性蛋白酶 主要利用纤维素酶和果 胶 酶水解纤维素和果胶 使植物组织细胞的细胞壁破裂 释放细胞壁内的活性多糖 多糖释 放的多少和复合酶的加入量 酶解温度 酶解时间 酶解 pH 值有直接的关系 酶解法提取的实质是通过酶解反应强化传质过程 此法具有条件温和 杂质易除和得 率高等优点 1 3 物理强化法物理强化法 1 3 1 微波辅助提取法 微波萃取是高频电磁波穿透萃取媒质 到达被萃取物料的内部 能迅速转化为热能使 细胞内部温度快速上升 细胞内部压力超过细胞壁承受力 细胞破裂 细胞内有效成分流 出 在较低的温度下溶解于萃取媒质 通过进一步过滤和分离 获得萃取物料 微波辅助提取多糖和其他的萃取方法比较 微波萃取效率高 操作简单 且不会引入 杂质 多糖纯度高 能耗小 操作费用低 符合环境保护要求 是很好的多糖提取方法 1 3 2 超声波辅助提取法 超声波提取是利用超声波的机械效应 空化效应及热效应 机械效应可增大介质的运 动速度及穿透力 能有效的破碎生物细胞和组织 从而使提取的有效成分溶解于溶剂之中 空化效应使整个生物体破裂 整个破裂过程在瞬间完成 有利于有效成分的溶出 热效应 增大了有效成分的溶解速度 这种热效应是瞬间的 可使被提取成分的生物活性尽量保持 不变 此外 许多次级效应也能促进提取材料中有效成分的溶解 提高了提取率 超声波提取与水煮法醇沉法相比 萃取充分 提取时间短 与浸泡法相比 提取率高 1 3 3 高压脉冲法 高压脉冲法是对两电极间的流态物料反复施加高电压的短脉冲 典型为 20 80 kV cm 进行处理 作用机理有多种假说 如细胞膜穿孔效应 电磁机制模型 粘弹极性形成模型 电解产物效应 臭氧效应等 研究最多的是细胞膜穿孔效应 动物 植物 微生物的细胞 在外加电场作用下 产生横跨膜电位 绝缘的生物膜由于电场形成了微孔 通透性发生变 化 当整个膜电位达到极限值 约为 1 V 时 膜破裂 膜结构变成无序状态 形成细孔 渗透能力增强 电位差达到临界点 细胞破裂 2 多糖的分离纯化多糖的分离纯化 2 1 除蛋白除蛋白 2 1 1Sevage 法 根据蛋白质在氯仿等有机溶剂中变性的特点 用 V 氯仿 V 戊醇或正丁醇 为 5 1 或 4 1 混合物剧烈振摇 20 30 min 蛋白质变性生成凝胶 离心分离 分去水层 和溶剂层交界处的变性蛋白质 此种只能除去少量蛋白质 效率不高 须反复多次 多糖 有损失 但此方法比较温和 在避免多糖降解上效果较好 如配合加入一些蛋白质水解酶 用 Sevage 法效果更佳 此法不能除去脂蛋白 因为脂蛋白溶于氯仿 2 1 2 三氟三氯乙烷法 将多糖溶液与三氟三氯乙烷等体积混合 低温搅拌 10 min 左右 离心分离得上层 水层 水层继续用上述方法反复处理几次 得无蛋白质的多糖溶液 此法效率较 Seavg 法 高 但溶剂沸点低 易挥发 不宜大量应用 2 1 3 三氯乙酸法 三氯乙酸是一种有机酸 使多糖提取液中的蛋白质与有机酸作用而变性沉淀 该法是 在多糖水提液中滴加 5 10 与多糖水提取液等体积的三氯乙酸 混匀静置过夜 离心 除去胶状沉淀 重复以上的操作直至溶液不再继续混浊为止 得无蛋白质的多糖 三氯乙 酸浓度越大 除蛋白质效果越好 但对多糖的影响也越大 可能是三氯乙酸对多糖结构具 