复合酶法提取白术多糖的工艺研究
2020-02-08
来源:独旅网
2008年第12期 第35卷总第188期 广东化工 、)l,、 .gdchem.com 复合酶法提取白术多糖的工艺研究 侯轩 ,周家容 ,田允波 (1.华南农业大学理学院,广东广州510642;2.仲恺农业工程学院生命科学学院,广东广州510225) 鎏羞≯ 美 羹 【摘要】研究了复合酶(纤维素酶和果胶酶 提取自术多糖的最佳工艺条件。分别比较7"tH ̄、酶謦 p i静懈- 时间以及酶量对多糖提取率的影响。并采用正交 埘优化提取条件 确定最佳提取] 酶解温度 ? 为5.0,酶解时间为50rain,复合酶量为0一%-o在最佳提取工艺下,多糖的得率为43.00%。 【关键词1自术多糖;纤维素酶;果胶酶;提取 焉 pH :誊 蠹 曩 蠢。 【中图分类号】T 【文献标识码】A 【文章编号】 100%~ 18 65 (2 。008j )1 2- 0.091。o4 i_j 。j曩l 量jl Study on Composite Enzymatic Extraction of Atractylodes Macrocephala P0lysaccharides Hou Xuan ,Zhou Jiarong ,Tian Yunbo (1.College of Science,South China Agricultural University,Guangzhou 5 1 0642; 2.College of Life Science,Zhongkai Universiy tofAgriculture and Engineering,Guangzhou 5 10225,China) Abstract:Composite enzymatic(cellulase and pectase)extraction of atract5 lodes macrocephala polysaccharides was studied in the paper.The main factors that affect extraction yield in the inalf product were analyzed,such as enzyma reaction temperature,pH,time and enzyma concentration.By means of orthogonal design,optimum parameters were confirmed as enzyma reaction temperature 50℃, enzyma reaction pH 5.0,enzyma reaction time 50 min and enzyma concentration 0.7%.Under these conditions,the polysaccharides extraction rate was 43.00%. Keywords:atractylodes macrocephal印olysaccharides;cellulase;pectase;extraction 自术为菊科植物白术 tractylodes macrocephala Koidz)的 干燥根茎【 JJ,是我国常用的传统中药材。近年研究发现,自术 法提取工艺,采用正交试验优化提取条件,为复合酶法提取白 术多糖的综合利用提供有价值的参考。 多糖具有重要生理活性 。J,可能是临床疗效的物质基础之一。 目前自术多糖多采用传统提取方法_4J,如煎煮、回流、浸渍等, 所得的粗多糖得率低,同时由于温度太高多糖的活性也被破坏 了。为了提高白术多糖的得率和药效,选择合理的提取工艺是 非常重要的。文章研究白术多糖的复合酶(纤维素酶和果胶酶) 【收稿日期】2008-06—28 【基金项目】广东省科技计划项目(2OO6B2O301O52) 1材料和方法 1.1试验材料 自术饮片(浙江):纤维素酶(>1.5 U/mg,上海伯奥生物科 技有限公司);果胶酶(1.10 U/mg,Sigma公司产品);复合酶(纤 【作者简介】侯轩(1982一),女,湖北天门人,在读硕士研究生,主要研究方向为天然产物化学。 广92 东化工 2008年第12期 第35卷总第188期 www.gdchem.corn 维素酶:果胶酶为1:1);苯酚试剂(重蒸);葡萄糖标准品(成 都化学试剂厂);其它试剂均为分析纯。 1.2试验仪器与设备 分析天平,恒温干燥箱,UV-2550分光光度计。 1.3试验原理 复合酶法提取自术多糖,主要利用纤维素酶和果胶酶水解 纤维素和果胶,使组成自术细胞的细胞壁破裂,释放细胞壁内 的白术多糖,多糖释放的多少和复合酶的加入量、酶解温度、 酶解时间、酶解pH有直接的关系。本试验考虑到水提液经浓 缩、醇沉、干燥、测定糖含量等过程会带来较大误差,于是通 过直接测定提取液中的多糖含量来确定优化条件。 1.4试验方法 1.4.1原料预处理 将干白术粉碎成颗粒(直径为2 mm左右),放置烘箱40℃ 烘干10h,干燥器中保存。 1.4.2多糖的提取 暑,删舡纂 准确称取4份干自术,每份10 g,在索氏提取器中用乙醇 回流脱脂5 h,然后挥干乙醇,加水量50 mL,设定不同的酶 解条件(pH,复合酶量,酶解温度,酶解时间),然后迅速升温 至90℃灭酶5min,再补水至200mL,90℃浸提2 h,抽滤, 按1.4.3试验方法测定多糖含量。每个处理重复3次。 1.4.3多糖含量测定 多糖测定采用苯酚一硫酸比色法l6。J。 