CN103613674A - 一种黄芪多糖的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及保健食品加工技术领域，具体涉及一种黄芪多糖的提取方法。所述方法利用低温液氮粉碎结合非离子表面活性剂辅助植物复合酶解提取多糖。该方法存在原料易得，工艺简单，便于操作，适用于大规模产业化生产。而且本发明所述方法一方面减少了提取次数，提高了多糖的得率和纯度，降低了生产成本，另一方面维持多糖结构和性质稳定，大大提高了黄芪多糖的营养性、安全性和可接受性。另外，加入的非离子表面活性剂优选聚山梨酯-80，对纤维素酶和果胶酶在水解过程中的促进作用，同时对多糖有增溶的作用。缩短了预处理及提取时间，降低了时间成本，提高了企业的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及保健食品加工技术领域，具体地涉及一种黄芪多糖的提取方法，更具体地，是一种利用低温液氮粉碎结合聚山梨酯-80辅助植物复合酶解提取多糖的方法。
背景技术
黄芪(Radix Astragalus)是豆科植物蒙古黄芪或膜荚黄芪的干燥的根，是重要的益气中药。黄芪有“生津滋阳、补阳血、补虚损、愈肾衰”之功效，被誉为“小人参”，具有增强免疫系统，抵御疾病、增强体质，抗氧化，延缓衰老，改善心血管功能，抗癌抗病毒等功能，其药效显著，历史悠久，应用广泛，是常用的中药材之一。
黄芪多糖(Astragalus Polysacharin，APS)是黄芪或膜荚黄芪的干燥根经提取、浓缩、纯化而成的水溶性杂多糖，是黄芪的主要活性成分之一。呈淡黄色，粉末细腻，均匀无杂质，具有吸湿性。黄芪多糖由己糖醛酸、葡萄糖、果糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸等组成，可作为免疫促进剂或调节剂，能增加机体的非特异性抵抗能力，临床常用作免疫增强剂同时具有抗病毒、抗肿瘤、抗衰老、抗辐射、抗应激、抗氧化等作用，广泛应用于医药及功能食品领域，具有广阔的市场前景。
目前，常用的黄芪多糖的提取方法主要有水煮醇沉法、微波提取法、碱浸提法、酶法提取法、超滤法、超声提取法等。但是，现有技术中这些提取方法在提取过程中存在的提取率低、纯度低、成本高、多糖性质不稳定等缺陷，不能适应现代活性成分提取技术的发展趋势。
低温液氮粉碎技术是机械粉碎设备在液氮冷却至0℃以下的状态下将物料粉碎的操作单元。与其他粉碎方法相比，由于氮气是由空气分离制取，含量丰富，生产成本低廉，预冷所需时间短，可有效防止热敏性活性成分在粉碎过程中发生结构变化﹑含量降低﹑功效下降。
生物酶法预处理是根据黄芪细胞壁的结构组成，利用酶反应的所具有的高度专一性等特点，选择纤维素酶和果胶酶等植物复合酶，将细胞壁的组成成分水解或降解，破坏细胞壁的结构，使有效成分充分暴露出来，溶解、混悬于溶剂中，从而达到提高黄芪多糖提取率的目的。
聚山梨酯-80是指具有固定的亲水亲脂基团，能在溶液的表面定向排列，并能使表面张力显著下降的一种非离子表面活性剂，可在表面或界面吸附多糖或在溶液中形成分子聚合体而改变黄芪多糖在水溶液中的溶解性，提高多糖的提取效率、降低提取成本，具有省 时、高效、节能等优点，已逐渐成为国内外研究人员关注的焦点。
