CN103044570A - 一种高效提取浒苔多糖的提取工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高效提取浒苔多糖的提取工艺，在加水提取步骤中，采用微波法、超声波法、酶法中至少两种方法协同进行浒苔多糖的提取，所述的超声波法中，超声波频率为3800~7500MHz，提取时间1~3min，pH值为5.0~5.5；所述的微波法中，微波频率为55~75kHz，提取时间1~3min，pH值为5.0~5.5；所述的酶法中，酶添加量为0.8~2%，pH值为5.0~6.0，处理时间1.5~2h，反应温度25~37℃；在固液分离步骤中，采用150~250目的筛网对提取后的液体去渣。本发明可在较短的时间内，实现浒苔多糖高效提取。

Description

一种高效提取浒苔多糖的提取工艺

技术领域

本发明涉及海藻的提取领域，具体涉及一种高效提取浒苔多糖的提取工艺。

背景技术

浒苔，又名苔条，同属石莼科（还包括石莼），是海洋野生大型绿藻，海藻是我国丰富植物资源的一个重要组成部分，随着开发利用海藻资源热潮的兴起，有关海藻药理学功能与生物活性成分的研究不断扩大和深入。

国内外研究显示，浒苔多糖具有广泛的生物活性和药用功能，具有很好的降血脂、抗肿瘤、抗病毒、抗菌、调节免疫力、抗氧化、抗疲劳、降血糖和抗辐射等多种生物学活性。

目前，对浒苔多糖的研究还较少，且主要集中在浒苔多糖的纯化技术、结构分析和功能活性研究方面。

在浒苔多糖提取技术上，已公布的浒苔多糖提取方法有下列五种。现将已公布的五种浒苔提取方法的反应时间及多糖得率列举如下：

表1 三种常见浒苔多糖提取方法的比较

上述热水浸提-超声波法、热水浸提-微波辅助法是在热水浸提法的基础上进行改进：在热水浸提的过程中分别采用超声波、微波辅助提取。从表1可看出，热水浸提-超声波法和热水浸提-微波辅助法的提取时间短，但多糖的得率最低，单纯的热水浸提法的多糖得率也较低，因此，热水浸提法、热水浸提-超声波法和热水浸提-微波辅助法均无法满足生产中对效率的要求。

纤维素酶提取法和热水浸提-木瓜蛋白酶联合提取法与前三种提取方法相比，多糖得率有了大幅度的提高，但相比提取时间的增加量来说，提取效率则非常低，并且，上述五种浒苔多糖的提取工艺中均未涉及脱盐或脱蛋白步骤，得到的多糖的纯度低。

因此，寻找一种高效提取浒苔多糖的提取工艺具有重要的经济意义和实用意义。

发明内容

本发明旨在提供一种能够高效提取浒苔多糖的提取工艺。

本发明的技术方案如下：

一种高效提取浒苔多糖的提取工艺Ⅰ，主要包括以下步骤：浒苔干粉→加水提取→固液分离→减压浓缩→乙醇沉淀→洗涤干燥；其中，在加水提取步骤中，采用微波法、超声波法、酶法中至少两种方法协同进行浒苔多糖的提取，在加水提取过程中，水与浒苔的初始质量比为40~60：1，超声波频率为3800~7500MHz，提取时间1~3min，pH值为5.0~5.5；所述的微波法中，微波频率为55~75KHz，提取时间1~3min，pH值为5.0~5.5；所述的酶法中，酶添加量为0.8~2%，pH值为5.0~6.0，处理时间1.5~2h，反应温度25~37℃；在固液分离步骤中，采用150~250目的筛网对提取后的液体去渣。

上述浒苔多糖的提取工艺中浒苔干粉、减压浓缩、乙醇沉淀、洗涤干燥均可采用现有常用技术手段处理。

本发明采用微波法、超声波法、酶法中至少两种方法协同进行浒苔多糖的提取，其中，纤维素酶水解破坏细胞壁；微波的高频电磁场作用可对细胞内部加热；超声波的空化冲击作用，促使细胞结构进一步破坏，细胞内容物向细胞外溶出，可在较短的时间内，实现浒苔多糖高效提取；同时，选择150~250目的筛网对提取后的液体去渣，减小浒苔多糖的损失；提取工艺Ⅰ得到的提取物中除了浒苔多糖外，还含有大量的蛋白质和灰分，灰分包括Ca、Mg、K等人体所必需的矿物元素，营养丰富，广泛应用于食品和化妆品行业。

若以浒苔多糖的药物学特性进行保健药品开发，由于根据提取工艺Ⅰ得到的提取物中蛋白含量和灰分含量高，多糖的纯度低，限制了保健药品的药效。

为了克服提取工艺Ⅰ得到的提取物中多糖纯度低的问题，本发明提供了高效提取浒苔多糖的提取工艺Ⅱ：在提取工艺Ⅰ的基础上，在固液分离步骤后、乙醇沉淀前增加脱盐、脱蛋白步骤，其他步骤与提取工艺Ⅰ步骤相同。脱盐、脱蛋白步骤对提取物中的盐分和蛋白质进行去除，提高浒苔多糖的纯度。

