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          植物多糖提取工藝的研究進展

          作者:管理員    發布時間:2016/6/23 10:45:22

          植物多糖提取工藝的研究進展

              摘要:植物活性多糖的提取方法有多種,在水提醉沉的墓礎上,常采用酶解、徽波、超聲波、膜處理和CO2超臨界革取等方法進行輔助提取或精制。本文就近年來國內外對植物多搪提取的工藝研究做一綜述。

              多糖是一類由醛糖或酮糖通過糖昔鍵連接而成的天然高分子多聚物,在自然界含量最豐。多糖大多為無定形化合物,無甜味和還原性,難溶于水;多糖被酶或酸水解,產生代聚搪或單糖,在熱水中形成膠體溶液,具有多樣生物學活性。隨著對多糖生物學活性研究的深人,其應用領域將會更寬。多糖來源廣泛,其糖鏈在分子生物學中具有決定性作用。本文討論的是除淀粉。α(1-6 )糖昔鍵或。α(1-4)糖昔鍵、纖維素班β(1-4 )糖苷鍵以外的具有生物活性的多聚糖。由于它具有免疫調節、抗腫瘤、抗病毒、抗衰老、抗凝血和降血脂等作用而成為各國的研究熱點。

          多糖的提取純化是研究多糖的基礎。近年來,提取純化方法在傳統的水提醇沉法的基礎上經過改進,加上新的提取分離方法如超臨界流體萃取、超濾膜技術和離子交換色譜,新的分析方法如核磁共振及質譜等,使得對多糖的深人研究成為可能,也不斷有新的多糖被發現。本文就近年來國內外植物活性多糖提取的工藝研究做一綜述,旨在為進一步研究利用植物活性多糖奠定基礎。

          1水提醉沉法及其改進

          水提醇沉法目前在植物活性多糖提取中應用最多。多糖常與其它分子共存于植物中,可利用多糖不溶于有機溶劑的性質在提取液中加入乙醇等使多糖從提取液中沉淀出來,達到初步分離純化的目的。用苯酚替代乙醇,可避免醇沉提取對多糖理化性質的影響;另外,溫和提取方式也取得理想效果閉。Honnavally在對甜高粱多糖的提取中發現,在水提前先進行淀粉分解并在較高溫度提取有利于非淀粉類多糖的分離。

          1. 1水提醉沉法研究發現影響物料中有效成分提取的因素主要有固液比、提取溫度、提取時間、提取液pH值、離子種類及濃度等,因此可通過優化工藝條件來提高多糖的提取率???/span>某等在中性水溶液中,確定的昆布多糖最佳水浸提工藝條件為料液比1 :60,90 ℃,浸提4h,多糖得率達18. 31% ,還有研究者根據多搪的結構不同,考慮在水提取液中加堿來提取含有糖醛酸的多糖。李某等分別用水、氧化鈣水溶液和碳酸鈉水溶液提取制備黃蔑多糖,結果CaO水溶液提取率最高(11.7%),是水提取率(3. 6%)3. 25倍,是Na2CO3水溶液提取率((5.7%2. 05.某等用25%NaOH, 30℃處理3d,第1次提取時加水量為試樣干重的25倍,第2次為第1次的1/3,在110℃下2次共提取2h,多糖提取率達21.2%,堿法提取雖可提高多糖的收率,縮短提取時間,但提取液中含有其它雜質,如蛋白質等,枯度過大,過濾困難。于是研究者考慮在酸性條件下提取。岑某等研究認為海藻羊棲菜多糖的最佳提取工藝條件為料液比1 :30 , 80℃ ,pH 5,浸提5h,提取2次,粗多糖提取率達10.9%,其中硫酸基含量20.3%。趙某等研究顯示:含葡萄糖醛酸等酸性基團的多糖,可用乙酸或鹽酸提取。Hyashi從綠色藻類中提取了一種熱水法無法溶解的酸性多糖,具體過程為:將干燥的綠藻粉末制成懸浮液,熱水浸泡提取或將含水綠藻直接用熱水提取后離心分離,取粘稠的固狀物,在pH≥10的條件下再攪拌提取,在攪拌的同時加人酸調節pH值至3 ~4,靜置沉降后離心得酸性多糖。Kouhat等將單細胞藻類植物粉末放入去離子水中制成藻類懸浮液,通過加熱(≥75℃)或加人強酸(pH≤2)進行脫皮處理,處理液連續過濾或離心除去沉淀物,經噴霧或冷凍干燥即得藻類多糖,該分離技術能更方便地從藻類中得到藻類多糖。應注意的是,在酸性條下可能引起多糖中糖昔鍵的斷裂,而影響多糖活性。目前,酸法僅限于真菌多糖的提取,如董洪新等阿魏側耳酸提水溶性多糖的研究。植物多糖提取工藝的研究進展|植物提取技術|中藥提取技術|高效離心萃取機|萃取設備|萃取槽

