CN103524637A

CN103524637A - 一种苦豆子多糖的超声波提取方法

Info

Publication number: CN103524637A
Application number: CN201310533163.1A
Authority: CN
Inventors: 吴艳; 曹楠楠; 艾连中
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: CN103524637B

Abstract

本发明公开了一种苦豆子多糖的超声波提取方法。其工艺流程包括：苦豆子原料粉碎，加石油醚浸泡脱脂，加乙醇浸泡去除小分子、低聚糖、挥发油等，加水或者缓冲液作溶剂超声波提取，提取液离心，其残渣按同样的超声提取条件重复提取，合并提取液并浓缩，向浓缩液中加入乙醇，静置析出沉淀，沉淀加水复溶，离心得上清液，上清液经真空冷冻干燥，即得苦豆子多糖。与传统热水提取苦豆子多糖技术相比，本发明所述提取工艺避免了温度过高对苦豆子多糖活性及结构的影响，提高多糖得率和纯度、缩短提取时间，降低提取成本，提高经济效益。

Description

一种苦豆子多糖的超声波提取方法

技术领域

本发明涉及中医药领域，关于中药多糖的提取方法，尤其涉及一种超声波提取多糖的方法。

背景技术

苦豆子(Sophora alopecuroides L)是豆科槐属多年生草本植物，其根、根茎、全草及种子均可入药。苦豆子不仅是可利用的牧草和优良的固沙植物，还是重要的药用植物，其用途广泛，资源丰富，开发利用价值极高。经《本草纲目》记载及大量文献表明，苦豆子具有抗菌、消炎、平喘止咳、抗癌、增强免疫力等生物活性功能。在临床上苦豆子目前主要用于治疗急性菌痢、内痔、慢性子宫颈炎、滴虫性阴道炎等疾病。

苦豆子的化学成分主要是蛋白质、糖类、有机酸、黄酮类、色素和生物碱。目前，国内外对苦豆子的研究主要集中在生物碱方面，对苦豆子多糖成分的研究相对较少。在传统加热或煮沸法提取可溶性多糖的过程中，提取次数、溶剂体积、浸提温度、pH值都对提取效果有影响，且易因电离、水解、氧化和高温造成多糖活性物质的损失，而且提取的周期较长，多糖得率不高。

因此，本领域技术人员致力于开发一种苦豆子多糖的提取方法，以简化操作，降低对多糖活性物质的损失，缩短提取周期，提高多糖的得率和纯度。

发明内容

有鉴于现有多糖提取技术对多糖活性物质的影响、提取时间长、操作复杂的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种苦豆子多糖的提取方法，降低提取温度、缩短提取时间、减少对苦豆子多糖结构及理化性质的影响。

本发明通过以下技术方案解决解决上述技术问题：

一种苦豆子多糖的超声波提取方法，包括以下步骤：

（1）原料的预处理：选取干燥的苦豆子种子，放入高速粉碎机中粉碎过60～80目筛子，得苦豆子粉，所述苦豆子粉用石油醚浸泡并不断搅拌，抽滤，放入通风厨中使石油醚挥发殆尽后得到脱脂粉，在所述脱脂粉中加入浓度为85%～100%（v/v）乙醇浸泡，抽滤，放入通风厨中使乙醇挥发殆尽后得到苦豆子预处理粉。石油醚浸泡的目的是脱脂，乙醇浸泡的目的是除去小分子、低聚糖、挥发油等物质。

（2）超声波提取：向所述苦豆子预处理粉中加水或缓冲液，超声波提取，得到粗提取液，经旋转蒸发浓缩，得到浓缩液。

（3）沉淀及冷冻干燥：向所述浓缩液中加入85%～100%（v/v）乙醇，静置过夜析出沉淀，所述沉淀经丙酮洗涤后加水复溶，经真空冷冻干燥，即得苦豆子多糖。

本发明提供的苦豆子多糖的超声波提取方法，步骤(2)中还包括将所述粗提取液离心，残渣经超声波处理重复提取1～2次，离心，得到所述粗提取液，合并初次与重复提取获得的所述粗提取液，再进行旋转蒸发浓缩。多次重复提取有利于提高苦豆子多糖的得率。

本发明提供的苦豆子多糖的超声波提取方法，步骤(3)还包括将所述的水复溶后的溶液在转速7000～15000r/min的条件下离心20～40min，取上清液，以除去多糖中不溶的蛋白质。

