CN114106214B

CN114106214B - 黄花多糖及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN114106214B
Application number: CN202111475054.XA
Authority: CN
Inventors: 张磊; 关致敏; 解海; 武美霞; 卢珍
Original assignee: Shanxi Datong University
Current assignee: Shanxi Datong University
Priority date: 2021-12-06
Filing date: 2021-12-06
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2041-12-06
Also published as: CN114106214A

Abstract

本发明涉及一种黄花多糖及其制备方法和应用，本发明采用植物黄花在饮料加工、保健品及化妆品行业中采用乙醇水浸提后的黄花醇提剩余物为起始原料，将黄花醇提剩余物加水加热提取，过滤获得第一提取液，得到的滤饼中再次加水加热提取，过滤得第二提取液；合并第一提取液和第二提取液，减压浓缩至干获得黄花粗多糖；将黄花粗多糖溶解于水中，采用大孔树脂吸附，乙醇水洗脱，洗脱液经减压浓缩蒸馏除去乙醇，得黄花多糖浓缩液；将黄花多糖浓缩液进行精滤后，再进行切向流超滤；将超滤液减压浓缩，经冷冻干燥，获得产物黄花多糖。该黄花多糖为类白色固体粉末，是含有β‑糖苷键的吡喃糖，具有显著的抗氧化及保湿效果。

Description

黄花多糖及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及多糖制备技术领域，尤其涉及一种黄花多糖的制备工艺及该制备工艺所得黄花多糖及其应用。

背景技术

黄花学名萱草，又称金针菜，是百合科萱草属的一种多年生宿根草本植物，在我国已有三千多年的种植历史。黄花兼具观赏性和食用性，有耐寒、耐旱等特点。其叶从春天至深秋为深绿色，其花在夏天盛开婀娜多姿。黄花未开花的干制花蕾是我国特产的一种蔬菜，与日常食用的银耳、木耳、香菇营养价值相当。同时，黄花也可作药用，据古代医学典籍中记录，黄花有降血压、消肿利尿功效，对缓解耳鸣、头晕水肿有一定疗效。

近年来，随着经济水平的提高和生活水准的改善，天然健康化妆品日益受到消费者的青睐。植物多糖这一天然来源的高分子糖类物质，其在日化领域的应用逐渐突显出来。植物多糖的生物活性丰富、功能全面，具备了保湿补水、抗氧化、防紫外线、美白祛斑、抗敏抑菌、愈创等多种作用。同时，植物多糖有着诸多优秀化妆品原料的特性，如亲水性、凝胶性、乳化性与成膜性较强，并且排他性较低，添加到化妆品中与人体肌肤可以形成高度亲和性。与市场上的合成化学化妆品相比，植物多糖类化妆品使用安全、作用温和、效果显著、无副作用，具有更为广阔的开发与利用价值。

黄花多糖是一种从植物中提取的多糖类物质，文献报道具有抗肿瘤、抗氧化及抑菌等生物活性。黄花多糖提取工艺基本采用的方法为：将干制黄花菜水提醇沉、中性酶-Sevag法除去蛋白质、H₂O₂氧化法脱色、最后使用透析膜透析除去小分子物质。该方法适用于大多数多糖物质的提取，但是有操作繁琐、工艺控制较难、使用有机溶剂较多等缺点，不适用于大规模的工业化生产，所得产品在医药、食品及化妆品领域的应用受限。同时，黄花菜中富含黄酮类化合物，该类化合物具有活血化瘀、抗衰驻颜、抑制肿瘤、抗炎保肝、抗菌抗病毒、提高免疫力、抗氧化自由基活性作用等多种功能。黄花菜中黄酮的提取工艺以乙醇法、超声波法、微波法等为主。方法虽不同，但其采用提取剂均为乙醇水混合物。提取之后的滤饼中往往含有大量的黄花多糖。但目前对该滤饼没有一种合适的利用方法，造成大量浪费。因此，本发明从以上两方面考虑，开发出一种黄花多糖的绿色制备工艺，以达到物尽其用，节能环保的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种黄花多糖及其制备方法和应用，以黄花醇提剩余物作为原料，使上述剩余物得到充分利用。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种黄花多糖的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将黄花醇提剩余物，加入10-20倍质量的水，加热至60-90℃，提取3-8 h，冷却至室温，过滤，获得第一提取液，滤饼干燥待用；