               1. 2微波輔助提取   

               在熱水浸提基礎上采用微波輔助提取是對傳統提取方法的一種改進,劉某等采用微波功率200w、提取8 min、料液比1:40提取紫菜多糖,并比較了微波凍融提取、浸泡提取和直接提取,結果發現凍融提取率達7. 45,熱水提取率最高僅2.05%.聶某等將微波輔助提取技術用于獲荃水溶性多搪的提取。確定的最佳提取條件:微波占空比42%、提取18 min,料液比1 :50,提取率2. 792%,且時間越長提取率越高。楊某在螺旋藻多糖提取中采用微波輔助,確定的最適工藝條件為:微波功率300w,提取6 min.料液比1:15,提取率2.761%,明顯高于單純水提法的2. 257%。不論在節能、高效還是在實驗操作方面,微波輔助提取都有明顯的優勢。

              1. 3超聲波輔助提取  

              有研究者采用超聲波輔助提取多糖,超聲技術應用于植物細胞破壁,大大的加快了反應速度,有效提高T收率。Kobayashi等試驗結果顯示,與酸提醇沉法相比,超聲波法的海帶多搪粗提物提取率雖然只高出5%,但提出物中的多糖含量增加了42%,大分子雜質由1. 92%減少到。0. 97%。趙某等利用超聲技術提取天山大黃多糖,在35 KHz超聲提取40 min后,經過濾、濃縮、醇沉等工藝,多糖提取率達8. 756%。葉某等通過響應面分析法建立了影響多搪提取的二次多項數學模型,依據回歸分析結果,馬尾藻多糖提取的最佳工藝條件是:超聲波破碎時間 10 min,提取溫度90℃,提取5h,多搪提取率達2. 53。李某等根據生產實際情況確定了羅漢果多糖的超聲提取的最佳工藝,物料比1:30.溫度50℃,超聲提取3次,每次5 min,結果表明,超聲波法提取比其他方法優越,且多糖品質較好,后處理相對容易。林某等也采用超聲技術提取拘祀多糖,提取率可達72. 97 %,純度93. 09%。超聲波提取多糖的優勢是提取時間短,勿須加熱,提取量多。另外超聲波破碎過程是一個物理過程,浸提過程中無化學反應,浸提物在短時間內保持不變,生物活性不減,同時提高了破碎速度,縮短了破碎時間,可極大地提高提取效率。植物多糖提取工藝的研究進展|植物提取技術|中藥提取技術|高效離心萃取機|萃取設備|萃取槽

              2酶解輔助提取

          細胞壁的主要成分是纖維素,利用酶恰當處理,可使細胞壁軟化、膨脹和崩潰,改變其通透性,提高細胞內含物的溶出。張某等研究表明,用纖維素酶法提取羊棲菜多搪,最佳條件為:pH 4. 5,溫度45℃,用1. 2 X 102u/g的酶量預處理10min,多糖的提取率達4. 89%,明顯高于常規水提醇沉法的2. 30%。陳某等采用20 u/g(相對西洋參干重)植物復合水解酶,以料液比1:12,50℃酶解1. 5 h,100℃提取2次,西洋參多糖提取率達17.3%。吳某等在提取苦瓜多糖時,加人纖維素酶和中性蛋白酶,最佳水解條件分別為:纖維素酶50℃,pH 6. 0,酶用量為5%;中性蛋白酶水解48 h, pH7.0 ,酶用量10%.與常規法相比,雙酶法多糖收率提高了1倍多,含糖量提高11. 5 % ,蛋白含量降低了75. 2%。