优选地，步骤(1)中所述石油醚与所述苦豆子粉的质量体积比为3～6:1，所述石油醚每天更换2～4次，所述浸泡时间为2天。

优选地，步骤(1)中所述乙醇与所述苦豆子粉的质量体积比为4～6:1，所述乙醇每天更换3～4次，所述浸泡时间为浸泡2天。

优选地，步骤(2)中所述苦豆子预处理粉与所述水或者缓冲液的质量体积比为1:30～70，所述缓冲液为中性磷酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液或乙酸盐缓冲液中的一种或多种。

优选地，步骤(2)中所述的超声提取的温度为35～60℃，超声波功率为200～350W，提取时间为10～40min。更优选地，步骤(2)中所述的超声提取的温度为40～60℃，超声波功率为280～320W，提取时间为25～30min。

优选地，步骤(3)中所述乙醇与所述浓缩液的质量体积比为3～5:1。

此外，本发明还提供利用上述方法提取制备的苦豆子多糖。

超声提取方法中料水比对溶液中多糖扩散有作用；超声功率影响细胞破裂多糖溶出，也影响多糖分子链的裂解；提取温度影响多糖分子的扩散传质运动及其溶出含量，对多糖活性及结构产生作用；超声时间影响细胞壁和细胞内多糖的释放。

本发明提供的超声波提取苦豆子多糖的方法，利用超声波的空化效应、机械剪切搅拌作用，有效地提高了苦豆子多糖得率和纯度，缩短了提取时间，降低了提取温度，避免了高温对多糖结构及理化性质的影响，操作简便可行，成本节约，具有较高的经济效益。

以下将结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的苦豆子多糖的超声波提取工艺流程图。

图2是利用本发明的超声波提取方法制备的苦豆子多糖的红外吸收光谱图。

图3是利用本发明的超声波提取方法制备的苦豆子多糖的紫外吸收光谱图。

具体实施方式

如图1所示，本发明涉及的苦豆子多糖的超声波提取方法包括原料筛选，粉碎，加石油醚浸泡脱脂，加乙醇浸泡去除小分子、低聚糖、挥发油等物质，加水或者缓冲液作溶剂超声波提取，提取液离心，其残渣按同样的超声提取条件重复提取，合并提取液并浓缩，向浓缩液中加入乙醇，静置析出沉淀，抽滤并离心，沉淀加水复溶，离心去除蛋白质，将离心获得的上清液真空冷冻干燥的步骤。通过上述方法可以得到较纯的、得率较高的苦豆子多糖。

实施例1

称取200g干燥的苦豆子种子，粉碎，加入600ml石油醚，不断搅拌，浸泡2天，每天早晚各更换1次石油醚，以达到更好的除去脂肪的效果。随后进行抽滤，并在通风橱中使残留的石油醚挥发殆尽，排除石油醚对后续实验的影响；再向其中加入600ml95%乙醇，浸泡2天，每天更换2次95%乙醇。乙醇浸泡可以除去小分子、低聚糖、挥发油等物质。随后进行抽滤，并在通风橱中使剩余的乙醇挥发，得到预处理苦豆子粉。预处理中石油醚、乙醇的浸泡除去了脂肪及小分子、低聚糖、挥发油等物质，初步排除了后续提取的苦豆子多糖的一些杂质，提高了多糖的纯度。

称取40g苦豆子预处理粉，在预处理苦豆子粉中按照质量体积比即料水比(w/v)为1:50加入溶剂去离子水，即加入2000ml的去离子水作为溶剂，在超声功率280W，提取温度50℃的条件下提取30min，将提取液在转速4000r/min下离心20min，其残渣按照同样的超声条件重复提取、离心，合并提取液。对残渣的重复提取有利于提高苦豆子多糖的得率。将提取液在旋转蒸发仪上减压浓缩至体积为1000ml，向浓缩液中加入4000ml95%乙醇静置过夜，析出多糖沉淀。将析出的沉淀抽滤，使得固液分离，将得到的多糖固体加入250ml去离子水复溶，形成溶液，将溶液在转速8000r/min下离心20min，由于多糖固体中含有的蛋白质不会溶解，故离心可达到去除蛋白质的目的；离心后，取上清液进行真空冷冻干燥，即得苦豆子多糖3.40g。

实施例2

预处理苦豆子粉的制备如实施例1所述。取预处理苦豆子粉20g，加入1000ml的去离子水作为溶剂，在超声功率320W，提取温度40℃的条件下提取25min，将提取液在转速4000r/min下离心20min，其残渣按照同样的超声条件重复提取、离心，合并提取液，将提取液在旋转蒸发仪上减压浓缩至体积为500ml，向浓缩液中加入2000ml95%乙醇静置过夜，析出多糖沉淀。将析出的沉淀抽滤，使得固液分离，将得到的多糖固体加入100ml去离子水复溶，形成溶液，将溶液在转速8000r/min下离心20min，由于多糖固体中含有的蛋白质不会溶解，故离心可达到去除蛋白质的目的；离心后，取上清液进行真空冷冻干燥，即得苦豆子多糖1.65g。