步骤二，将步骤一获得的滤饼中加入10-20倍质量的水，加热至60-90℃，提取3 -8 h，冷却至室温，过滤，得第二提取液；

步骤三，合并第一提取液和第二提取液，减压浓缩至干获得黄花粗多糖；

本步骤采用的方法是减压浓缩直接将黄花粗多糖干燥，而没有用一般多糖提取所使用的水提醇沉法。这样做是考虑到提取物的特性为醇提剩余物，同时制为干品后，方便处方工艺的控制及质量控制。

步骤四，将步骤三获得的黄花粗多糖溶解于3-8倍质量的水中，采用大孔树脂吸附，用体积分数为60-80%的乙醇洗脱；洗脱液经减压浓缩蒸馏除去乙醇，得黄花多糖浓缩液；

采用大孔树脂吸附法去除蛋白和色素，而没有采用实验室操作常用的多糖除蛋白方法蛋白酶法或sevag法。因为蛋白酶法易引入新的蛋白酶杂质或其蛋白碎片，sevag法使用氯仿、正丁醇，易造成溶剂残留。这两种方法使黄花多糖原料在药品、食品、保健品及化妆品领域的使用受到限制。考虑到黄花粗多糖中含有蛋白不多，采用大孔树脂吸附法消除了上述两种方法的弊端。

步骤五，将黄花多糖浓缩液进行精滤后，再进行切向流超滤；

为进一步消除单糖等小分子化合物对产品质量可能造成的影响，使用超滤的方法去除小分子化合物，进一步提高产品质量。

步骤六，将超滤液减压浓缩，经冷冻干燥，获得产物黄花多糖。

进一步地，步骤一中，所述的黄花醇提剩余物，为植物黄花在饮料加工、保健品及化妆品行业中采用乙醇水浸提后的剩余的滤饼。优选地，所述的黄花醇提剩余物是将新鲜干制黄花菜磨碎，采用70 - 95%乙醇水溶液，常温或加热提取，过滤，收集滤液，干燥，获得的滤饼。

进一步地，步骤四中，采用的大孔树脂为AB-8、D 101中的一种或两者按照任意比例混合的组合物。

进一步地，步骤五中，黄花多糖浓缩液进行1μm精滤后，再进行切向流超滤。

进一步地，步骤五中，切向流超滤所使用的滤膜为1-10 kD。

根据本发明的一个方面，提供一种上述任意一项制备方法获得的黄花多糖。

本发明获得的黄花多糖为类白色固体粉末，是含有β-糖苷键的吡喃糖，具有显著的抗氧化及保湿效果。根据本发明的一个方面，要求保护以上所述的黄花多糖用于抗氧化、保湿的用途。

根据本发明的一个方面，提供一种以上所述的黄花多糖在化妆品中的应用。

根据本发明的另一方面，提供一种保湿霜，按质量百分数计算，包括以下组分：以上所述的黄花多糖0.5-10%，甘油3-6%，白油3-6%，凡士林2-5%，辛酸/癸酸甘油三酯3-6%，棕榈酸异丙酯3-6%，聚二甲基硅氧烷2-5%，甘油硬脂酸酯1-3%，鲸蜡硬脂醇2-5%，卡波姆0.1-0.3%，尿囊素0.01-0.1%，余量是香精和去离子水。

本发明的主要优点是，本发明主要在以下方面体现绿色环保的特性：

（1）本发明以黄花醇提剩余物作为原料。黄花醇提剩余物主要为食用黄花经食品、保健、药品等领域加工提取后剩余的残余物，该残余物在本发明中得到充分利用。可以说是“变废为宝”，符合绿色环保的理念。

