植物多糖提取技术的研究进展

金迪 ，梁英 ，孙工兵 ，钱丽丽

（1.黑龙江八一农垦大学，大庆163319；2.黑龙江金九药业股份有限公司）

多糖是生物体中广泛存在的物质，是一类由醛糖或酮糖通过糖苷键连接而成的天然高分子多聚物，它是生物体内重要的生物大分子，是维持生命活动正常运转的基本物质之一。越来越多的研究发现，多糖对人体具有极大的利用价值，按其来源可分为3大类：植物多糖、动物多糖和微生物多糖。到目前为止，已有300 多种多糖类化合物从天然产物中分离出来，其中，从植物中提取的水溶性多糖最为重要。

植物多糖是指由许多相同或不同的单糖以α-或β-糖苷键所组成的聚合物，主要包括淀粉、纤维素、果聚糖和果胶质等，由于其葡萄糖残基组成方式与构成形式不同，所以表现的性质有明显的差异[1]。植物中的糖类通常占其干重的80%～90%，根据其存在的部位，可分为细胞内多糖、细胞壁多糖和细胞外多糖。植物多糖为白色，无甜味的，可溶于热水或碱液，难溶于冷水，不溶于正丁醇、丙酮、乙醇、醋酸乙酯、乙醚等有机溶剂；pH 值小于5 时开始降解，小于3 时有20%降解，大于7 时氧化速度加剧；当温度大于40℃时，分解速度加快；可与硫酸蒽酮、硫酸苯酚反应呈阳性；此外，可与部分无机离子、有机离子络合，如与十六烷基三溴化铵、氢氧化钡等结合产生沉淀[2]。

植物多糖具有多种生物活性，经研究发现，它具有抗肿瘤、抗衰老、抗疲劳、抗病毒、抗辐射的功能，还具有降血糖、降血脂、参与免疫调节等作用。Lins等[3]经过血液实验、生物化学实验和组织病理学分析可知，在体外实验中，红藻硫酸多糖没有显著的细胞毒性，但体内实验则显示出明显的抗肿瘤活性，并且能增强5-氟尿嘧啶诱发的免疫应答，此实验说明红藻硫酸多糖由于它的免疫学性质而具有抗肿瘤活性；杨辉等[4]用自制的竹节参多糖给衰老的小鼠模型灌胃，发现其具有提高脑组织过氧化氢酶活性和降低丙二醛含量的作用。同时可以提高血液中的SOD活性，阻断自由基的连锁反应，最终发挥抗衰老的作用；Yan 等[5]研究发现，在针对小鼠腹腔巨噬细胞的体内和体外的实验中，当归多糖可显著提高一氧化氮的生成量，还能提高细胞溶酶体酶活性；Gong 等[6]研究表明，马齿苋粗多糖可显著降低糖尿病小鼠的血清总胆固醇、空腹血糖浓度和甘油三酯的浓度；侯仰锋等[7]用3 种不同浓度的茶多糖给高血脂症模型的大鼠进行灌胃，研究发现，茶多糖可降低高血脂大鼠胆固醇的含量，说明茶多糖具有一定的降血脂作用；Kim 等[8]把人参多糖预处理的小鼠骨髓细胞经γ射线照射后，与对照组相比，人参多糖处理组的骨髓细胞内的IL-12、主要组织相容性复合体Ⅱ（MHCⅡ类分子）CD4+T 淋巴细胞的含量明显提高，且可以成功分化为树突状细胞进行抗原递呈以参与免疫应答，说明人参多糖能保护和修复受辐射损伤的细胞，具有较好的抗辐射功能。

在植物多糖的生物活性备受关注的同时，其提取工艺也已成为目前研究的焦点之一。因此，本文就植物多糖的提取技术做一综述。

1 植物多糖的提取技术

一般植物的细胞壁比较牢固，需要在提取之前进行专门的破细胞操作，其方法主要包括化学处理、溶胀和自胀、生物酶降解和机械破碎。还有许多植物的种子或动物样品含有较多的脂类物质，因此在提取前应用乙醚、石油醚等溶剂除去脂溶性杂质。目前植物多糖的提取方法主要有：热水浸提法、碱浸提法、酶解提取法、微波辅助法以及超声波法等[9]。

