王不留行多糖的中试提取研究
1 引言 1
1.1 多糖的研究进展与现状 1
1.2 多糖的中试提取工艺 5
1.3 多糖的中试浓缩工艺 5
1.4 本课题的研究意义和目的 6
2 实验部分 6
2.1 实验仪器设备和药品 7
2.2 实验方法 7
3 结果与讨论 10
3.1 提取物得率 10
3.2 红外光谱鉴别 10
3.3 讨论 11
结 论 12
致谢 13
参 考 文 献 14
1 引言
王不留行别名王不留行、麦蓝菜,为石竹科植物麦蓝菜Vaccaria segetalis(neck)Garcker的干燥种子,在《神农本草经》中被列为上品,具有通淋、通乳、通经的功效。本课题前期研究发现多糖类成分是王不留行中的重要的药效活性物质,并研究建立了王不留行多糖的小试提取工艺。本论文将在前期研究基础上开展王不留行多糖的中试提取研究。中试生产研究是大规模投产前的一个重要部分,中试生产研究既不是单纯的生产过程,又不同于实验室研究,而是链接实验室小试与工业化大生产的桥梁,是两者的相互结合和验证。大量的实验室研究工作是制备工艺的基础,中试研究又是实验室基础研究结果得以确认的必要途径。通过中试研究,应使小试研究确定的工艺更趋完善,更具生产可行性,为产业化生产积累必要的经验和试验数据,具有重要意义。
1.1 多糖的研究进展与现状
多糖是由多个单糖分子缩合、失水而成的,一类分子结构复杂且庞大的糖类物质。多糖(polysaccharide)是由糖苷键结合的糖链,至少要超过10个以上的单糖组成的聚合糖高分子 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ¥351916072¥
碳水化合物,由相同的单糖组成的多糖称为多糖,如淀粉、纤维素和糖原;以不同的单糖组成的多糖称为杂多糖,如阿拉伯胶是由戊糖和半乳糖等组成。多糖不是一种纯粹的化学物质,而是聚合程度不同的物质的混合物。多糖类一般不溶于水,无甜味,不能形成结晶,无还原性和变旋现象。
1.1.1 多糖的结构
多糖是由单糖构成的大分子,它的结构极其复杂,首先组成多糖的单糖种类众多,有不同的连接方式,同时又有各式各样的空间结构。多糖水解经历多步过程,先生成分子量较小的多糖,然后生成寡糖,最后是单糖。多糖大部分为无定形粉末,没有甜味,无一定熔点,不易溶解于水,难溶于醇、醚、氯仿、苯等有机溶剂中。由于多糖分子量很大,有些多糖分子链的末端虽有苷羟基,也不显还原性和变旋光现象。
多糖的结构单位可以是直链,也可以有支链:直链一般以α-1,4-和β-1,4-苷键连接,分支链中常以α-1,6-苷键连接。多糖的结构与多糖的理化性质、生物活性有着密切的关系。
1.1.2 多糖的生物学功能
某些多糖,如纤维素和几丁质,可构成植物或动物骨架。淀粉和糖原等多糖可作为生物体储存能量的物质。不均一多糖通过共价键与蛋白质构成蛋白聚糖发挥生物学功能,如作为机体润滑剂、识别外来组织的细胞、血型物质的基本成分等。
多糖类化合物广泛存在于动物细胞膜和植物、微生物的细胞壁中,是由醛基和酮基通过苷键连接的高分子聚合物,也是构成生命的四大基本物质之一。
1.1.3 多糖的主要提取方法
多糖主要是从自然界中的植物、动物或微生物中提取分离得到的。其提取方法有水提醇沉法,酸提取法,碱提取法,酶解辅助提取,CO2超临界萃取法,超滤法,超声提取法,微波提取法,离子交换法等。其中最常用的是水提醇沉法。
1.1.3.1 水提醇沉法