有破坏作用 使多糖降解 而且这种破坏作用随着三氯乙酸浓度增大而增强 植物多糖常采用三氯乙酸法除蛋白质 也可先用蛋白水解酶 使样品中的蛋白质部分 降解后再用 Sevag 法效果更好 微生物多糖去除蛋白常采用 Sevag 法 三氟三氯乙烷法 也可用盐析法 有机溶剂萃取等方法除蛋白 2 2 多糖的分离多糖的分离 主要有分级沉淀 季铵盐沉淀法 金属盐沉淀法 色谱分离 膜分离 透析 电渗析 等 目前大多采用 DEAE 凝胶或其他各种不同类型的凝胶柱层析以及离子交换色谱法 2 2 1 分级沉淀法 大多数活性多糖可溶于水 3 个碳以下的多糖还可溶于乙醇 随着聚合度的增大 多糖 在乙醇中的溶解度逐渐降低 根据这一性质可在多糖的浓缩水溶液中分批加入乙醇 使乙 醇的体积浓度逐渐增加到 50 100 200 900 mL L 从而使不同聚合度的多糖分别沉淀析 出 2 2 2 色谱分离法 常用两种色谱分离方法 一是凝胶柱色谱法 二是离子交换色谱法 2 2 3 膜分离法 膜分离技术 membrane separation technology MST 是一种高效分离技术 分离过程 以选择透过性膜作为分离介质 通过在膜两侧施加某种推动力 压力差 化学位差 电位 差等 使原料液中组分有选择性的通过膜 目前应用较多的是超滤和微滤技术 3 多糖的分析鉴定多糖的分析鉴定 3 1 含量的测定含量的测定 测定方法 硫酸 苯酚法 硫酸 蒽酮法 比色定量法 分光光度法 纸色谱法 离 子交换色谱法 yaphe 法 薄层色谱法 酶法 原子吸收法 HPLC 法 凝胶电泳法 亲 和电泳法 连续流动分析法检测法 44 次亚碘酸盐定量法 蒽酮 硫酸法 总糖 DNS 法 还原法 磷钼比色法 邻钾苯胺比色法等 每种方法只对某些多糖的测量效果好 比色法 分光光度法 离子交换色谱法 酶法和电泳法等可同时用于多糖的定性定量分析 3 2 纯度鉴定纯度鉴定 多糖是高分子化合物 其纯品微观上是不均一的 通常所说的多糖纯品实质上是一定 分子量范围的均一组分 多糖纯度鉴定的常用方法 超离心 高压电泳 凝胶层析 HLPC 法等 现在应用较多的是 HLPC 法 旋光度测定也是纯度测定的一种方法 3 3 分子量的测定分子量的测定 多糖分子量的测定是研究多糖性质的一项重要工作 常用方法 渗透压法 蒸气压渗 透剂法 端基法 粘度法 光散射法 凝胶色谱法 超过率法 沉淀法 凝胶电泳法 HPLC 法 超离心分析法 分子筛色谱法 GPC 法 MALDI TOF MS 法 3 4 结构测定结构测定 3 4 1 多糖一级结构测定 多糖的一级结构分析 主要是分析组成多糖的单糖类型 数目 连接方式及苷建 构型 常用化学法和仪器分析法 多糖组分与分子比例测定法 部分酸解法 完全酶解 法 色谱法 吡喃 呋喃环形式结构的分析 红外光谱 连接次序 选择性光谱法 糖苷 键顺序水解 核磁共振 异头异构体 糖苷酶水解 核磁共振 羟基被取代情况 甲基化反应 气相色谱 过碘酸氧化 Smith 降解法和测硫酸基法 terho 法 核磁共振 质谱法 糖链 肽链连接方式 单糖与氨基酸组成 稀碱水解法 肼解反应 多糖结构的分析方法很多 迄今没有一种方法可以单独完成多糖结构的分析 仪器分析与化学方法相结合是常用的多糖结构测定方法 3 4 2