刘淑梅* 李芳蓉1陈军2

（1.定西师范高等专科学校生化系，2.物电系甘肃 定西 743000）

基于文献研究的生物多糖提取技术研究综述

刘淑梅* 李芳蓉1陈军2

（1.定西师范高等专科学校生化系，2.物电系甘肃 定西 743000）

多糖是由多种类型的单糖缩合而成的天然高分子化合物，广泛存在于动植物及微生物组织中，是构成生命的四大基本物质之一。多糖以其具有促进机体免疫力、抗菌、抗病毒、抗寄生虫、抗肿瘤、抗辐射、抗衰老、抗炎、降低血脂以及改善动物生产性能等一系列生物活性作用而成为研究热点。多糖的提取技术既是生物多糖研究的重要内容之一，更是多糖生物活性研究的基础。本文就多糖的提取技术研究进展情况进行综述，为多糖提取提供较为全面的参考并期望有更好的发展。

生物多糖；提取；研究；综述

1、引言

多糖既是生物体的能源物质，也是生物体的结构物质，还参与多种重要的生命活动，多糖也叫生物多糖。多糖是蕴藏生命奥秘和主宰生命活动的三类生物大分子（核酸、蛋白质和多糖）之一，但多糖的研究层次和水平远远落后于核酸和蛋白质（姜辉）。自1988年，牛津大学的几位教授首次提出了“糖生物学”的概念之后，日本、美国、欧盟分别开启了关于多糖的研究计划。日本科学家们提出了关于“糖工程基础与应用研究推进战略”方案，并预定在1991年实施“糖工程前沿计划”；美国启动了“功能糖组学计划”；欧盟启动了“欧盟糖研究与开发平台”。日本学者认为：以多糖结构、功能和应用为核心的糖工程是继蛋白质工程和基因工程之后生物化学和分子生物学领域中最重要的科学前沿，提出人类对多糖的深入认识将有助于进一步认识自身，并预言了糖生物学的到来，预示21世纪将是多糖生命科学的时代(Joseph A2001;Jian X et al.,2003)。《Scienctific American》对多糖报道时称“没有蛋白质就没有生命，但是没有多糖没有活力”，高度概括了多糖对于生命活动的重要性。

多糖广泛存在于生物机体内，许多中药材抗菌、抗病毒、抗寄生虫、抗肿瘤、抗辐射、抗衰老、抗炎、降低血脂的生物活性与多糖有着密切的联系[1]。多糖的提取，既是多糖研究的内容之一，也是多糖构效、生物活性研究的基础；随着对多糖活性认识的加深，对中药材的认识被提到一个前所未有的高度。

生物多糖，依据其在生物有机体存在部位，可分为细胞内多糖、细胞壁多糖和细胞外多糖。多糖或以结构形式存在或以储存形式存在，多糖的降解成分或复杂或相对单一。多糖的提取就是根据多糖的存在部位、存在形式、存在状态、结构复杂程度、物理化学特性等而进行的分离技术。

2、多糖的提取技术

多糖提取最早、最常用的方法是溶剂浸提，之后随着对多糖生物活性研究的深入，以及对酶、超声波、微波和超临界流体的认识，多糖的提取主要趋向于利用酶解、超声波辅助、微波辅助及超临界流体萃取等新的提取技术和手段，降低成本、使得方法易于操作、保持其活性和提高得率等工艺改造方面。

2.1 溶剂浸提法 溶剂浸提法是多糖提取工艺中最常见的方法。利用各种多糖在水、盐或稀酸、稀碱溶液及不同的温度下的溶解情况不同，先将多糖从基质中提取出来，再将提取物加乙醇、丙酮等沉淀剂离心，将沉淀部分干燥、得到粗多糖。因其设备要求低，操作简单常被首先采用。其中最常用的是以热水为溶剂的提取方法，也叫水提醇沉法。溶剂浸提法一般不会引起多糖降解，但只能提到胞外多糖[2]，且提取到的多糖活性较低。

对于热水中溶解度较小的大分子量多糖或者部分的碱性多糖用稀碱作为提取溶剂，提取得率更高。如海带多糖提取最主要的方法则是酸提取法[3]，用稀酸提取时，为避免糖苷键断裂应特别注意提取时间要短，温度不易太高。

对于热水中溶解度较小的大分子量多糖或部分酸性多糖，根据稀碱能够破除植物细胞壁中的β-1, 4-糖苷键，断开糖与蛋白质之间的结合键的特性进行提取，常用溶剂为5%-15%的NaOH溶液或Na2CO3溶液。如，用稀氢氧化钠溶液优化黄精多糖提取工艺，得到黄精多糖的最佳提取工艺[5]。稀碱提取时常加入硼氢化钠或硼氢化钾，防止多糖降解。大量研究证明，用稀碱提取多糖生物活性较高。

