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1、植物多糖脱色工艺研究进程摘要：对近几年植物多糖脱色工艺活性炭法、过氧化氢法、柱层析法、离子交换树脂法、反胶束法等进行了分析与与比拟，并对今后多糖的提取分离方面的研究进行了瞻望。关键词：多糖；脱色；植物多糖(polysaccharide)是由多个单糖经糖苷键脱水、聚合而成的多羟基化合物，作为机体的主要成分之一，介入机体多项生命代谢活动，如细胞间信号传导、细胞运动、免疫调节等。大量研究发现，多糖具有多种生物学活性，如抗氧化、抗病毒、降糖降脂、抗肿瘤、免疫调节等1-5。纯化的多糖为白色无味，但植物来源的多糖，尤其花、茎、叶等部分的多糖常富含色素，使多糖液常显红色、绿色或黄色。这样不仅干扰多糖的纯度，
2、还影响多糖的定性定量、分离纯化及活性方面研究，故需要进行脱色处理。目前国内外对多糖脱色的报道较多，但是由于来源的不同，脱色方法也不尽一样。本文中对近年来关于多糖脱色的一般原理和方法进行了综述，以期为多糖的分离纯化研究提供参考根据。植物来源的天然色素有花青素、叶绿素、胡萝卜素、黄酮类、姜黄素等，也是一类具有生物学活性的物质，在调节免疫、抗氧化、降糖、抗动脉硬化、促凋亡等方面有一定成效6-10，常被开发成功能性食品。按其溶解性可分为脂溶性色素和水溶性色素2大类。1.1脂溶性色素脂溶性色素有黄酮类、多酚类、叶绿素、胡萝卜素、藏红花素等，广泛存在于植物的各个部位。不溶于水，易溶于乙醇、醚类、酯类等有机
3、溶剂。在提取多糖的经过中，常采用醚类脱脂回流数次，离心烘干，再用乙醇等有机溶剂进一步萃取回流，在去除色素的同时，往往带走大量脂类物质。1.2水溶性色素水溶性色素主要是花色甙类，别名花青素，在花中含量丰富。易溶于极性大的水和乙醇，不溶于弱极性的有机溶剂，可被铅盐沉淀和活性炭吸附。常大量存在于多糖液中，可在醇沉这步将其去除。1.3其他色素以上2种色素可轻易去除，但涉及与多糖相结合的有色成分时，如皂苷类，就需要特殊的方法进行处理。本文中主要探究这类有色物质的去除工艺。2脱色方法2.1活性炭法活性炭是由含碳材料制成的，内部空隙构造发达、比外表积大、吸附能力强的一类黑色无定形微晶质碳素材料，理化性质稳定
4、，可再生，机械强度高，耐酸、耐碱、耐高温，且不溶于水及有机溶剂，广泛应用于制药、化工、空气净化、废污处理等方面。吸附原理是：利用本身多孔性及毛细管构造，靠分子间的范德华力、静电引力或化学键等充分吸附杂质或污染物。在多糖纯化经过中，色素分子质量远小于多糖分子质量，易进入活性炭的内部孔隙而凝聚，进而到达脱色纯化多糖的目的。影响活性炭吸附效果的因素有吸附分子大小、液体pH、活性炭量、活性炭材质、温度、时间等。刘欣鑫等11采用活性炭处理碱蓬多糖，响应面优化的最适条件为活性炭用量3.3%，温度53，时间43min，pH5.4，脱色率为65.38%，RSD为1.74%。相比过氧化氢法，活性炭吸附法具有安全
5、、无毒、易去除、不毁坏多糖理化性质等特点，且对水溶性色素的去除效果明显，因而遭到广泛应用。2.2过氧化氢法在多糖提取液中，常富含酮类、酚类、醌类等带电荷的有机物，尤其是与多糖结合的色素，使用活性炭法脱色作用不明显，需考虑用过氧化氢法脱色。H2O2是种强氧化剂，在水中电解成H+和HO2-。多糖液中，色素被游离的HO2-氧化而到达脱色纯化多糖的目的。影响其脱色效果的主要因素有温度、溶液pH、时间、用量等。宋逍等12比拟了4种方法对穿山龙多糖脱色的效果，结果显示最优方法为双氧水法，条件：pH7.5，1.5倍体积比双氧水，温度55，时间60min，脱色率为90.10%，多糖保留率为87.17%。相比活
6、性炭法，过氧化氢法反响条件剧烈，会毁坏多糖，需根据材料控制好相关因素，以提高脱色效率。2.3柱层析法2.3.1吸附树脂法吸附树脂(macroporousresin)又叫全多孔树脂，由聚合单体、交联剂、致孔剂、等添加剂经聚合而成，具有大孔网状构造及较大比外表积的高分子吸附性树脂。吸附原理：利用其特殊构造，依靠与分子间构成的范德华力吸附溶液中各物质。具有吸附体积大、选择性好、吸附快速、再生方便、价格便宜等特点。影响吸附效果的因素有温度、流速、化合物的极性、时间等。陈卓尔等13比拟了9种吸附树脂对恰麻古粗多糖的脱色作用，结果显示，HPD500大孔树脂效果最佳，在样品质量分数为1%，洗脱流速3.6BV