实施例3

利用上述实施例1中超声波制备方法获得的苦豆子多糖，利用红外光谱以及紫外光谱进行分析：

（1）红外光谱吸收

从图2所示的红外光谱可知，苦豆子多糖3600～3200cm^-1、3000～2800cm^-1、1400～1000cm^-1范围内都具有糖类的特征吸收峰；3600～3000cm^-1出现的宽吸收峰是分子内或分子间O-H伸缩振动的结果；2940cm^-1和2800cm^-1的吸收峰由C-H伸缩振动和弯曲振动引起；1644cm^-1波数处还出现一较强的吸收峰，说明含有酰氨取代基；1412cm^-1处的吸收峰为C-H变角吸收峰；1200～1000cm^-1区域吸收峰为多糖特征吸收峰，主要两种C-O伸缩振动引起。

（2）紫外光谱吸收

从图3所示的紫外吸收光谱可知，在192nm处有一个较强的吸收峰，这是多糖的特征吸收峰，在波长280nm处有微弱吸收，说明苦豆子多糖中含有少量蛋白质，而在波长260nm处没有吸收峰，表明苦豆子多糖中不含有核酸。这表明利用本具体实施方式获得的苦豆子多糖蛋白杂质较少，不含核酸类杂质。

对比例1

利用传统的热水提取方法制备苦豆子多糖的步骤如下：

苦豆子干粉先经石油醚和乙醇处理，脱脂以及去除小分子等物质得苦豆子预处理粉，然后向预处理粉中加水（料水比1:25g/ml），在75℃热水浴中不断搅拌提取180min，提取液在转速4000r/min下离心20min，其残渣按照同样的条件重复提取、离心，合并提取液。将提取液减压浓缩加入4倍体积的95%乙醇静置过夜，析出多糖沉淀。所述沉淀经丙酮洗涤后加水复溶，经真空冷冻干燥，即得苦豆子多糖。

将传统热水提取方法以及本发明的超声波提取方法制备苦豆子多糖的提取温度、提取时间、料水比、多糖得率、多糖纯度进行比较，如表1所示：

表1.超声波提取和传统热水提取苦豆子多糖的比较

由表1可知，超声波提取与传统热水提取相比，超声波提取方法的提取温度比传统热水法低25℃，提取时间为传统热水法的1/6，减少高温及较长操作时间对多糖活性的影响，并且苦豆子多糖得率和纯度均有所提高。由此可见，超声波提取方法具有操作简便、得率高，成本节约，经济效益高的有益效果。

对比例2

预处理苦豆子粉的制备如实施例1所述。在预处理苦豆子粉中按照质量体积比即料水比(w/v)为1:20加入溶剂去离子水，在超声功率200W，提取温度30℃的条件下提取10min，将提取液在转速4000r/min下离心20min，其残渣按照同样的超声条件重复提取、离心，合并提取液，将提取液在旋转蒸发仪上减压浓缩至体积为500ml，向浓缩液中加入2000ml95%乙醇静置过夜，析出多糖沉淀。将析出的沉淀抽滤，使得固液分离，将得到的多糖固体加入100ml去离子水复溶，形成溶液，将溶液在转速8000r/min下离心20min，取上清液进行真空冷冻干燥，即得苦豆子多糖。

对比例3

预处理苦豆子粉的制备如实施例1所述。在预处理苦豆子粉中按照质量体积比即料水比(w/v)为1:60加入溶剂去离子水，在超声功率360W，提取温度70℃的条件下提取50min，将提取液在转速4000r/min下离心20min，其残渣按照同样的超声条件重复提取、离心，合并提取液，将提取液在旋转蒸发仪上减压浓缩至体积为500ml，向浓缩液中加入2000ml95%乙醇静置过夜，析出多糖沉淀。将析出的沉淀抽滤，使得固液分离，将得到的多糖固体加入100ml去离子水复溶，形成溶液，将溶液在转速8000r/min下离心20min，取上清液进行真空冷冻干燥，即得苦豆子多糖。

对比例4

预处理苦豆子粉的制备如实施例1所述。在预处理苦豆子粉中按照质量体积比即料水比(w/v)为1:30加入溶剂去离子水，在超声功率240W，提取温度40℃的条件下提取20min，将提取液在转速4000r/min下离心20min，其残渣按照同样的超声条件重复提取、离心，合并提取液，将提取液在旋转蒸发仪上减压浓缩至体积为500ml，向浓缩液中加入2000ml95%乙醇静置过夜，析出多糖沉淀。将析出的沉淀抽滤，使得固液分离，将得到的多糖固体加入100ml去离子水复溶，形成溶液，将溶液在转速8000r/min下离心20min，取上清液进行真空冷冻干燥，即得苦豆子多糖。