          3 .CO2超臨界草取

          對于強極性化合物,如蛋白質、多糖等,曾認為用超臨界CO2萃取不成功,但是隨著研究的不斷深人,用全氟聚醚碳酸按使CO2與水形成了分散性很好的微乳液,把超臨界CO2應用擴展到水溶液體系,已成功用于強極性生物大分子如蛋白質的提取。已報道萃取出雪靈芝中總皂昔及多糖、人參中皂昔、黃山藥中薯孩皂昔元等。廖某等研究結果表明,用傳統的水提醇沉法,多糖提取率為1. 27%,不加夾帶劑的CO2超臨界流體萃取(CO2-SFE)工藝中高極性的多糖成分基本上萃取不出來,用加不同夾帶劑的非梯度CO2 -SFE則在相同的操作條件下,隨著夾帶劑極性的增大萃取物中多搪的提取率由0. 53%~0. 85%逐漸增大,符合極性相似相容的規律。用梯度CO2-SFE工藝時多糖的總提取率達2. 06%,為傳統萃取工藝(1. 27%)1. 62倍。加一定夾帶劑的CO2 -SFE工藝的高效率,在于混有夾帶劑的超臨界CO2流體在物料中的擴散速度、深度及與溶質分子間的范德華力,與傳統萃取溶劑相比大為改觀,且加夾帶劑的CO2-SFE中,夾帶劑極性可靈活調節,選擇性好。另外,可根據被提取有效組分的性質通過改變溫度、壓力和加入夾帶劑進行高選擇性提取,天然植物中易揮發成分生理活性物質極少被破壞,產品純度高,流程簡單,耗時短,省去了一些分離精制步驟,大大縮短了生產周期。因此該技術被廣泛應用于活性物質的提取

          4超撼膜技術

          多糖提取過程通常不能完全除去雜質,故純度不高。采用超濾膜技術脫鹽、分級和濃縮,收率高、多搪的生物活性破壞少,還無傳統有機溶劑法的試劑殘留問題,已普遍成為活性多糖研究的重要手段。陳某等在茶多糖的提取工藝中比較了醉沉淀法、超濾法和CTAB(十六烷基三甲基澳化錢)沉淀法,粗多糖得率分別為1. 40% ,1. 23%1. 85%,多搪純度分別為27.52%,29. 32%19. 52%,其中超濾法所得的茶葉粗多糖偏低,但多糖純度高,多酚及可溶性蛋白質含量均較低,便于茶多糖的進一步分離純化。采用超濾法還能較好地保持茶多糖的生物活性。黑胡椒種子在蒸餾水中分餾,用5KD超濾膜超濾獲得分子量>5 kD的可溶性多糖,純度較常溫醇沉淀法高。此外,由于多糖與多糖、蛋白質或離子發生共聚,MacDougall等研究表明超濾技術和離子交換樹脂的應用能減少共聚,有助于多糖的提純?,F代膜技術沒有相變和常溫操作,特別適用于生物活性物質的分離、濃縮與純化。超濾膜技術應用的缺點是必須知道目的多糖的相對分子質量才能選取有效超濾膜,否則須預選確定選膜,單采用一種膜分離效果有限。超濾與微濾、納濾、反滲透及電滲析等多種性能的膜技術進一步聯用,取代能耗大、費用高、周期長且處理不徹底的傳統工藝操作,將是多糖提取工藝發展的新趨勢。 植物多糖提取工藝的研究進展|植物提取技術|中藥提取技術|高效離心萃取機|萃取設備|萃取槽

          5離子交換技術

              近年來有學者提出多糖與多糖、蛋白質或離子發生共聚,離子交換層析則能有效減少多糖的共聚。根據多糖特性的不同選用不同的色譜柱、樹脂類型、粒度、洗脫劑種類、pH值和洗脫速率、分離溫度和分離柱的徑高比等,洗脫劑可根據多搪的酸堿性進行調節。如Takeichi為避免西紅柿多糖理化性質的改變,采用飽和苯酚緩沖液(pH 4. 5)替代醇沉法,植物組織在0℃的苯酚層中勻漿過濾,離心收集,經含Na2ONaCI緩沖液(pH 6.8),Na-CDTA緩沖液提取,CDTA(pH 6.9)沖洗1次,水沖洗2次,再經超濾濃縮2次過濾去CDTA,在DouexAG50-X8 ( H+)中攪拌去陽離子.最后得到西紅柿多糖。經DEAC-Cellulose離子交換柱色譜法和Sephaaex G-200凝膠柱色譜法可得到較純裙帶菜多糖,產率達61.97%。

              結束語:對多糖生物活性的研究不斷深人。由于多糖本身結構較復雜,種類繁多,其結構測定和分離純化難度很大,有些多搪在天然植物中的含量低且不易分離,多搪的藥理作用與諸多因素有關,給多糖的研究和應用帶來許多挑戰。提取多糖的方法很多,各都有其優缺點。在最大限度保持多糖活性的基礎上提取,將使多糖的生物學功能研究更為準確。展望未來,隨著分子生物學技術的不斷發展,化學分析技術的進步,各研究領域的相互影響,多糖提取的研究將會飛速發展,對多糖的活性和結構的深入研究,將使人們更好地了解多糖結構與活性的關系,更好地利用這一天然資源。

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