采用低温液氮粉碎结合聚山梨酯-80辅助酶法提取黄芪多糖，整个预处理和提取过程在较低温度下进行，可以稳定多糖的活性与药效，同时具有得率高、耗能低、绿色环保等优点，适应现代活性成分提取技术的发展趋势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术中黄芪多糖的提取过程中存在的提取率低、纯度低、成本高、多糖性质不稳定等缺陷，提供一种新的黄芪多糖的提取方法，具体地，是一种利用低温液氮粉碎结合非离子表面活性剂辅助植物复合酶解提取多糖的方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种黄芪多糖的提取方法，包括如下步骤：
S1.将黄芪的根经低温液氮粉碎、过筛后得黄芪粉末；
S2.将黄芪粉末2～4份，无菌水10～14份，非离子表面活性剂0.2～0.4份，纤维素酶0.1～0.3份，果胶酶0.06～0.1份在50～70℃、pH3～6的条件下酶解处理0.5～1.5h；所述份数均为重量份数；
S3.灭酶、提取、过滤、浓缩得浓缩液、浓缩液经乙醇沉淀、干燥后得黄芪多糖。
优选地，步骤S2所述酶解处理的具体步骤为将黄芪粉末3份，无菌水12份，非离子表面活性剂0.3份，纤维素酶0.3份，果胶酶0.1份在60℃、pH4.8的条件下酶解处理1.5h；所述份数均为重量份数。
优选地，所述的非离子表面活性剂为聚山梨酯-20、聚山梨酯-40、聚山梨酯-60、聚山梨酯-80或烷基多苷650。最优选地，所述的非离子表面活性剂为聚山梨酯-80。
步骤S1所述低温液氮粉碎过程中氮气进料量为1～3mL/s，黄芪进料量为2～4g/s；粉碎温度为-10～0℃；优选地，步骤S1所述低温液氮粉碎过程中氮气进料量为3mL/s，黄芪进料量为4g/s；粉碎温度为-5℃。
步骤S1所述过筛为过60～100目的筛子；优选为过80目的筛子。
步骤S3所述灭酶为80～100℃灭酶5～15min；优选地，所述灭酶为100℃灭酶15min。
步骤S3所述提取为85～100℃提取1～2.5h，优选方案为100℃提取2.5h。
步骤S3所述浓缩为真空浓缩，真空浓缩条件为在真空度为85～95kPa、浓缩温度为40～70℃条件下浓缩30～90min，优选方案为在真空度为95kPa、浓缩温度为60℃条件下浓缩60min。
步骤S3所述乙醇沉淀为向浓缩液中加入浓缩液体积2～5倍的85～95%乙醇，醇沉4～15h，优选方案为向浓缩液中加入浓缩液体积5倍的95%乙醇，醇沉15h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
低温液氮粉碎结合非离子表面活性剂（优选聚山梨酯-80）辅助酶法提取黄芪多糖存在原料易得，工艺简单，便于操作，适用于大规模产业化生产。而且本发明所述方法一方面减少了提取次数，提高了多糖的得率和纯度，降低了生产成本，另一方面维持多糖结构和性质稳定，大大提高了黄芪多糖的营养性、安全性和可接受性。非离子表面活性剂（优选聚山梨酯-80）对纤维素酶和果胶酶在水解过程中的促进作用，同时对多糖有增溶的作用。缩短了预处理及提取时间，降低了时间成本，提高了企业的经济效益。
说明书附图
图1.不同非离子表面活性剂对黄芪多糖提取率的影响。
图2.不同提取方法对黄芪多糖提取率的影响。
图3.不同提取方法对黄芪多糖纯度的影响。
具体实施方式
下面结合说明书附图具体实施例进一步详细说明本发明。除非特别说明，本发明采用的试剂、设备为本技术领域常规试剂和设备。