溶剂提取法[1]是从植物中提取多糖的常用方法,溶剂提取法首先要考虑的因素是选择溶剂,一般都应遵循相似相溶的原则,即极性强的有效成分选择极性强的溶剂,极性弱的有效成分选择极性弱的溶剂。多糖是极性大分子化合物,应选择水、醇等极性强的溶剂[2]。
如邱宏端[3]等在提取枸杞、红枣、甘薯、淮山及花菇 5种原料多糖的优化条件中, 加水比例分别为:枸杞、红枣1: 10,花菇1: 15,甘薯1: 3,淮山1: 9;提取温度: 80~95℃;提取时间1~3h。
李宏燕[4]等在紫菜粗多糖提取方式研究中,热水提取控制条件为:温度为20~100℃,水与紫菜的液固质量比(20~50℃),提取时间30~240min。最终得率为2.05%。
周峙苗[5]得到热水浸提羊栖菜多糖的最佳因素:浸提温度为煮沸(102℃), ph为3.0,浸提时间为3h,固液比为1:40。
李战[6]对三种紫球藻的提取工艺研究表明,三种紫球藻的最佳提取工艺各不相同。
1.1.3.2 酸提取法
传统的酸提取法是应用最广泛的一种方法,其基本原理是将植物细胞中的非水溶性多糖在稀酸作用下转化成水溶性多糖,再用醇析或盐析法使水溶性多糖沉淀析出。目前酸提法正向混合酸提法的方向发展。
如赵宇[7]等对海蒿子多糖的提取方法研究发现,从硫酸根含量及粗多糖产率看酸提方法好于水提方法。
孟宪元[8]等在茜草多糖提取研究中,发现相对于水提,以稀酸提取茜草多糖产品纯度较高。
1.1.3.3 碱提取法
有些多糖在碱液中有更高的提取率,尤其是提取含有糖醛酸的多糖,碱提过程中防止多糖的降解,常通以氮气或加入硼氢化钠或硼氢化钾。
李平[9]等用碱提山茱萸多糖,用碱提取、盐酸中和、减压浓缩后经醇沉、洗涤、真空干燥,得褐色山茱萸粗多糖。多糖碱法提取虽然可提高多糖的收率, 且可缩短提取时间,但提取液中含有其它杂质如蛋白质,粘度过大,过滤困难,且有些多糖在碱性较强时会水解。
HayashiKatsuhiko[10]发明了一种从绿色藻类中提取酸性多糖的方法,而这种多糖用常规的热水法是无法得到的。
1.1.3.4 酶解辅助提取
酶技术是近年来广泛应用到有效成份提取中的一项生物技术,在多糖的提取过程中,使用酶可降低提取条件,在比较温和的条件中分解植物组织,加速多糖的释放或提取。常用的酶有蛋白酶,纤维素酶,果胶酶等。
如孟江[11]研究不同酶对大枣渣多搪提取效果的影响,根据多糖得率、多糖含量及蛋白质含量进行综合评分得到最适合酶为复合酶2(先胰蛋白酶提取,后木瓜蛋白酶提取)。
1.1.3.5 超滤法
超滤是一种膜分离技术,所采用的超滤膜能够从水和其他液体中分离出很小的胶体和大分子。将超滤膜用于多糖这种生物活性物质的分离,具有不损害活性、分离效率高、能耗低、设备简单、可连续生产、无污染等优点。
陈正行[12]采用截留分子量为1万道尔顿的内压式聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜,提取米糠这种谷物加工的副产物中的植物脂多糖(lipopolysaccharide,LPS),有效地使蛋白和多糖杂质含量分别下降85.5%和89.6%。
表1 实验设备
设备名称 型号 厂家
电子分析天平 AUX220 日本岛津公司
结 论
本文基于麦蓝菜种子多糖小试提取工艺开展王不留行多糖10kg级中试提取工艺研究。采用常规提取方法,通过比较常规减压浓缩和单效浓缩的可控性和提取物得率,初步优化构建了王不留行多糖的中试提取工艺,结果如下:
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