多糖含量=溶液中多糖浓度×溶液体积 1.4.4多糖得率 多糖得率=干重中多糖质量/原料质量×100% 2结果与讨论 2.1复合酶法提取白术多糖单因数条件的讨论 。‘叫 2.1 1不同酶解温度对白术多糖得率的影响 将酶解条件设定为:pH 5.0,复合酶量为0.4%(质量比), 于40、45、50、55℃下分别保温60rain,按1.4.2方法处理, 结果如图1。 图1 酶解温度对复合酶提取白术多糖的影响 Fig.1 Effect of enzyma reaction temperature on atractylodes macrocephala polysaccharides extraction 在酶催化反应中,温度是非常重要的参数之一,随着温度 的升高,反应速度加快。当超过其最适温度后,酶蛋白质变性, 使得酶活力减弱,直至完全丧失活力,反应速度也会随着温度 的升高迅速下降。由图1可知,当酶解温度达到45℃时,水 提液中多糖含量达到最大。因此,选择45℃为复合酶酶解的 最适温度。 2.1.2不同酶解pH对白术多糖得率的影响 将酶解条件设定为:pH选择3.0、4.0、5.0、6.0,复合 酶量为0.4%(质量比),在50℃下保温60 min,按1.4.2方法 处理,结果如图2。 pH 图2 pH对复合酶提取白术多糖的影响 Fig.2 Effect ofpH on atractylodes macrOcephalapolysaccharides extraction pH影响酶活力,是通过静电作用,维持了酶活性中心的 最佳三维构象,促进酶与底物结合,此外pH还会影响酶催化 速度,pH不同,酶及作用底物所带电荷不同,酶的立体构象 以及酶与底物的亲和力不同,催化速度也就不同。由图2可知, 当pH小于5.0时,水提液中多糖含量随着pH的增大而增大; 当pH大于5.0时,水提液中多糖含量开始减少;只有在pH 5.0 时水提液中多糖含量最大。所以复合酶法提取白术多糖的最适 pH应为5.0。 2.1.3不同酶解时间对白术多糖得率的影响 将酶解条件设定为:pH 5.0,复合酶量为0.4%(质量比), 将酶解体系置于50℃保温酶解,经30、40、50、60 min,按 1.4.2方法处理,结果如图3。 酶解时间/min 图3酶解时间对复合酶提取白术多糖的影响 FigI3 Effect of enzyma reaction time on atracty lodes macrocephala polysaccharides extraction 2008年第12期 第35卷总第188期 广东化工 93- Ⅵnv、v.gdchem.com 暑,删舡罄 酶解反应时问和酶解进行程度有密切的关系,反应时间太 表2正交试验结果 Tab.2 Results from o ̄hogonal test 短,酶解不充分。而当酶浓度达到一定时,酶促反应的时间延 长并不能使多糖得率显著增加,如图3,当酶解时间为40 min 和50 min时,水提液中多糖含量比较接近,但是酶解时间为 试验号 水提液中 A B C D 多糖含量/g 60 min时,水提液中多糖含量减少,可能是酶解时间太长引 起糖结构发生了变化,甚至使碳环裂解。所以选择40 min为 复合酶的最佳酶解时问。 2.1.4不同复合酶量对白术多糖得率的影响 将酶解条件设定为:pH选择5.0,复合酶量分别为0.4、 0.5、0.6、0.7%(质量比),在50℃下保温60 min,按1.4.2方 法处理,结果如图4。 ● 2 3 4 5 6 7 8 ;2 2 2 3 3 复合酶加量/% 图4复合酶量对复合酶提取白术多糖的影响 l 2 3 1 2 3 l 2 Fig.4 Effect of enzyma concentration on atractylodes macrocephala po1ysaccharides extraction 2 3 2 3 1 3 保持反应体系中其它成分不变,随着酶浓度的上升,酶与 底物接触的机会增加,致使多糖更快的分离出来。但是当酶浓 1 2 3 3 1 2 2 3 度升高到一定程度时,多糖中某些糖苷键被过量的复合酶中的 4 4 5 5 4 5 4 5 6 纤维素酶和果胶酶分解了,从而导致多糖提取率降低。由图4 O 39 4 4 6 6 ● 8 8 3 0 8 可知,当复合酶的加量在0.4 6%时,水提液中多糖含量达到最 4 5 5 4 5 4 5 0 8 6 8 1 5 5 2 7 8 0 5 7 82 大,因此在提取白术多糖时复合酶的最适添加量是0.6%。 2.2利用正交设计优化实验条件 2_2_1因素水平表 在单因数考察的基础上,用正交试验对影响提取的因数进 行条件优化。选用正交表L9(3 ),因数水平设计如表1。 表1 正交试验因数和水平表 Tab.1 Factors and levels in the o ̄hogonal test 2.2.2复合酶法提取白术多糖最佳条件的确定 按正交表安排实验,结果及方差分析见表2和表3。 9 3 3 2 1 4.79 4.5O 表3正交试验方差分析( os(2,9)=4.26) Tab.3 Variance analysis of the o ̄hogonal test(F0 05(2,9)=4.26) 注:・・表示极显著,・表示显著。 从方差分析结果中可以看出,酶解温度、酶量、酶解pH 值这三个因素显著影响多糖提取率,影响的顺序是酶解温度> 酶量>酶解pH。而酶解时间影响不显著,即在酶解温度、酶 量和酶解pH适当时,酶解时间这个因素影响不大。