本发明所述的黄芪多糖的提取原料为蒙古黄芪或膜荚黄芪的干燥的根。
实施例1
一种黄芪多糖的提取方法，包括如下步骤：
预处理：去除蒙古黄芪的根须上的泥、沙等杂质；
S1.将蒙古黄芪的根经低温液氮粉碎；过80目的筛后得黄芪粉末；所述低温液氮粉碎过程中氮气进料量为3mL/s，黄芪进料量为4g/s；粉碎温度为-5℃；
S2.将黄芪粉末3份，无菌水12份，聚山梨酯-800.3份，纤维素酶0.3份，果胶酶0.1份在60℃、pH4.8的条件下酶解处理1.5h；所述份数均为重量份数；
S3.100℃灭酶15min；然后85℃提取2.5h；过滤；在真空度为95kPa、浓缩温度为60℃条件下浓缩60min得浓缩液；向浓缩液中加入浓缩液体积5倍的95%乙醇，醇沉15h；最后在冷冻温度为-20℃，干燥温度为60℃，真空度为15Pa的条件下冷冻干燥25min得黄芪多糖。
实施例2
一种黄芪多糖的提取方法，包括如下步骤：
预处理：去除蒙古黄芪的根须上的泥、沙等杂质；
S1.将蒙古黄芪的根经低温液氮粉碎；过80目的筛后得黄芪粉末；所述低温液氮粉碎过程中氮气进料量为3mL/s，黄芪进料量为4g/s；粉碎温度为-5℃；
S2.将黄芪粉末3份，无菌水12份，聚山梨酯-600.3份，纤维素酶0.3份，果胶酶0.1份在60℃、pH4.8的条件下酶解处理1.5h；所述份数均为重量份数；
S3.100℃灭酶15min；然后85℃提取2.5h；过滤；在真空度为95kPa、浓缩温度为60℃条件下浓缩60min得浓缩液；向浓缩液中加入浓缩液体积5倍的95%乙醇，醇沉15h；最后在冷冻温度为-20℃，干燥温度为60℃，真空度为15Pa的条件下冷冻干燥25min得黄芪多糖。
实施例3
一种黄芪多糖的提取方法，包括如下步骤：
预处理：去除蒙古黄芪的根须上的泥、沙等杂质；
S1.将蒙古黄芪的根经低温液氮粉碎；过80目的筛后得黄芪粉末；所述低温液氮粉碎过程中氮气进料量为3mL/s，黄芪进料量为4g/s；粉碎温度为-5℃；
S2.将黄芪粉末3份，无菌水12份，聚山梨酯-400.3份，纤维素酶0.3份，果胶酶0.1份在60℃、pH4.8的条件下酶解处理1.5h；所述份数均为重量份数；
S3.100℃灭酶15min；然后85℃提取2.5h；过滤；在真空度为95kPa、浓缩温度为60℃条件下浓缩60min得浓缩液；向浓缩液中加入浓缩液体积5倍的95%乙醇，醇沉15h；最后在冷冻温度为-20℃，干燥温度为60℃，真空度为15Pa的条件下冷冻干燥25min得黄芪多糖。
实施例4
一种黄芪多糖的提取方法，包括如下步骤：
预处理：去除蒙古黄芪的根须上的泥、沙等杂质；
S1.将蒙古黄芪的根经低温液氮粉碎；过80目的筛后得黄芪粉末；所述低温液氮粉碎过程中氮气进料量为3mL/s，黄芪进料量为4g/s；粉碎温度为-5℃；
S2.将黄芪粉末3份，无菌水12份，聚山梨酯-200.3份，纤维素酶0.3份，果胶酶0.1份在60℃、pH4.8的条件下酶解处理1.5h；所述份数均为重量份数；
S3.100℃灭酶15min；然后85℃提取2.5h；过滤；在真空度为95kPa、浓缩温度为60℃条件下浓缩60min得浓缩液；向浓缩液中加入浓缩液体积5倍的95%乙醇，醇沉15h；最后在冷冻温度为-20℃，干燥温度为60℃，真空度为15Pa的条件下冷冻干燥25min得黄芪多糖。
实施例5
