枣粉多糖提取方法研究进展

2018-02-13 16:21
畜禽业 2018年2期
关键词:酶法细胞壁大枣

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(河北农业大学 动物医学院, 河北 保定 071001)

枣树原产于我国,有4 000多年的种植历史,在我国的各地都有种植。目前我国枣品种资源非常丰富,枣树有大面积的种植,约占全世界的95%以上[1]。自3 000多年起,我国便把红枣作为重要的水果和常用中药,与栗子、杏子李子、桃子、并称为“五果”。《本草纲目》一书中就记录了红枣的保健价值和药用价值,其味甘、性温,入胃、心、脾经,久食具有养血、补气、益脾胃、养颜美容、益智延年、生津止渴等功效[2]。

枣为鼠李科植物的成熟果实,富含脂类、有机酸、多糖类[3-4],膳食纤维、氨基酸、蛋白质、油脂类等成分,另外还含有较多的次生代谢产物如黄酮类、芦丁、生物碱类、多酚类、皂苷类、三帖类、环磷酸腺苷等。其中枣多糖是枣重要的活性物质,有活血和促淋巴细胞增殖作用,可增强机体免疫力。

枣粉为枣深加工副产品的核、皮、渣等粉碎所得。目前,枣粉作为饲料原料已在动物生产中得到广泛应用,而从枣粉中提取多糖成分用以提高机体免疫力和抵抗力将是枣副产品综合利用的重要途径之一。对枣粉多糖的提取方法进行综述,为其应用和推广提供参考。

1 枣粉多糖概述

枣粉中具有生物活性的多糖或复合多糖,称为枣粉多糖(Jujube Polysaccharide)。枣粉多糖是枣类中非常重要的功效成分之一,具有免疫调节、抗肿瘤、抗氧化和抗疲劳等功能。有研究表明枣粉多糖的组成、含量及性质因枣的品种、产地、成熟程度或干燥方式等的不同而有所差异。枣粉多糖多为水溶性的中性多糖和酸性多糖,部分会缀合蛋白等物质。大多数溶于中性热水,少量需调节溶液pH后溶解;不溶于高浓度乙醇、丙酮、正丁醇、乙酸乙酯等有机溶剂。精制后的枣粉多糖多为灰白、淡黄、灰褐色粉末状固体,颜色因干燥温度或碱性的不同而有所差异,干燥温度或碱性越高,颜色越深。

2 常见枣粉多糖提取方法

枣粉多糖的提取方法有多种,目前常用的有传统水提法、超声助提法、碱液提取法、微波提取法、超临界CO2和酶法辅助提取等。不同的提取纯化方法对所得多糖的特征性质与结构有重要影响,而这些特征性质与结构会对多糖的生理活性产生影响。下面就分别对这几种方法及其优缺点进行介绍。

2.1 传统水提法

水对植物组织的穿透力强,提取效率高,在生产上使用安全、经济,因此水提法为枣粉多糖提取较为常用的方法。水提可用热水浸煮提取,也可用冷水提取,枣粉多糖提取多采用热水浸提法。李志洲等[8]对大枣多糖提取条件的研究表明:料液比1∶20、提取温度90℃、pH 8、浸提2次的情况下,浸提率较高,为3.5%。彭雪萍等[9]采用响应曲面法对灰枣多糖的提取工艺进行优化,表明最佳浸提工艺为料液比1∶20、提取温度80℃、时间4 h,此条件下多糖得率为2.8%。

2.2 超声提取法

超声波法提取枣粉多糖,具有效率高、安全性能好、操作简单、工业化生产到位,且多糖成分不易被破坏的优点。超声提取原理是利用超声波产生的“空化作用”对细胞膜的破坏,有利于枣粉多糖的释放,而且超声波能形成强大的冲击波或高速射流,有效地减少、消除与水相之间的阻滞层,提高传质效率。靳学远等[10]人采用超声波辅助提取法提取大枣多糖,结果表明大枣多糖的最佳工艺条件为料水质量比1∶10、超声时间22 min、超声波功率180 W,此条件下多糖得率为11.32%。王俊钢等[11]采用超声波协同纤维素酶法提取大枣多糖。利用Box-Behnken的中心组合设计,探讨了超声波功率、液料比、pH值和温度等因素的优化组合,其最佳提取工艺为:液料比1∶18、超声温度54℃、超声波功率330W、 pH值6.7。