1.1 热水浸提法

热水浸提法是一种国内外常用的提取植物多糖的传统方法。

梁英等[10]在对黄芩多糖提取工艺的优化的试验中，以水为提取剂，应用二次回归正交旋转组合设计对黄芩多糖回流提取进行系统研究，通过频率分析法得到黄芩多糖最优提取工艺为浸提温度85℃，浸提时间100 min，液固比30∶1，在此条件下，黄芩多糖提取率为4.92%。

高洪霞等[11]研究了热水浸提法提取枸杞多糖的工艺条件，首先通过单因素试验对影响多糖提取率的因素进行分析，然后运用正交试验法优化提取多糖的最佳工艺条件，结果表明，其最佳提取条件为：料水比 1∶30（W∶V），温度 90 ℃，提取时间 2 h，枸杞多糖1 次提取率为10.76%。

热水浸提法采用水体系。其优点是材料易得，所需条件简单，适用于游离态多糖的提取，并且干扰物质少，但在提取过程中需要多次浸提，操作时间长，收率低，且费时费料。

1.2 碱浸提法

碱浸提法的原理是利用碱对细胞壁有破坏作用和有利于酸性多糖的浸出。

李红民等[12]在提高黄芪多糖提取收率的工艺研究中，用CaO 水溶液提取法和Na2CO3 水溶液提取法制备黄芪多糖粗提物，经研究发现，CaO 水溶液提取收率最高，为11.7%，是水提取法收率（3.6%）的3.25倍，是Na2CO3水溶液提取法收率（5.7%）的2.05 倍。

向东等[13]利用氢氧化钠溶液提取南瓜多糖，经过正交实验，确定了碱法提取的最佳生产工艺：80℃的条件下提取，提取时间为2 h，综合考虑时间对提取率的影响和生产周期因素，可以缩短为1 h，液固比为5:1，氢氧化钠的浓度为0.4 moL ·L-1。

虽然碱处理使多糖含量增加，但寡糖含量则相对减少，且提取后液体需要中和，程序繁琐。并且，碱浸提法所得的提取物中成分复杂，提取过程中产生的小分子物质不易除去，还容易使部分多糖发生水解，破坏多糖的活性结构、减少多糖得率。

1.3 酶解提取法

酶法是采用酶与热水浸提相结合的方法，酶多采用一定量的果胶酶、纤维素酶及中性蛋白酶。主要的方法有复合酶法、分别酶法和单一酶法。

王宗君[14]通过单因素试验，考察了纤维素酶的酶用量、酶解温度、酶解时间及底物浓度等4 个因素对茶树菇多糖提取率的影响，结果表明，此法提取的最佳工艺条件为：酶用量0.08%，酶解温度45℃，酶解时间 4 h，底物浓度（体积比）1∶20，热水提取 4 h，提取2 次。得到的茶树菇多糖提取率为57.69%。

陈玉玲等[15]采用纤维素酶法提取南瓜多糖，通过单因素试验，考察了纤维素酶的时间、浓度、温度及pH 值对南瓜多糖提取率与纯度的影响。结果表明，该法提取南瓜多糖的最佳反应条件为：提取时间120 min，酶浓度为0.5%，温度50℃，pH 为5.2，此时南瓜多糖的提取率为4.9%，多糖的纯度为52%。

酶法提取植物多糖具有反应条件温和、效率高、杂质易除、工艺简便和省时等许多优点，但是酶的价格较高，使用的条件比较苛刻。

1.4 微波辅助提取法

利用微波强化固液浸取过程是颇具发展潜力的一种新型辅助提取技术。近年来，国外将微波技术应用于天然药物活性成分的浸提过程，有效提高了活性成分的收率，且迅速朝着工业化方向发展。目前，国内微波技术已涉及到多糖、挥发油、生物碱、苷类、萜类、有机酸及黄酮等的提取研究[16]。

张萍等[17]采用正交实验设计，蒽酮-硫酸比色法测定其含量，比较微波辅助提取与传统提取对黄芪多糖的影响。结果表明，微波辅助提取条件为料液比12∶1，提取时间 15 min，微波功率 800 W，黄芪多糖提取率为93.02%，高于传统提取法。

黄桂萍等[18]利用微波技术从香菇中提取香菇多糖，研究了辐射功率、辐射时间及提取次数等条件对多糖提取率的影响。结果表明，其最佳提取条件是：微波辐射功率为50%，辐射时间为3.5 h，料液比为1 g:20 mL，提取次数为2 次。在此条件下，香菇多糖的提取率为79.87%。