对实施例1、对比例2、对比例3和对比例4中苦豆子多糖的得率进行比较，如表2所示：

表2.不同实施例的苦豆子多糖得率比较

在对比例的各项条件下，苦豆子多糖的得率均比实施例中的条件组合的得率低。

通过上述试验可以发现，料水比、超声功率、超声时间以及提取温度对最终的多糖得率有显著影响。且上述各个参数的不同组合，也会给结果带来显著差异。实施例1中的条件组合下，即料水比(w/v)为1:50，超声功率280W，提取温度50℃，提取时间为30min的条件下，对苦豆子多糖的提取产生了非常显著的影响。其原因可能为，所选的料水比使溶液中多糖浓度降低，苦豆子多糖扩散的压力差增大，有利于多糖扩散；所选的超声功率使得超声的空化作用、机械剪切的搅拌作用最强，但是也不会引起局部溶液瞬时升温过热，造成多糖分子链裂；所选的提取温度使得多糖分子的扩散传质运动加剧，多糖逐渐溶出含量多，也不会因温度过高对苦豆子多糖活性及结构产生不良影响；所选的超声时间使得细胞壁和细胞内的多糖得以最好的释放，也不会因为苦豆子颗粒表面对多糖吸附力增加，影响多糖成分的析出，或是多糖结构被破坏成为单糖，造成多糖含量的减少。所以实施例1中条件的组合对苦豆子多糖的得率产生了非常好的效果。在多糖纯度方面，对比例2和4的纯度与实施例1相当，而对比例3的纯度只有约70%，明显低于实施1中的多糖纯度。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种苦豆子多糖的超声波提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)原料的预处理：选取干燥的苦豆子种子，高速粉碎得到苦豆子粉，所述苦豆子粉用石油醚浸泡并搅拌，除去所述石油醚后得到脱脂粉，在所述脱脂粉中加入浓度为85%～100%（v/v）乙醇浸泡，除去所述乙醇后得到苦豆子预处理粉。

(2)超声波提取：向所述苦豆子预处理粉中加水或缓冲液，超声波提取，得到粗提取液，经旋转蒸发浓缩，得到浓缩液。

(3)沉淀及冷冻干燥：向所述浓缩液中加入85%～100%（v/v）乙醇，静置过夜析出沉淀，所述沉淀经丙酮洗涤后加水复溶，经真空冷冻干燥，即得苦豆子多糖。

2.如权利要求1所述的苦豆子多糖的超声波提取方法，其特征在于，步骤(2)中还包括将所述粗提取液离心，残渣经超声波处理重复提取1～2次，得到所述粗提取液，合并初次与重复提取获得的所述粗提取液，进行旋转蒸发浓缩。

3.如权利要求1所述的苦豆子多糖的超声波提取方法，其特征在于，步骤(3)还包括将所述的水复溶后的溶液离心，取上清液以除去多糖中不溶的蛋白质。

4.如权利要求3所述的苦豆子多糖的超声波提取方法，其特征在于，离心的转速为7000～15000r/min，离心时间为20～40min 。

5.如权利要求1所述的苦豆子多糖的超声波提取方法，其特征在于，步骤(1)中，所述石油醚与所述苦豆子粉的质量体积比为3～6:1，所述石油醚每天更换2～4次，所述浸泡的时间为2天。

6.如权利要求1所述的苦豆子多糖的超声波提取方法，其特征在于，步骤(1)中，所述乙醇与所述苦豆子粉的质量体积比为4～6:1，所述乙醇每天更换3～4次，所述浸泡的时间为浸泡2天。

7.如权利要求1所述的苦豆子多糖的超声波提取方法，其特征在于，步骤(2)中，所述预处理苦豆子粉与所述水或者缓冲液的质量体积比为1:30～70，所述缓冲液为中性磷酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液或乙酸盐缓冲液中的一种或多种。

8.如权利要求1所述的苦豆子多糖的超声波提取方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的超声提取的温度为40～60℃，超声波功率为280～320W，提取时间为25～40min。

9.如权利要求1所述的苦豆子多糖的超声波提取方法，其特征在于，步骤(3)中，所述乙醇与所述浓缩液的质量体积比为3～5:1。

10.如权利要求1至9所述的苦豆子多糖的超声波提取方法制备的苦豆子多糖。