2.2 酶解辅助提取法 有机体组织中除含多糖外，还含有一定量的蛋白质、胶质及脂肪等，利用酶具有专一性和选择性的特点，在提取溶剂中加入能够溶解蛋白质、脂类、胶质的复合复合酶，目标性的降解多糖以外的蛋白质、脂肪和胶质等成分，从而达到提取纯度较好的多糖的目的。酶解辅助提取多糖，一般使用采用一定比例的果胶酶、纤维素酶及中性蛋白酶等[6][7]。如，用复合酶法提取南瓜多糖的最佳复合酶添加量为：纤维素酶1%，果胶酶1.5%，木瓜蛋白酶1%[8]。 酶解辅助提取操作时要注意所使用的一组酶之间的协同关系，底物、抑制剂和酶的浓度，以及酶解设备与工艺参数，如粉碎、粉碎设备、pH值、温度和时间等。此外，酶解辅助提取如果与微波法[9]、超声波法[10]联用效果更佳。

酶解辅助提取的最大特点是：条件较为温和，杂质去除容易回收率高且能耗少，是目前多糖提取比较理想的方法，但提取成本较高。同一原料因为不同酶组合，所得的多糖结构有差别，这主要与多糖溶解性及酶消化性有关[11]。

2.3 超声波辅助提取法 超声波提取是在溶剂提取的过程中，利用超声波的空化效应、机械效应、热学效应及搅拌等物理性能，破坏提取物的细胞结构，从而促使提取溶剂能渗入细胞内部，促进效成分的溶解、释放及扩散，与水提醇沉相比提取时间短、得率高，并且不改变多糖的单糖组成及单糖结构[12]，对细胞壁多糖链有破坏作用，促使细胞壁大分子多糖断裂为小的分子片段，但并不会破坏胞内多糖的结构[13]。如：超声波提取的柴胡多糖清除羟基自由基的能力增强[14][15]。

2.4 微波提取法 微波提取是利用不同组分对微波吸收能力的差异，选择性加热某些基质或萃取体系中的某些组分，从而使萃取物质从基质或体系中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对较弱的萃取剂中，获得较高的得率[16]。如，运用微波法辅助水提醇沉法提取菊花多糖，比水提醇沉法多糖得率增加3.3%[17]。用微波技术提取黄芪多糖，粗多糖的得率与水浸提法相近，但极大地缩短提取时间，从而降低了提取成本[18]；提取桔梗中的多糖比传统方法更快速有效[19]。

2.5 超高压提取法 超高压提取技术是利用100-1000MPa的静压力常温下作用于料液上，保持压力一段时间后迅速卸压，使细胞内外压差突然增大，从而破坏细胞壁和细胞膜，促使胞内物质释放溶出。超高压提取多糖的优点是：得率高、时间短、节能[20][21]，因为温度相对比较低，所以提取的多糖不会因热效应而损失或降低其生物活性[22]。

2.6 超临界CO2萃取技术 超临界CO2流体萃取技术(SFE- CO2)，是指以CO2为超临界流体[在超临界温度(Tc)和临界压力(Pc)状态下的流体的萃取方法。超临界流体具有气体和液体的双重特性，其黏度与气体相似，但扩散系数比液体大得多，其密度和液体相近。在超临界状态下，将超临界流体CO2与待分离的物质接触，使其依次把极性、沸点和分子量大小不同的成分萃取出来，当恢复到常压和常温时，溶解在流体中的成分立即以溶于吸收液的液体状态与气态流体分开，从而达到萃取目的[23]。如，采用超临界CO2流体萃取装置从藏药雪灵芝中萃取多糖类成分，与水提醇沉相比得率可以提高到原来的1.62倍[24]。超临界CO2流体萃取可以在室温下进行，有效防止热敏性物质的氧化和逸散，而且无污染，无有毒溶剂残留，工艺简单，萃取速度快，得率高[25]。

多糖提取的每一种方法都有料液比、浸提温度、浸提时间以及浸提次数等因素，一般用正交试验、均匀设计或者响应面分析法等对提取中的因素进行工艺优化设计。随着对多糖认识的不断加深，对其提取方法的选择也越来越严格。目前提取多糖的方法很多，每种都有其优缺点。选择提取方法是应依据提取物存在的部位、性质、提取成本、工艺设备等选择适合的提取方法，从而达到节能高效的目的。

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A Review of Biological Polysaccharides Extraction and Separation technology Based on the Literature

LIU-Shumei1 LI-Fangrong1 CHEN-Jun2
(1. Department of Biochemistry, Dingxi Teachers College; 2.Department of Physics and Electronic Engineering, Dingxi Teachers’ College, Dingxi Gansu 743000, China)

active polysaccharide；extraction;separation;research；review

定西师范高等专科学校项目（No.TD2016ZD05）资助

R284

A

Abstracet: Polysaccharides is composed of multiple types of monosaccharide condensation of natural polymer compounds, widely exists in plants and animals and microbes in the organization. It is one of the four basic material life.They can promotes the polysaccharide to the immunity, antibacterial, antiviral, anti parasite, anti-tumor, anti-inflammatory, radiation resistance, anti-aging, reducing blood fat and improving animal production performance, and a series of biological active role and become one of the research hotspot.The extraction and separation technology of polysaccharide is not only an important content of biological polysaccharide but also the basis of studying the biological activity.In this paper, the progress of extraction and separation technology of polysaccharides were reviewed, provides a comprehensive reference for polysaccharide extraction, separation and expect to have a better development.