一种黄芪多糖的提取方法，包括如下步骤：
预处理：去除蒙古黄芪的根须上的泥、沙等杂质；
S1.将蒙古黄芪的根经低温液氮粉碎；过80目的筛后得黄芪粉末；所述低温液氮粉碎过程中氮气进料量为3mL/s，黄芪进料量为4g/s；粉碎温度为-5℃；
S2.将黄芪粉末3份，无菌水12份，烷基多苷6500.3份，纤维素酶0.3份，果胶酶0.1份在60℃、pH4.8的条件下酶解处理1.5h；所述份数均为重量份数；
S3.100℃灭酶15min；然后85℃提取2.5h；过滤；在真空度为95kPa、浓缩温度为60℃条件下浓缩60min得浓缩液；向浓缩液中加入浓缩液体积5倍的95%乙醇，醇沉15h；最后在冷冻温度为-20℃，干燥温度为60℃，真空度为15Pa的条件下冷冻干燥25min得黄芪多糖。
实施例6
一种黄芪多糖的提取方法，包括如下步骤：
预处理：去除膜荚黄芪的根须上的泥、沙等杂质；
S1.将膜荚黄芪的根经低温液氮粉碎；过100目的筛后得黄芪粉末；所述低温液氮粉碎过程中氮气进料量为2mL/s，黄芪进料量为3g/s；粉碎温度为-7℃；
S2.将黄芪粉末2份，无菌水10份，聚山梨酯-800.2份，纤维素酶0.1份，果胶酶0.06份在65℃、pH3.5的条件下酶解处理1.0h；所述份数均为重量份数；
S3.100℃灭酶15min；90℃提取2.5h；过滤；在真空度为90kPa、浓缩温度为65℃条件下浓缩70min得浓缩液；向浓缩液中加入浓缩液体积3倍的85%乙醇，醇沉10h；最后在冷冻温度为-20℃，干燥温度为60℃，真空度为15Pa的条件下冷冻干燥25min得黄芪多糖。
实施例7
一种黄芪多糖的提取方法，包括如下步骤：
预处理：去除蒙古黄芪的根须上的泥、沙等杂质；
S1.将蒙古黄芪的根经低温液氮粉碎；过90目的筛后得黄芪粉末；所述低温液氮粉碎过程中氮气进料量为1mL/s，黄芪进料量为2g/s；粉碎温度为-10℃；
S2.将黄芪粉末4份，无菌水14份，聚山梨酯-800.4份，纤维素酶0.3份，果胶酶0.1份在70℃、pH6的条件下酶解处理1.5h；所述份数均为重量份数；
S3.100℃灭酶15min；然后85℃提取2.5h；过滤；在真空度为85kPa、浓缩温度为50℃条件下浓缩90min得浓缩液；向浓缩液中加入浓缩液体积5倍的90%乙醇，醇沉15h；最后在冷冻温度为-20℃，干燥温度为60℃，真空度为15Pa的条件下冷冻干燥25min得黄芪多糖。
实施例8分别比较实施例1～7所述黄芪多糖提取方法的黄芪多糖提取率的高低， 结果显示：实施例1～5分别用聚山梨酯-80、聚山梨酯-60、聚山梨酯-40、聚山梨酯-20和烷基多苷650协同纤维素酶和果胶酶对黄芪粉末进行预处理，其它反应条件都相同的条件下，使用聚山梨酯-80的效果最好，其多糖的提取率为10.51%；而使用聚山梨酯-40的效果次之，其多糖的提取率为9.85%；使用聚山梨酯-60、聚山梨酯-40和烷基多苷650的多糖的提取率分别为9.26%、9.52%、8.76%（见图1）。实施例6和7所述方法的多糖提取率和实施例1的差不多，分别为10.25%和10.19%。
实施例9
不同提取方法对黄芪多糖提取率的影响实验结果与分析
本实施例比较了常温粉碎法、低温液氮粉碎法、常温粉碎结合酶解法、常温粉碎结合聚山梨酯-80法、低温液氮粉碎结合聚山梨酯-80辅助酶解法5种不同提取方法对黄芪多糖提取率的影响。