脱盐步骤中采用6000~7000Da的透析膜，透析5~7h，使提取物中的灰分含量最低；脱蛋白步骤中将提取液的pH值调至4.5~6，加入蛋白酶0.005~0.02g/ml于25~45℃下酶解0.5~1h，使提取物中的蛋白质含量最低。

脱蛋白步骤中的蛋白酶可采用中性蛋白酶或木瓜蛋白酶，此两种酶均可对提取物中的蛋白质进行降解。

脱蛋白步骤最好在脱盐步骤后，以提高脱蛋白步骤的效率，降低成本。

酶法提取中的酶为纤维素酶，纤维素酶可直接破坏浒苔细胞的细胞壁。

在减压浓缩步骤中，真空度为50~60度，浓缩至含固形物体积比为10~20%，控制能耗和醇沉步骤中乙醇的用量，节约成本。

本发明采用微波法、超声波法、酶解中至少两种方法协同进行浒苔多糖的提取，实现浒苔多糖高效提取；同时，缩短了提取时间；并且，采用蛋白酶解技术和膜处理技术进行浒苔多糖的纯化去杂，为提高浒苔多糖纯度与功能活性创造条件，同时，克服传统多糖纯化采用有机溶液带来的有机残留问题。

具体实施方式

浒苔多糖的提取工艺Ⅰ，主要包括以下步骤：浒苔干粉→加水提取→固液分离→减压浓缩→乙醇沉淀→洗涤干燥；其中，在加水提取步骤中，采用微波法、超声波法、酶法中至少两种方法协同进行浒苔多糖的提取，在加水提取过程中，水与浒苔的初始质量比为40~60：1，超声波频率为3800~7500MHz，提取时间1~3min，pH值为5.0~5.5；所述的微波法中，微波频率为55~75KHz，提取时间1~3min，pH值为5.0~5.5；所述的酶法中，酶添加量为0.8~2%，pH值为5.0~6.0，处理时间1.5~2h，反应温度25~37℃；在固液分离步骤中，采用150~250目的筛网对提取后的液体去渣。

现根据提取工艺Ⅰ进行如下12种实施例（实施例1~12），现将实施例1~12的不同之处具体列表如下：

表2 实施例1~12的具体反应条件

为了克服提取工艺Ⅰ得到的提取物中多糖纯度低的问题，本发明提供了提取工艺Ⅱ：在提取工艺Ⅰ的基础上，在固液分离步骤后、乙醇沉淀前增加脱盐、脱蛋白步骤，其他步骤与提取工艺Ⅰ步骤相同。

实施例13~24：对应在上述实施例1~12的提取工艺Ⅰ的基础上，根据工艺Ⅱ进行实施例13~24。

实施例25~27：在实施例24的基础上，脱盐步骤中采用6000~7000Da的透析膜，透析5~7h；脱蛋白步骤中将提取液的pH值调至4.5~6，加入蛋白酶0.005~0.02g/ml于25~45℃下酶解0.5~1h。现将实施例25~27的不同之处具体列表如下：

表3 实施例25~27的具体反应条件

实施例	透析膜孔径（Da）	蛋白酶浓度（g/ml）	酶解pH	酶解温度(℃)
					25	6000	0.02	4.5	45
26	6500	0.017	5.3	37
					27	7000	0.001	6	25

本发明人采用上述27种实施例进行浒苔多糖的提取，同时，对最终多糖的得率分别进行了测定，现将结果列举如下：

表4 实施例1~18提取浒苔多糖效果的比较

实施例	提取时间	多糖得率	提取物中多糖的百分比
				1	2~6min	20.87	57.52
2	2~6min	23.61	58.27
				3	2~6min	22.16	59.76
4	91~93min	29.96	64.83
				5	91~93min	28.24	64.59
6	91~93min	27.32	60.99
				7	91~93min	31.35	59.82
8	91~93min	29.27	63.14
				9	91~93min	32.12	57.21
10	92~96min	32.21	57.6
				11	92~96min	35.19	59.31
12	92~96min	37.96	54.23
				13	2~6min	13.52	＞70
14	2~6min	13.96	＞70
				15	2~6min	14.53	＞70
16	91~93min	18.96	＞70
				17	91~93min	18.73	＞70
18	91~93min	18.52	＞70
				19	91~93min	17.67	＞70
20	91~93min	16.51	＞70
				21	91~93min	18.44	＞70
22	92~96min	24.51	＞70
				23	92~96min	27.94	＞70
24	92~96min	30.47	＞70
				25	92~96min	28.97	75.01
26	92~96min	27.08	73.26
				27	92~96min	26.11	76.96