2.3 碱提法

对于分子质量较大、含有糖醛酸的多糖以及酸性多糖,由于其在热水中溶解度小,适宜采用碱水提取,采用的稀碱多为0.1 moL/L氢氧化钠、氢氧化钾,为防止多糖降解,常通以氮气或加入硼氢化钠、硼氢化钾。杨云等[12]采用正交试验对碱提大枣渣多糖的工艺进行优选,得到最佳工艺为:加入20倍枣渣体积的0.5 moL/L Na2CO3溶液,于80℃温浸3 h。各种因素对提取率的影响顺序为:浸提温度>碱液浓度>浸提时间>料液比>碱的种类。为减少对多糖活性的影响,碱液适宜浓度为0.5~1.25 mol/L,提取温度为50℃~70℃。碱法获得的提取液应迅速中和或透析。

2.4 微波提取法

微波提取的原理是微射线辐射于溶剂并透过细胞壁到达细胞内,随着细胞内部温度升高,压力增大,当压力超过细胞壁的承受能力时,细胞壁破裂,有效成分释放出来传递转移到溶剂周围被溶剂溶解。微波提取具有穿透力强、选择性高、加热效率高等特点,但由于微波泄露对操作者影响很大,对实验设备要求高,难以应用大规模的工业生产。

2.5 超临界CO2

超临界流体技术是近20年来发展起来的新型化工分离技术,它运用物质在超临界状态下的特殊性质代替传统的蒸馏和有机溶剂萃取方法,解决了由传统方法带来的有机溶剂残留问题[13-14]。超临界流体萃取分离过程是利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成。在超临界状态下,将超临界流体与待分离的物体接触,借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体,使其有选择性按极性大小,沸点高低和相对分子质量大小将各种成分依次萃取出来,从而达到分离提纯的目的。该方法具有工艺流程简单,操作方便,萃取完全,安全性好,效率高,节约成本,萃取速度快、时间短等特点。但超临界流体萃取工艺作为一门新技术尚有不完善的方面,目前还缺乏基础数据支撑,同时该方法用于设备制造及初期投资的费用较高,工业化难度大、风险较高,就目前而言较难以决策和把握。

2.6 酶辅助提取法

酶辅技术是近年来广泛应用到有效成分提取中的一项生物技术, 酶辅助提取己成功运用于很多天然物提取中用。植物的有效成分被包裹在细胞壁内,而细胞壁是由纤维素构成,选用合适的酶(如纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶)对枣粉进行预处理,能分解构成细胞壁的纤维素、半纤维素及果胶,从而破坏细胞壁的结构,加快有效成分溶出细胞的速率,提高提取效率,缩短提取时间。

酶法提取具有以下特点:①反应条件温和,产物不易变性,酶法提取采用酶破坏细胞壁结构,具有反应条件温和及选择性高的特点,且酶的专一性可避免对底物外物质的破坏;②提取率高,提取时间较短,酶法预处理减少了枣粉中有效成分溶出及溶剂提取时的传质阻力,缩短了提取时间,提高了提取率;③降低成本,环保节能,酶法可减少有机溶剂的使用;④酶法提取反应条件温和易获得,对反应设备的要求较低,操作简单。

不同提取方法可能对枣粉多糖生物活性具有一定的影响。枣粉多糖提取率的高低决定了枣果资源利用率的高低,同时也决定了枣果价值能否得到最大化的体现。采用科学合理的多糖提取方法,不仅可以增强枣粉的利用率,使其有效应用于畜禽生产,同时可大大提高枣果的经济价值,增加果农们对枣果种植的积极性,对促进农村经济发展有着积极作用。

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