常温粉碎法具体步骤为：
预处理：去除蒙古黄芪的根须上的泥、沙等杂质；
A1.将蒙古黄芪的根经常温粉碎；过80目的筛后得黄芪粉末；所述常温为室温；
A2.将黄芪粉末3份，无菌水12份，在85℃提取2.5h；所述份数均为重量份数；
A3.过滤；在真空度为95kPa、浓缩温度为60℃条件下浓缩60min得浓缩液；向浓缩液中加入浓缩液体积5倍的95%乙醇，醇沉15h；最后在冷冻温度为-20℃，干燥温度为60℃，真空度为15Pa的条件下冷冻干燥25min得黄芪多糖。
低温液氮粉碎法具体步骤为：
预处理：去除蒙古黄芪的根须上的泥、沙等杂质；
B1.将蒙古黄芪的根经低温液氮粉碎；过80目的筛后得黄芪粉末；所述低温液氮粉碎过程中氮气进料量为3mL/s，黄芪进料量为4g/s；粉碎温度为-5℃；
B2.将黄芪粉末3份，无菌水12份，在85℃提取2.5h；所述份数均为重量份数；
B3.过滤；在真空度为95kPa、浓缩温度为60℃条件下浓缩60min得浓缩液；向浓缩液中加入浓缩液体积5倍的95%乙醇，醇沉15h；最后在冷冻温度为-20℃，干燥温度为60℃，真空度为15Pa的条件下冷冻干燥25min得黄芪多糖。
常温粉碎结合酶解法具体步骤为：
预处理：去除蒙古黄芪的根须上的泥、沙等杂质；
C1.将蒙古黄芪的根经常温粉碎；过80目的筛后得黄芪粉末；所述常温为室温；
C2.将黄芪粉末3份，无菌水12份，纤维素酶0.3份，果胶酶0.1份在60℃、pH4.8的条 件下酶解处理1.5h；所述份数均为重量份数；
C3.100℃灭酶15min；在85℃提取2.5h；过滤；在真空度为95kPa、浓缩温度为60℃条件下浓缩60min得浓缩液；向浓缩液中加入浓缩液体积5倍的95%乙醇，醇沉15h；最后在冷冻温度为-20℃，干燥温度为60℃，真空度为15Pa的条件下冷冻干燥25min得黄芪多糖。
常温粉碎结合聚山梨酯-80法具体步骤：
预处理：去除蒙古黄芪的根须上的泥、沙等杂质；
D1.将蒙古黄芪的根经常温粉碎；过80目的筛后得黄芪粉末；所述常温为室温；
D2.将黄芪粉末3份，无菌水12份，聚山梨酯-800.3份，在60℃的条件下提取1.5h；所述份数均为重量份数；
D3.100℃加热15min；在85℃提取2.5h；过滤；在真空度为95kPa、浓缩温度为60℃条件下浓缩60min得浓缩液；向浓缩液中加入浓缩液体积5倍的95%乙醇，醇沉15h；最后在冷冻温度为-20℃，干燥温度为60℃，真空度为15Pa的条件下冷冻干燥25min得黄芪多糖。
低温液氮粉碎结合聚山梨酯-80辅助酶解法具体步骤同实施例1。
5种不同提取方法对黄芪多糖提取率的影响结果见图2，由图2可以看出，不同的提取方法对黄芪多糖提取率影响较为显著。经过低温液氮粉碎处理的实验组与普通常温粉碎实验组相比，黄芪多糖提取率极为显著。与常温粉碎相比，低温液氮粉碎处理后黄芪多糖的提取率提高了127.18%，生物酶解处理实验组提高了49.85%，聚山梨酯-80处理实验组提高了35.28%；与低温液氮粉碎实验组相比，经聚山梨酯-80辅助酶解处理后黄芪多糖的提取率提高了49.72%，且是常温粉碎处理实验组的3.4倍。由此可知，低温液氮粉碎处理对黄芪多糖的影响较大，聚山梨酯-80和植物复合水解酶对提高黄芪多糖提取率均具有促进作用。
实施例10
不同提取方法对黄芪多糖纯度的影响实验结果与分析
