CN108164618A - 从褐藻中提取活性多糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了从褐藻中提取活性多糖的方法，其具体步骤为：向褐藻粉中加水，超声提取后离心，上清液浓缩，加入D392阴离子交换树脂、脂肪酸甲脂和三乙胺，震荡脱色，过滤，浓缩；将脱色得到的浓缩液中加入乙醇溶液，混合均匀，沉淀过夜，离心，干燥得褐藻初多糖；将褐藻初多糖溶解于硫酸溶液中，然后反应，用NaOH终止反应，透析，冻干即得褐藻多糖。有益效果为：本发明多肽的提取方法简单可行，多糖的提取效率、得率和纯度均较高，脱色率高，提取成本低，硫酸基的含量高，提高褐藻多糖的生物活性。

Description

从褐藻中提取活性多糖的方法

技术领域

本发明涉及多糖提取技术领域，尤其是涉及从褐藻中提取活性多糖的方法。

背景技术

海藻(Algae)是海洋生物资源的重要组成部分，为生长在海洋里的含叶绿素或含其它辅助色素的低等隐花植物，是海洋中唯一可进行光合作用、制造氧气的生物，也是海洋食物链的基础生产者，其对海洋生态的平衡与稳定，有不可磨灭的影响力。海洋藻类是具有重要生物医药价值和结构多样性的生物活性物质的重要来源。除工业用途外，近年来，海藻来源多糖已经被视为一类重要的生物活性天然产物，他们被报道具有免疫调节、抗凝血、抗肿瘤、抗病毒、抗突变、降血糖、降血脂、抗炎等多种活性。随着海藻的广泛应用和人们对海藻多糖这一类重要生命物质认识的深入，对海藻多糖生物活性的研究越来越受到重视，从而使这一学科成为目前生命科学中研究最活跃的领域之一。海藻包括红藻、绿藻、褐藻等，而目前海藻多糖中研究和应用比较深入的主要为褐藻类多糖。已有多项研究表明，褐藻多糖是一种天然的硫酸多糖化合物，富含L-褐藻糖和硫酸酯基团，萃取自褐藻细胞壁。作为一种水溶性膳食纤维，褐藻多糖具有抗肿瘤、抗炎症、降血脂和抗氧化等生物学功能。其中，褐藻多糖的抗肿瘤作用己通过体内及体外实验在多种类型肿瘤中证实。

现有技术如授权公告号为CN102417548B的中国发明专利，公开了一种从褐藻中提取活性多糖的方法，具体步骤为：将经洗净、干燥、粉碎后的褐藻类原料置提取容器中，加入有机酸溶液或有机-无机混酸溶液；对搅拌润湿后的物料加热，温度为50-150℃，实现褐藻高分子多糖物质的部分降解；然后利用有机溶剂进行充分洗涤至排除尽物料中酸溶液；加入5-8倍体积水进行提取，提取液浓缩，调节PH值至中性后分级醇沉，分别得到富含甘露糖醛酸片段（富M）的褐藻胶、褐藻糖胶和褐藻淀粉；经水提后的有机酸预处理褐藻原料残渣，按碱消化工艺进行处理，获得富含古洛糖醛酸片段（富G）的褐藻胶。本发明克服了现有褐藻胶生产工艺耗水、污染严重等诸多缺点，具有节能减排，产物得率高，提取溶剂用量少等优点。但是该褐藻多糖的提取率和纯度均较低，且未经脱色处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提取方法简单可行，多糖的提取效率、得率和纯度均较高，脱色率高，提取成本低，硫酸基的含量高，提高褐藻多糖的生物活性的从褐藻中提取活性多糖的方法。

本发明针对上述技术中提到的问题，采取的技术方案为：

从褐藻中提取活性多糖的方法，包括褐藻粗多糖提取液制备、脱色、醇沉、褐藻多糖制备，其具体步骤为：

褐藻粗多糖提取液制备：将褐藻在50-80℃的条件下烘干，粉碎后过80-200目筛，按料液比为1:17-22向脱脂褐藻粉中加水，在温度为70-80℃、功率为100-150W下超声提取80-100min，然后在3000-5000rpm下离心20-25rnin，将上清液浓缩至原体积的1/4至1/2，浓缩液即为得褐藻粗多糖提取液，利用超声波作用产生空化效应，在组织细胞内形成高压，高压的释放在溶液中形成强大的冲击波，能够有效地减小、消除水与褐藻之间的阻力，从而加大了传质效率，同时细胞组织受到冲击波产生的物理剪切力而变形破裂，释放出胞内物质，大大加速了提取过程；