正交表中 推定A2B3C3D3为最佳提取条件,即酶解pH为5.0,复合酶量为 0.7%,酶解时间为50 min,酶解温度为50℃。 2.2.3对比实验 准确称取8份干自术,每份10 g,做对比实验I:料液比 1:20,浸提温度90℃,浸提时间2 h,浸提次数1次;做对比 实验Ⅱ:料液比1:20,浸提温度90℃,浸提时间2 h,浸提次 数2次;做对比实验Ⅲ:在复合酶法正交优化条件(A2B3c3D3) 下提取1次;做对比实验IV:在复合酶法正交优化条件 (A2B3C3D3)下提取2次。各重复二次。结果如表4。 广东化工 2008年第12期 94・ www.gdchem.tom 第35卷总第188期 表4对比实验结果 Tab.4 Results from contrast experiments 从表4中可以看出,水提二次和复合酶提二次水提液和醇沉 [2]顾玉诚.自术多糖的研究[J1.中草药,1992,23(10):507—508. 干重中多糖量接近,说明提取两次基本上可以将10 g干自术中 [3]顾玉诚,任丽娟,张岚,等.自术免疫活性成分多糖的研究[J】.中国药 的多糖全部提出。而复合酶提一次的水提液和醇沉干重中多糖 学杂志,1993,28(5):275—276. 得率比水提一次的分别高出6.20%和13.10%,分别达到水提 [4]马艳,杨安东,文筱,等.自术多糖提取工艺研究【JJ.中药材,2006, 二次的98.00%和97.95%,并且复合酶提一次的水提液和醇沉 10(291:1104-1105. 干重中多糖得率分别达到复合酶提二次的95.67%和95.34%, [5】吴素萍,徐建宁.酶法提取枸杞多糖的研究[J】.食品科技,2007,114(4): 通过以上比较证明了复合酶法具有更高的提取效率。 l14一l17. 3结论 [6]董群,郑丽伊,方积年,等.改良的苯酚一硫酸法测定多糖和寡糖含量 的研究[J].中国药学杂志,1996,31(9):550—553. 自术多糖传统水提的相关报道较少,而应用复合酶(纤维 [7]徐斌,董英,林琳,等.改良苯酚一硫酸法测定苦瓜多糖含量[J].食品 素酶和果胶酶)法提取自术多糖未见报道。本实验确定了复合 科学,2005,7(4):79—82. 酶法提取自术多糖的最佳提取条件为:酶解pH为5.0,复合酶 [8]杨莉,刘亚娜.酶法在中药提取制备中的应用【JJ.中药材,2001,24(1): 量为0.7%,酶解时间为50 min,酶解温度为50℃,优化条件 32.36. 下提取的水提液经醇沉后,自术多糖的得率为43.o0%,比同 [9]赵素霞.酶法提取桑椹多糖的工艺研究 .中医研究,2003,16(16): 条件下水提一次多糖得率高13.10%,并且复合酶提一次能达 19.20. 到水提两次和复合酶提二次多糖得率的97.95%和95.34%。从 [10]张立娟,于国萍,周国华,等.黑木耳多糖酶法提取条件的研究[J].食 省时,节能、高效方面来说,复合酶法有较大的优越性。 品研究与开发,2005,26(3):89-91. 参考文献 (本文文献格式:侯轩,周家容,田允波.复合酶法提取白术 [1]国家药典编委会.中华人民共和国药典一部[M].北京:化学工业出版 多糖的工艺研究【J】_广东化工,2008。35(1 2):91—94) 社,2000:127—127. (上接第28页) 【10]Cheng J J,Khin K T,Davi M E.Antitumor Activity of D-Cyclodextrin Nondoped Sol—Gel Zirconia Prepared with Different Hydrolysis Polymer—Camptothecin Conjugates[J].Molecular Pharmaceultics,2004,1(3): Catalysts[J].J.Solid StateChem,1998,135(1):28—35. 183一l93. [8]Cavalieri F,Hamassi A,Chiessi E.Stable Polymeric Microballoons as [1 1]Zhao J P,Fan W H.Synthesis of Highly Stabilized Zirconia Sols from Multifunctional Device for Biomedical Uses: Synthesis and Zirconium n-Propoxide—Diglycol System[J].J.Non—Cryst.Solids,2000, Characterization[J】.Langmuir,2005,21(19):8758—8764. 261(1):15-20. [9]Pang Y J,Ritter H,Tabatabai M.Cyclodextrins in Polymer Chemistry: Enzymatically Catalyzed Oxidative Polymerization of Para—Functionalized (本文文献格式:毋登辉,吉帆.溶胶凝胶法制备p一环糊精聚 Phenol Derivatives in Aqueous Medium by Use of Horseradish 合物/--氧化锆有机一无机杂化材料【J】.广东化工,2008, Peroxidase[J].Macromolecules,2003,36(19):7090—7093. 35(12):26-28)