7、/h，上样量0.75BV条件下，脱色纯化综合评分为63.74。车向前等14-15研究2种方法对白及多糖的脱色效果，结果显示，WH706-CLL树脂法的脱色效果好于H2O2法，脱色率为93.7%，多糖保留率为87.3%。较H2O2法、大孔树脂法多糖损失少，2.3.2聚酰胺法聚酰胺树脂是一类含有-CONH构造的聚合型高分子新型吸附材料，具有理化学性质稳定、胶合性好、吸附选择性强、可反复利用、解析条件温和、耐药品性等优点，是近年来关注的一种新型吸附材料。吸附原理：根据“氢键吸附学讲，即酰胺基在酸性媒介中结合质子带正电，以静电引力方式吸附液体中的阴离子，故可与富含酚羟基的黄酮类、多酚类、醌类等化合物构
8、成氢键而发挥吸附作用。吸附效果取决于有机物中羟基的位置及数量、以及溶剂与有机物或聚酰胺与溶剂间构成的氢键亲合力大小。有机物分子中酚羟基越多、芳香程度越高、共轭双键越多，聚酰胺对其吸附力越强。聚酰胺层析柱即利用此特性吸附植物中多酚、黄酮等有机物，而到达纯化多糖的目的。彭雅玲等16比拟了6种树脂对紫果西番莲果胶多糖脱色的效果，确定了聚酰胺树脂脱色效率最佳，最佳条件为进样量3.5BV，流速3BV/h，pH3.5，脱色率为52.78%，半乳糖醛酸保留率为85.62%。宫江宁等17研究聚酰胺对龙胆草多糖的脱色效果，响应面优化的最优条件为上样体积5BV，流速2BV/h，浓度3.50mg/mL，脱色率为(8
9、0.600.91)%，多糖保留率为(86.280.67)%，且聚酰胺重复使用5次后，脱色率仍高达(76.850.59)%，多糖保留率提高到(98.320.37)%，表明聚酰胺法对多糖脱色效果好，方法可靠。2.4离子交换树脂法离子交换树脂是一种含有交换离子功能团的不溶性网状构造高分子聚合物，可分为大孔型和凝胶型。凝胶型因孔径小，适用于吸附无机离子。大孔型因缩聚时添加了致孔剂，而内部构造多孔呈海绵状，比外表积大，活性中心多。这不仅利于离子交换，提高扩散效率，同时分子间的范德华力使其吸附能力大大加强，能处理各种物质，具有脱色能力强、处理范围广、抗污染能力强、可再生可转型、交换容量高、扩散快等特点。雷
10、呈等18研究了4种树脂对山茱萸多糖的脱色效果，结果显示，D303大孔离子交换树脂脱色作用最佳，条件为时间7h，温度50，浓度15mg/mL，脱色率79.71%，多糖保留率81.12%。郑爽等19比拟了吸附树脂与阴离子交换树脂对玉竹多糖脱色能力，结果显示，大孔阴离子交换树脂脱色1号脱色效果最佳，脱色率80.65%，多糖保留率87.82%。2.5反胶束法反胶束(reversedmicelles)是外表活性剂分布于连续有机相中而自发构成的一种具有纳米尺度的聚合体。利用分子间的静电作用力及位阻效应进行萃取分离。具有萃取率高、不影响物质性状等特点。常用于分离提纯酶、蛋白质等活性大分子。骆文灿20比照了反
11、胶束溶液与大孔树脂对长梗黄精多糖脱色的效果，发现大孔树脂脱色能力优于反胶束溶液。吴宪玲21研究了4种西洋参多糖脱色方法，其中反胶束法脱色效果不佳。宋逍等12研究了反胶束脱色法，虽脱色作用可，但相比传统方法，所用试剂不易回收、有害性、成本高等，因而不作为常规备选。2.6其他方法次氯酸盐法、Al2O3法、Polyamide吸附法等，在多糖脱色研究中有所报道。同时有研究显示，DEAE纤维素也有一定的脱色作用22。秦亚东等23研究了白芍多糖的4种脱色方法，其中次氯酸钠法脱色率38.74%，多糖保留率70.47%，但效果弱于双氧水法。张丰进等24研究发现，硅胶或硅藻土对西番莲果皮多糖脱色效果不明显，不及
12、双氧水法。不同的脱色方法优缺点不同，研究需结合材料选用适宜的方法，以提高处理效果。综述了当前多糖脱色方法，研究中因植物来源、工作条件等差异，处理方法也不一样。活性炭法适用于吸附水溶性或游离型色素；双氧水法适用于与糖结合性色素的脱色；吸附树脂易吸附酮类、酚类、醌类等色素，但对电荷型色素处理效果不佳；离子交换树脂及聚酰胺树脂的脱色能力类似，范围广，可处理各种来源的色素；相比上述方法，反胶束法脱色效果欠佳，可能缘于技术不成熟。H2O2、活性炭因常见，操作便捷，被普遍应用于多糖脱色。新型方法如树脂、聚酰胺、冷电弧-光催化-吸附脱色法25等，因成本、实验条件、仪器设备等因素，应用受限，但脱色效率多优于传统方法，且选择性强，多糖损失少，不毁坏多糖的理化性质。应用中需结合材料特殊性及各方法的特点，采取合适的方法处理多糖。我国地缘辽阔，植物分布种类诸多。大量研究表明，多糖是植物的重要活性成分之一26-27，开发潜力宏大。目前多糖的研究是中外研究的一大热门，我国在多糖的提取分离方面成果显著，纯化及构造解析等方面有些缺乏，缘于多糖本身的复杂性及相关技术设备的缺乏。因而需融合相关专业知识，以及加大新型设备及技术的研发与应用，提出更适宜的多糖脱色工艺，以提高我国在多糖领域的科研能力，进而推动医药、保健、食品等行业的发展。