脱色：将褐藻粗多糖提取液的浓度调整为4-6mg/mL、pH为4.5-5.5，按料液比为1:20-30g/mL加入D392阴离子交换树脂，再加入树脂重量0.22-0.28‰的脂肪酸甲脂和0.03-0.05‰三乙胺，然后在温度为50-60℃的条件下震荡脱色1.5-2.5h，过滤，浓缩，备用，脂肪酸甲脂和三乙胺的加入能够降褐藻粗多糖提取液的黏度，有利于色素分子扩散和减少液膜阻力，进而有利于色素在树脂内的分散，同时能够提高树脂对色素的吸附性能，增强色素和树脂功能基团的结合力，避免色素从吸附树脂上解吸，提高脱色率，且能够降低色素之间的作用力，最终提高树脂对色素的吸附能力，褐藻粗多糖提取液含有褐藻多糖色素，其主要为阴离子型分子、少量非极性和弱极性分子，该步骤用树脂内部具有较高的孔隙率，表面积较大、交换速度较快、机械强度高、抗污染能力强、热稳定好，脱色最好，且该树脂可再生，降低褐藻多糖提取的成本；

醇沉：将脱色得到的浓缩液中加入4-6倍体积的93-97%乙醇溶液，混合均匀，沉淀过夜，离心，干燥，即得褐藻初多糖，由于褐藻多糖是极性的，不溶于乙醇溶液，因此可在多糖提取液中加入一定浓度的乙醇溶液，多糖形成沉淀，从而使多糖与水溶性单糖等其他物质分离；

褐藻多糖制备：将褐藻初多糖溶解于0.04-0.06M硫酸溶液中，制成0.8-1.2%的溶液，然后在50-70℃下反应3-5h，用2M NaOH终止反应，透析，冻干即得褐藻多糖，上述硫酸溶液含有0.2-0.3mM奎尼酸，奎尼酸中D-奎尼酸和L-奎尼酸的重量比为100:0.32-0.38，该步骤反应温和，硫酸能够断裂褐藻聚糖硫酸酯中的糖苷键，将褐藻聚糖切割成为低分子的片段，可以得到组分单一、活性较好、分子量适中的褐藻聚糖硫酸酯，但同时褐藻聚糖硫酸酯中的硫酸基也会脱落，而的奎尼酸可使增加该步骤的反应速率，同时可避免硫酸对糖苷键的过分切断，提高目标褐藻多糖的得率，同时L-奎尼酸的加入可降低硫酸基的脱落程度，提高硫酸基的含量，进而提高褐藻多糖的生物活性。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1）本发明从褐藻中提取活性多糖的方法简单可行，多糖的提取效率、得率和纯度均较高，易于工业化生产，安全性更高，大大提高褐藻的附加值；2）该提取方法脱蛋白条件温和，缩短了工艺流程，降低了能耗，减少了有机溶剂用量，同时离子液体可以得到有效的回收再利用，降低了物耗，更适合大规模生产与应用；3）该提取方法脱色效果好，能够降低脱蛋白多糖溶液的黏度，提高树脂对色素的吸附性能和吸附量，避免色素从吸附树脂上解吸，提高脱色率；4）该提取方法得到的多糖组分单一、活性较好、分子量适中，可降低硫酸基的脱落程度，提高硫酸基的含量，提高褐藻多糖的生物活性。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明方案作进一步说明：

