树脂在中药多糖脱色工艺中的研究进展*

钮婧杰 ，孙延平 ,2，李 霄 ，吴 丹 ，匡海学

（1.黑龙江中医药大学，教育部北药基础与应用研究重点实验室，黑龙江省中药及天然药物药效物质基础研究重点实验室，黑龙江 哈尔滨150040；2.中国科学院 大连化学物理研究所，药用资源开发实验室，辽宁 大连116023）

多糖作为中药的重要组成部分，具有抗炎、抗病毒、抗血糖血脂、抗癌、调节免疫等生物活性[1]，已成为广大研究者重点研究对象。但由于多糖结构复杂，为多糖的研究带来了许多问题，因此，能够得到纯化均一的多糖就显得尤为重要，然而传统的水提醇沉法得到的多糖往往由于色素残余较多而使多糖的纯度大大降低，影响多糖后续的研究，水溶、脂溶性色素相对来说较易去除，而多酚类和多酚氧化酶类色素，以及结合在多糖上的其他有色物质就很难去除，因此，找到一种合适的脱色方法在多糖纯化过程中就显得尤为重要。多糖脱色方法很多，如活性炭吸附、双氧水脱色、反胶束法、树脂法脱色等[2]，前3 种脱色方法损失率大、不易回收、环保性差、成本高，而树脂具有吸附容量大、操作条件简便、易于回收等优点。树脂脱色的原理也较简单，大多通过不同的分子间相互作用力而吸附多糖中的色素分子从而达到去除色素的目的。目前，常采用的树脂有大孔树脂和离子交换树脂等。

1 树脂脱色的分类及特点

近年来，用于脱色的树脂主要有大孔吸附树脂和大孔型离子交换树脂。大孔吸附树脂主要吸附原理是通过分子间相互作用——范德华力，将色素分子吸附在树脂填料上，从而达到脱色的效果。其特点在于吸附量大且迅速、选择性佳、易于再生、价格合理等。大孔型离子交换树脂因缩聚时添加了致孔剂，比凝胶型离子交换树脂的内部多出许多孔状，比表面积增大，活性中心增多。这一特性既有利于离子交换，加大扩散效率，同时树脂本身具有的范德华力使吸附性能大大增加，扩大了应用范围，其特点在于脱色能力增加、抗污染能力增强、再生、转型方便、交换容量增大、扩散速度增加等。

表1 不同大孔树脂对多糖脱色的效果Tab.1 Decolorization effect of different macroporous resins on polysaccharides

2 不同类型树脂在中药多糖脱色中的研究

2.1 非极性大孔吸附树脂

铁皮石斛为兰科植物铁皮石斛（Dendrobium offici-nale Kimura et Migo）的干燥茎，铁皮石斛多糖具有降血糖、抗衰老、调节免疫等多种活性。铁皮石斛多糖的生物活性与其结构密切相关，因此，提取分离的加工方式就尤为重要[3,4]。谭青云[5]等采用不同脱色剂对铁皮石斛粗多糖进行脱色，研究表明，大孔树脂D4020 能有效去除铁皮石斛粗多糖色素并有效保留多糖含量和生物活性。林婷婷[6]等人利用响应面法优化，选用D101 非极性树脂对酸枣仁多糖进行脱色，当样品浓度为2mg·mL-1，上样体积为3.5mL，洗脱流速为4BV·h-1时多糖脱色效果最佳，此条件下多糖的脱色率和保留率分别为61.32%和87.05%。沈锦[7]等人也发现利用D101 树脂对白菊米多糖脱色效果最佳，优化得到最佳脱色工艺为：填料用量比9g/100mL，脱色时间2h，脱色温度 30℃时，在此条件下得到的多糖脱色率和回收率分别为 45.72%和64.28%，脱色后白菊米多糖颜色明显变浅。Jun Yang[8]等人则选择HPD-100 树脂作为藏红花花瓣多糖的脱色树脂，优化后5mg·mL-1藏红花花瓣多糖提取液以流速5.4BV·h-1，体积60mL，温度20℃的动态吸附条件脱色，脱色率和多糖回收率可达86.59%和80.54%。

2.2 中、弱极性大孔吸附树脂

AB-8 是一种常见的弱极性大孔吸附树脂，在多糖脱色工艺中被广泛使用。林冰梅[9]等人在比较了 NKA-9、AB-8、S-8 和 D-4020 4 种不同极性大孔吸附树脂对黄花倒水莲多糖脱色效果后发现，树脂AB-8 脱色效果最明显，脱色率可达80.4%。肖星辉[10]以新疆荒漠肉苁蓉为研究对象研究其多糖提取纯化工艺，发现AB-8 大孔树脂脱色效果比活性炭脱色效果更好，其脱色率为86. 43%，多糖的回收率可达91. 93%。刘晓飞[11]等人在对发芽糙米粗多糖纯化过程中发现大孔树脂AB-8 对发芽糙米粗多糖脱色效率可达86.57%，多糖损失率仅为28.96%，远远优于其他脱色剂的效果。刘冲英[12]等人研究表明，使用HPD-400 和LS-700B 型大孔吸附树脂混合脱色，当样品浓度为 6.0mg·mL-1，温度 30℃，上样速率1.5BV·h-1，上柱体积1.5BV 时，对地黄多糖纯化脱色效果最好，纯化后的多糖保留率为90.25%，脱色率为83.15%。