本实施例比较了常温粉碎法、低温液氮粉碎法、常温粉碎结合酶解法、常温粉碎结合聚山梨酯-80法、低温液氮粉碎结合聚山梨酯-80辅助酶解法5种不同提取方法对黄芪多糖纯度的影响。
常温粉碎法、低温液氮粉碎法、常温粉碎结合酶解法、常温粉碎结合聚山梨酯-80法、低温液氮粉碎结合聚山梨酯-80辅助酶解法的具体步骤同实施例3。
5种不同提取方法对黄芪多糖纯度的影响结果见图3，由图3可得，常温粉碎和低温液氮粉碎对黄芪多糖纯度的影响不显著，经过酶解处理的黄芪原料，黄芪多糖的纯度大大提高。与常温粉碎处理实验组相比，经过酶解处理后的黄芪多糖纯度提高了65.50%；低温液 氮粉碎结合聚山梨酯-80辅助酶解处理实验组较低温液氮粉碎实验组提高5.84%，比常温粉碎实验组提高了77.64%。综上可见，聚山梨酯-80、植物复合水解酶、低温液氮粉碎处理在一定程度上均可以提高黄芪多糖的纯度。
结论
从图2和图3可知，经低温液氮粉碎结合聚山梨酯-80辅助酶解提取黄芪多糖，其是常温粉碎实验组的3.4倍，黄芪多糖纯度是常温粉碎实验组1.77倍。实验结果表明，低温液氮粉碎结合聚山梨酯-80辅助酶法在黄芪多糖提取技术上具有较好应用前景。
Claims (10)
1.一种黄芪多糖的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将黄芪的根经低温液氮粉碎、过筛后得黄芪粉末；
S2.将黄芪粉末2～4份，无菌水10～14份，非离子表面活性剂0.2～0.4份，纤维素酶0.1～0.3份，果胶酶0.06～0.1份在50～70℃、pH 3～6的条件下酶解处理0.5～1.5h；所述份数均为重量份数；
S3.灭酶、提取、过滤、浓缩得浓缩液、浓缩液经乙醇沉淀、干燥后得黄芪多糖。
2.根据权利要求1所述黄芪多糖的提取方法，其特征在于，步骤S2为将黄芪粉末3份，无菌水12份，非离子表面活性剂 0.3份，纤维素酶0.3份，果胶酶0.1份在60℃、pH 4.8的条件下酶解处理1.5h；所述份数均为重量份数。
3.根据权利要求1或2所述黄芪多糖的提取方法，其特征在于，步骤S1所述非离子表面活性剂为聚山梨酯-20 、聚山梨酯-40、聚山梨酯-60、聚山梨酯-80或烷基多苷650。
4.根据权利要求3所述黄芪多糖的提取方法，其特征在于，步骤S1所述非离子表面活性剂为聚山梨酯-80。
5.根据权利要求1所述黄芪多糖的提取方法，其特征在于，步骤S1所述低温液氮粉碎过程中氮气进料量为1～3mL/s，黄芪进料量为2～4g/s；粉碎温度为-10～0℃。
6.根据权利要求1所述黄芪多糖的提取方法，其特征在于，步骤S1所述过筛为过60～100目的筛子。
7.根据权利要求1所述黄芪多糖的提取方法，其特征在于，步骤S3所述灭酶为80～100℃灭酶5～15min。
8.根据权利要求1所述黄芪多糖的提取方法，其特征在于，步骤S3所述提取为85～100℃提取1～2.5h。
9.根据权利要求1所述黄芪多糖的提取方法，其特征在于，步骤S3所述浓缩为真空浓缩，真空浓缩条件为在真空度为85～95kPa、浓缩温度为40～70℃条件下浓缩30～90min。
10.根据权利要求1所述黄芪多糖的提取方法，其特征在于，步骤S3所述乙醇沉淀为向浓缩液中加入浓缩液体积2～5倍的85～95%乙醇，醇沉4～15h。
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