实施例1：

从褐藻中提取活性多糖的方法，包括褐藻粗多糖提取液制备、脱色、醇沉、褐藻多糖制备，其具体步骤为：

1）褐藻粗多糖提取液制备：将褐藻在80℃的条件下烘干，粉碎后过80目筛，按料液比为1:22向脱脂褐藻粉中加水，在温度为70℃、功率为150W下超声提取80min，然后在5000rpm下离心20rnin，将上清液浓缩至原体积的1/2，浓缩液即为得褐藻粗多糖提取液，利用超声波作用产生空化效应，在组织细胞内形成高压，高压的释放在溶液中形成强大的冲击波，能够有效地减小、消除水与褐藻之间的阻力，从而加大了传质效率，同时细胞组织受到冲击波产生的物理剪切力而变形破裂，释放出胞内物质，大大加速了提取过程；

2）脱色：将褐藻粗多糖提取液的浓度调整为4mg/mL、pH为5.5，按料液比为1:20g/mL加入D392阴离子交换树脂，再加入树脂重量0.28‰的脂肪酸甲脂和0.03‰三乙胺，然后在温度为60℃的条件下震荡脱色1.5h，过滤，浓缩，备用，脂肪酸甲脂和三乙胺的加入能够降褐藻粗多糖提取液的黏度，有利于色素分子扩散和减少液膜阻力，进而有利于色素在树脂内的分散，同时能够提高树脂对色素的吸附性能，增强色素和树脂功能基团的结合力，避免色素从吸附树脂上解吸，提高脱色率，且能够降低色素之间的作用力，最终提高树脂对色素的吸附能力，褐藻粗多糖提取液含有褐藻多糖色素，其主要为阴离子型分子、少量非极性和弱极性分子，该步骤用树脂内部具有较高的孔隙率，表面积较大、交换速度较快、机械强度高、抗污染能力强、热稳定好，脱色最好，且该树脂可再生，降低褐藻多糖提取的成本；

3）醇沉：将脱色得到的浓缩液中加入6倍体积的93%乙醇溶液，混合均匀，沉淀过夜，离心，干燥，即得褐藻初多糖，由于褐藻多糖是极性的，不溶于乙醇溶液，因此可在多糖提取液中加入一定浓度的乙醇溶液，多糖形成沉淀，从而使多糖与水溶性单糖等其他物质分离；

4）褐藻多糖制备：将褐藻初多糖溶解于0.06M硫酸溶液中，制成0.8%的溶液，然后在70℃下反应3h，用2M NaOH终止反应，透析，冻干即得褐藻多糖，上述硫酸溶液含有0.3mM奎尼酸，奎尼酸中D-奎尼酸和L-奎尼酸的重量比为100:0.32，该步骤反应温和，硫酸能够断裂褐藻聚糖硫酸酯中的糖苷键，将褐藻聚糖切割成为低分子的片段，可以得到组分单一、活性较好、分子量适中的褐藻聚糖硫酸酯，但同时褐藻聚糖硫酸酯中的硫酸基也会脱落，而的奎尼酸可使增加该步骤的反应速率，同时可避免硫酸对糖苷键的过分切断，提高目标褐藻多糖的得率，同时L-奎尼酸的加入可降低硫酸基的脱落程度，提高硫酸基的含量，进而提高褐藻多糖的生物活性。

实施例2：

从褐藻中提取活性多糖的方法，包括褐藻粗多糖提取液制备、脱色、醇沉、褐藻多糖制备，其具体步骤为：

1）褐藻粗多糖提取液制备：将褐藻在50℃的条件下烘干，粉碎后过200目筛，按料液比为1:17向脱脂褐藻粉中加水，在温度为80℃、功率为100W下超声提取100min，然后在3000rpm下离心25rnin，将上清液浓缩至原体积的1/4，浓缩液即为得褐藻粗多糖提取液；

2）脱色：将褐藻粗多糖提取液的浓度调整为6mg/mL、pH为4.5，按料液比为1:30g/mL加入D392阴离子交换树脂，再加入树脂重量0.22‰的脂肪酸甲脂和0.05‰三乙胺，然后在温度为50℃的条件下震荡脱色2.5h，过滤，浓缩，备用；

3）醇沉：将脱色得到的浓缩液中加入4倍体积的97%乙醇溶液，混合均匀，沉淀过夜，离心，干燥，即得褐藻初多糖；

4）褐藻多糖制备：将褐藻初多糖溶解于0.04M硫酸溶液中，制成1.2%的溶液，然后在50℃下反应5h，用2M NaOH终止反应，透析，冻干即得褐藻多糖，上述硫酸溶液含有0.2mM奎尼酸，奎尼酸中D-奎尼酸和L-奎尼酸的重量比为100:0.38。