2.3 极性大孔吸附树脂

白牛肝菌中含有丰富的可溶性多糖，具有抗氧化、免疫调节、抗肿瘤、抗疲劳、抗炎等生物活性，朱静等优化脱色工艺，选择最佳条件：S8 树脂量7.5g/100mg 多糖，多糖质量浓度 1g·L-1，脱色时间 2h，脱色温度30℃，最终多糖脱色率为89.34%，多糖回收率可达49.26%[18]。杨颖[13]等人利用HPD-600 纯化白术多糖，最终选取最佳工艺条件为上样浓度25mg·mL-1、pH 值为 6、温度 75℃、脱色时间 6h。Bao-Lin He[14]等研究发现NKA-9 树脂对蛹虫草多糖色素和游离蛋白的吸附量最高，在优化条件下，NKA-9 树脂吸附脱色率为80.69%，多糖回收率为78.08%。刘伟[15]等人研究发现，NKA-9 大孔树脂对草莓多糖的脱色效率最高，其最优工艺为：上样初始浓度 30mg·mL-1，时间 60min，温度 50℃，pH 值为8.0。黄秀红[16]等人比较了4 种脱色剂对乌龙茶多糖的绿色环保脱色工艺，研究表明PHD500 树脂以0.2g·mL-1的树脂添加，脱色效果最佳，多糖色素去除率为23.19%，回收率为70.78%。张春燕[17]等人对比了不同类型的树脂对莼菜多糖的脱色效果，研究发现NKA-9 树脂在脱色温度55℃和脱色pH 值为4 的条件下，莼菜多糖溶液的脱色率可达到79.22%，多糖保留率为67.54%。

2.4 大孔型阴离子交换树脂

张玉[19]等以糖脱色率和保留率为评价指标得出D900 树脂对金钗石斛粗多糖的脱色效果最好，最佳工艺为：脱色时间3.7h，温度40℃，树脂用量0.33g·mL-1。在此工艺条件下，金钗石斛多糖色素去除效率和保留率分别为82.7%和76.5%。赵芷萌[20]等人比较 AB-8、D315、D101、HPD-100 4 种大孔树脂对百合多糖的纯化效果，D315 大孔树脂纯化百合多糖效果最佳。陆敏[21]等人探索菊芋多糖中色素杂质的去除效果，采用静态吸附法筛选六种树脂脱色效果，其中D301-G 大孔树脂吸附菊芋多糖色素速率最快，多糖的损失率最小。Yingying Shi[22]通过阴离子交换大孔树脂研究香椿芽多糖的高效脱色方法，实验结果显示，D941 树脂比其他被测树脂具有更好的脱色效果。通过单因素实验，得出D941 树脂脱色的最佳参数为：温度45℃，样品初始浓度为30mg·ml-1，pH 值为 8.5，静态脱色时间为 90min，动态脱色处理量为5.5BV，流速为2bv·h-1。香椿芽多糖的脱色率、多糖回收率和选择性系数分别为（91.94±1.23）%、（90.05±2.35）%和（10.92±0.63）%。冉靓[23,24]等人通过比较活性炭法、过氧化氢法和树脂法3 种脱色方法对黑虎掌菌多糖和多汁乳菇多糖的脱色效果，发现大孔吸附树脂D202 的脱色效果较好, 并且脱色并不影响多糖的抗氧化能力，其优化工艺条件为：脱色温度60℃、脱色最佳时间3h、多糖溶液pH值为9.00、树脂加入量分别为10g/100mL 和15g/100mL、多糖质量浓度 4.0mg·mL-1和 2mg·mL-1。在此条件下大大增加了色素去除的效果。刘力萍[25]等通过静态吸附法比较8 种不同极性树脂，结果表明，D315 阴离子交换树脂对灰树花胞外粗多糖脱色效果最好，其最佳工艺参数为脱色温度55℃、脱色时间420min、脱色pH 值为5.0、粗多糖质量浓度10mg·mL-1。在此条件下，灰树花胞外粗多糖的脱色效率可达90.61%，多糖保留率达78.23%，并且发现灰树花胞外粗多糖在脱色纯化后对α-葡萄糖苷酶的抑制率显著增强。

2.5 大孔型阳离子交换树脂

毛蚶（Scapharca subcrenata）属于软体动物门双壳纲（Bivalvia）、魁蛤目、魁蛤科、蚶属，肉质丰满, 属于珍贵的海洋生物。毛蚶含有多种天然活性成分，其中多糖是最重要的天然活性成分之一。孙启山等人用D105 大孔树脂对毛蚶多糖脱色工艺优化，其大孔树脂用量为0.1g·mL-1时效果最好，脱色率为66.60%，多糖损失率为27.5%[26]。

3 结论

目前,多糖去除色素常用的方法有活性炭法、双氧水法、反胶束法、树脂法等。活性炭法一般适用于去除多糖提取液中的水溶性色素和游离小分子色素；双氧水法则适用于结合型色素的脱色；而反胶束法应用较少，脱色效果欠佳，技术仍不够成熟；大孔树脂既可吸附小分子色素酮类、酚类、醌类等，并且离子交换型树脂还可利用离子交换能力对带有电荷的色素分子进行处理，大大增加了脱色的效率。大孔型树脂作为一种新型高分子材料在化学提取分离方面广泛应用，可处理各种来源的色素。本文通过整理了近年来大孔树脂用于多糖脱色的应用结合树脂的原理，离子交换树脂的脱色效果可能更优于极性树脂脱色效果，因为大孔型离子交换树脂不仅有大孔吸附树脂的吸附作用还有离子交换作用的双重分子相互作用；而通过整理发现极性大孔树脂相较于非极性和中极性的大孔树脂的应用范围更广。但具体实验过程中选择哪种类型的脱色树脂的效果更好也与多糖的结构、所含色素的结构、实验时间、温度等有关，需要多方考量进行选择。总之，树脂是一种回收率高、操作条件简便、环保的优质填料，合理利用树脂脱色更有利于纯化多糖，并为多糖后续复杂结构分析提供基础。