上述表4中的数据为本发明人进行无数次的实验中截取的部分数据，上述实施例中，实施例4~12中酶法提取过程中，均采用纤维素酶。从表4可看出，实施例1~ 3中采用微波法和超声波法协同进行浒苔多糖的提取，比现有技术单独采用微波法（2.55%）或超声波法（4.04%）的多糖得率提高了十倍左右，多糖提取率为 20.87时，提取时间最短仅为2min，提取效率高；同时，超声波和微波比起酶来说，成本更低。实施例4~ 9采用酶法和超声波法（或微波法）协同进行浒苔多糖的提取，与实施例1~3相比，虽然成本较高，但多糖的得率提高了10%左右，实施例10~12采用酶法、超声波法和微波法协同进行浒苔多糖的提取，在92min的提取时间内，多糖的得率可达到最高（37.96%），相比现有技术的多糖最高得率（27.75%）来说，不仅提取时间（92min）比现有技术（1920h）大大缩短，并且得率提高了10.21%，多糖的提取效率大大提高。

综上所述，与现有技术相比，本发明中多糖得率增加量相比提取时间的增加量具有显著的提高，并且，多糖得率的显著提高不仅仅取决于采用微波法、超声波法、酶法中至少两种方法协同进行浒苔多糖的提取，更重要的在于本发明对加水提取过程中的微波频率、超声波频率和酶法的反应温度在经过无数次试验后方得出最佳范围值，使得多糖得率最高达到了37.96%，同时，本发明中微波频率和超声波频率的最佳范围值在浒苔多糖的提取工艺中是未公布的，且得到了显著的技术效果，同时，酶成本较高，本发明酶法提取中的酶添加量(0.8%~2%)相比现有技术（8%左右）降低，大大节约了成本。

 实施例13~24在实施例1~12的基础上，增加了脱盐、脱蛋白的步骤，虽然在脱盐和脱蛋白的过程中，多糖有一定量的损失，但是，终产物中多糖的百分比提高到70%以上，即多糖的纯度达到了70%以上。

为了进一步提高多糖的纯度，实施例25~27对脱盐中的透析膜的孔径和透析时间进行了进一步的改进，同时，对脱蛋白步骤中溶液的pH值、蛋白酶的浓度及酶解时间进行了改进，从表4可看出，经过改进，多糖的纯度最高达到了76.96%以上。

实施例1~12得到的产品中除了浒苔多糖外，还含有大量的蛋白质和灰分，灰分包括Ca、Mg、K等人体所必需的矿物元素，营养丰富，可广泛应用于食品和化妆品行业。

若以浒苔多糖的药物学特性进行保健药品开发，由于实施例1~12得到的多糖纯度低，会限制保健药品的药效，因此，实施例13~26应用于降血脂功能辅助保健食品开发，更具有实现工业化规模生产的意义和价值。

在上述实施例1~24中，在真空浓缩步骤中，真空度为50~60度，浓缩至含固形物体积比为5~20%，控制能耗和醇沉步骤中乙醇的用量，节约成本；脱蛋白步骤中的蛋白酶可采用中性蛋白酶或木瓜蛋白酶，此两种酶均可对提取物中的蛋白质进行降解；脱蛋白步骤最好在脱盐步骤后，以提高脱蛋白步骤的效率，降低成本。

上述实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。同时，本发明提供的高效提取浒苔多糖的提取工艺不仅仅局限于对浒苔中的多糖进行提取，也同样适用于石莼等其他海藻多糖的提取。

Claims (7)

1.一种高效提取浒苔多糖的提取工艺，主要包括以下步骤：浒苔干粉→加水提取→固液分离→减压浓缩→乙醇沉淀→洗涤干燥，其特征在于：在加水提取步骤中，采用微波法、超声波法、酶法中至少两种方法协同进行浒苔多糖的提取，在加水提取过程中，水与浒苔的初始质量比为40~60：1，超声波频率为3800~7500MHZ，提取时间1~3min，pH值为5.0~5.5；所述的微波法中，微波频率为55~75KHZ，提取时间1~3min，pH值为5.0~5.5；所述的酶法中，酶添加量为0.8~2%，pH值为5.0~6.0，处理时间1.5~2h，反应温度25~37℃；在固液分离步骤中，采用150~250目的筛网对提取后的液体去渣。

2.根据权利要求1所述的一种高效提取浒苔多糖的提取工艺，其特征在于：在固液分离步骤后、乙醇沉淀前增加脱盐、脱蛋白步骤。

3.根据权利要求2所述的一种高效提取浒苔多糖的提取工艺，其特征在于：脱盐步骤中采用6000~7000Da的透析膜，透析5~7h；脱蛋白步骤中将提取液的pH值调至4.5~6，加入蛋白酶0.005~0.02g/ml于25~45℃下酶解0.5~1h。

4.根据权利要求2所述的一种高效提取浒苔多糖的提取工艺，其特征在于：脱蛋白步骤在脱盐步骤之后。

5.根据权利要求2所述的一种高效提取浒苔多糖的提取工艺，其特征在于：脱蛋白步骤中采用中性蛋白酶或木瓜蛋白酶。

6.根据权利要求1所述的一种高效提取浒苔多糖的提取工艺，其特征在于：在减压浓缩步骤中，真空度为50~60度，浓缩至含固形物体积比为10~20%。

7.根据权利要求1所述的一种高效提取浒苔多糖的提取工艺，其特征在于：酶法提取中的酶为纤维素酶。