实施例3：

从褐藻中提取活性多糖的方法，包括褐藻粗多糖提取液制备、脱色、醇沉、褐藻多糖制备，其具体步骤为：

1）褐藻粗多糖提取液制备：将褐藻在60℃的条件下烘干，粉碎后过150目筛，按料液比为1:20向脱脂褐藻粉中加水，在温度为75℃、功率为120W下超声提取90min，然后在4000rpm下离心22rnin，将上清液浓缩至原体积的1/3，浓缩液即为得褐藻粗多糖提取液；

2）脱色：将褐藻粗多糖提取液的浓度调整为5mg/mL、pH为5.0，按料液比为1:25g/mL加入D392阴离子交换树脂，再加入树脂重量0.25‰的脂肪酸甲脂和0.04‰三乙胺，然后在温度为55℃的条件下震荡脱色2.0h，过滤，浓缩，备用；

3）醇沉：将脱色得到的浓缩液中加入5倍体积的95%乙醇溶液，混合均匀，沉淀过夜，离心，干燥，即得褐藻初多糖；

4）褐藻多糖制备：将褐藻初多糖溶解于0.055M硫酸溶液中，制成1.0%的溶液，然后在60℃下反应4h，用2M NaOH终止反应，透析，冻干即得褐藻多糖，上述硫酸溶液含有0.25mM奎尼酸，奎尼酸中D-奎尼酸和L-奎尼酸的重量比为100:0.35。

本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.从褐藻中提取活性多糖的方法，包括褐藻粗多糖提取液制备、脱色、醇沉、褐藻多糖制备，其特征在于：所述褐藻多糖制备步骤为：将褐藻初多糖溶解于硫酸溶液中，反应，终止反应，透析，冻干即得褐藻多糖，所述硫酸溶液含有奎尼酸。

2.根据权利要求1所述的从褐藻中提取活性多糖的方法，其特征在于：所述硫酸溶液浓度为0.04-0.06M，褐藻初多糖溶液浓度为0.8-1.2%，反应温度为50-70℃、时间为3-5h。

3.根据权利要求1所述的从褐藻中提取活性多糖的方法，其特征在于：所述硫酸溶液含有0.2-0.3mM奎尼酸。

4.根据权利要求1所述的从褐藻中提取活性多糖的方法，其特征在于：所述奎尼酸中D-奎尼酸和L-奎尼酸的重量比为100:0.32-0.38。

5.根据权利要求1所述的从褐藻中提取活性多糖的方法，其特征在于：所述褐藻粗多糖提取液制备：将褐藻在50-80℃的条件下烘干，粉碎后过80-200目筛，按料液比为1:17-22向脱脂褐藻粉中加水，在温度为70-80℃、功率为100-150W下超声提取80-100min，离心，将上清液浓缩至原体积的1/4至1/2，浓缩液即为得褐藻粗多糖提取液。

6.根据权利要求1所述的从褐藻中提取活性多糖的方法，其特征在于：所述脱色步骤为：将褐藻粗多糖提取液的浓度调整为4-6mg/mL、pH为4.5-5.5，按料液比为1:20-30g/mL加入D392阴离子交换树脂，再加入脂肪酸甲脂和三乙胺，然后在温度为50-60℃的条件下震荡脱色1.5-2.5h，过滤，浓缩，备用。

7.根据权利要求6所述的从褐藻中提取活性多糖的方法，其特征在于：所述脂肪酸甲脂的添加量为树脂重量的0.22-0.28‰。

8.根据权利要求6所述的从褐藻中提取活性多糖的方法，其特征在于：所述三乙胺的添加量为树脂重量的0.03-0.05‰。

9.根据权利要求1所述的从褐藻中提取活性多糖的方法，其特征在于：所述醇沉步骤为：将脱色得到的浓缩液中加入4-6倍体积的93-97%乙醇溶液，混合均匀，沉淀过夜，离心，干燥，即得褐藻初多糖。