高梦祥等[19]采用正交试验，研究了微波功率、乙醇用量、固液比、浸提时间、pH 值等因素对海带多糖提取量的影响，结果表明，海带多糖最佳提取工艺为：以水为提取剂，微波功率为400 W，固液比为1∶90（g ·mL-1），提取时间为 7 min，pH 值为 8.0，在此条件下，海带多糖的提取量为71.66 mg ·g-1。

微波辅助提取法具有设备简单、提取率高、适用范围广、重现性好、选择性强、节省时间、节省溶剂、节能、不产生噪音和污染等优点。与传统的提取方法相比，微波提取克服了物料细粉易凝聚、易焦化的缺陷。对水溶性成分与极性大的成分，可用含水溶剂进行提取。但是，微波辅助提取法也存在一些缺陷，它的提取时间不宜过长，功率不宜过高，否则会导致水分蒸发过多，多糖溶出受阻，导致多糖得率下降。同时，该法也降低了某些反应的活化能，使多糖分子之间、多糖分子与其它分子之间形成新的作用力，增加分子之间的碰撞机会，阻止多糖分子的溶出。

1.5 超声波提取法

随着现代科学技术的发展，超声波技术已经应用于天然植物及真菌活性成分的提取，实验证明效果优于传统的提取方法[20]。超声波提取技术主要是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的浸出，另外超声波的次级效应，也能加速欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合，利于提取。

林海霞等[21]应用超声波技术对枸杞多糖进行了提取，在综合考虑提取率、能源和水资源节约等问题后，确定了提取的最佳工艺条件为：提取时间为40 min，料液比为1∶20，提取温度为60℃，在该条件下，枸杞多糖提取率可以达到72.97%，纯度为93.09%。

钟运翠等[22]在超声波辅助提取沙棘果渣中的粗多糖的研究中，采用正交试验的方法，研究了超声波提取时间、固液比和提取温度等因素对多糖提取量的影响，得到了超声波提取沙棘果渣多糖的最佳工艺条件为：超声波提取时间20 min、固液比为1 g∶50 mL、提取液温度为60℃，在此条件下，沙棘多糖的提取量为88.09 mg ·g-1。

田龙[23]采用超声波对米糠多糖的提取进行强化预处理，研究了超声波预处理次数、超声功率和浸提时间3 个因素对多糖得率和纯度的影响，结果表明，在超声处理次数为450 次，超声功率为300 W，浸提时间为3 h 的条件下，米糠多糖的提取率为2.04%，纯度达88.68%。

赵二劳等[24]在超声提取南瓜多糖的试验中，研究了预浸时间、超声作用时间、超声功率、超声提取温度以及占空比对南瓜多糖提取率的影响。结果表明，以水为提取剂，在预浸时间10 min，超声作用时间20 min，提取温度60℃，超声波功率80 W，占空比为1 的条件下，南瓜多糖提取量最大可达42.6 mg ·g-1。

超声波作为一种新的提取技术，它具有效率高、时间短、节约试剂、步骤简单等优点，同时可以降低生产成本，提高经济效益。还可以防止提取物在长时间、高温条件下，发生降解、褪色等变化。

2 展望

目前，对植物多糖研究的层次与水平，还远远落后于蛋白质和核酸，主要由于多糖本身在质量标准、表征鉴定等方面存在自身的研究难度和特殊性；其次，多糖结构与功能的关系、体内代谢过程和作用机制还未阐明。在植物多糖的提取方法中，微波法和超声波法属于新型的提取技术，比传统的提取技术得率高，是以后提取技术应该发展的方向。但在提取的过程中，不同的提取工艺对多糖的结构、组成和生理活性等方面都有不同的影响，因此优化植物多糖的提取方法还有待进一步研究。

植物多糖作为一类重要的天然活性物质，其最大的优点就是毒副作用小，来源广泛，而丰富的植物资源使我国在植物多糖的研发方面具有得天独厚的优势。在医药方面，活性多糖一定剂量的时候可以治疗疾病，还可以利用多糖的抗原性、抗肿瘤等活性来制备疫苗，作为抗肿瘤、抗病毒与延缓衰老的药物；在食品方面，活性多糖少剂量时可防止衰老、增加免疫力，所以可将多糖作为一类重要的保健品进行开发；此外，由于多糖具有优越的吸附性、保水性及黏结性，部分研究人员认为将植物多糖用于环境的治理将是该领域的新的研究方向。因此，低廉的原料成本为多糖提取的工业化、产业化提供了较大的发展空间，植物多糖将具有更广阔的发展前景。

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