（2）本发明采用浓缩干法得到黄花粗多糖，而不采用水提-浓缩-醇沉的方法，减少乙醇用量，减少工艺步骤，提高产品收率。

（3）本发明以大孔树脂作为除蛋白、除色素工具。而不采用蛋白酶法或sevag法，减少化学试剂的使用，提高产品质量，保护环境。

（4）整个工艺过程，只采用水和乙醇两种溶剂。并且乙醇可回收再次使用。从而节约成本，即经济又环保。

附图说明

图1是本发明黄花多糖制备工艺流程图；

图2是本发明实施例1黄花多糖的紫外光谱图；

图3是本发明实施例1黄花多糖的红外光谱图；

图4是本发明实施例1黄花多糖对DPPH、·O₂ ^-和·OH自由基清除率图；

图5是本发明实施例1黄花多糖保湿率图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种黄花多糖的制备工艺，包括以下步骤（工艺流程图见图1）：

（1）在20L反应罐中加入黄花醇提剩余物1.0 kg，纯化水10.0 kg。投料毕，开启搅拌，升温至70℃，保温搅拌4 h，降温至室温。采用压滤器固液分离，得第一提取液，滤饼于50℃真空干燥。本实施例中的黄花醇提剩余物中使用的黄花来自于山西省大同市云州区黄花基地所采黄花干制而成，将所述黄花磨碎，采用70 - 95%乙醇水溶液，常温或加热提取，过滤，收集滤液，干燥，获得滤饼。

（2）将滤饼投入反应釜中，加入滤饼10倍质量的纯化水，投料毕后开启搅拌，升温至70℃，保温搅拌 4小时后，降温至室温，过滤，得第二提取液。该步骤所得滤饼可作肥料使用。

（3）合并第一提取液和第二提取液，减压浓缩得黄花粗多糖650 g。粗品收率65%。采用苯酚-硫酸法测定总糖含量为85.8%，考马斯亮蓝法测定蛋白含量为2.6%。

（4）按照质量比为黄花粗多糖∶纯化水=1∶4溶解黄花多糖，650 g黄花粗多糖溶于2.6 L纯化水中，D 101树脂装柱。以30.0 mL/min流速上样至树脂后，静置2小时，使用80%乙醇溶液，以10.0 mL/min流速洗脱，洗脱剂用量为2 BV。收集全部洗脱液，洗脱液经减压浓缩蒸除乙醇。得到黄花多糖浓缩液。其中蒸出的乙醇经检验合格后，可用于下一次洗脱液配制。

（5）将黄花多糖浓缩液进行1 μm精滤后，再采用2 kD的微孔滤膜进行切向流超滤，去除单糖等小分子化合物。

（6）过滤液经减压浓缩至有沉淀物析出，再经冻干机冷冻干燥，即得黄花多糖153g，总收率15.3%。采用苯酚-硫酸法测定总糖含量为99.2%，考马斯亮蓝法测定蛋白含量为0.54%，咔唑-硫酸法测定糖醛酸含量为12.5%。

紫外（UV）光谱测定：

黄花多糖紫外光谱的测定采用PerkinElmer Lambda 35 UV/VIS Spectrometer，扫描范围为200 nm-700 nm，以蒸馏水作为空白。

如图2所示，黄花多糖在200 nm波长处存在显著的多糖特征吸收峰，至260nm波长处未见核酸的特征吸收峰，表明核酸含量很低。至280 nm处未见蛋白特征吸收峰，表明蛋白含量很低，这与考马斯亮蓝法测定蛋白含量结论相符合。

红外（FT-IR）光谱测定：

取制备的黄花多糖2 mg与100 mg干燥溴化钾混合、压片后，放入FTIR-650红外光谱仪中进行测定，扫描范围4000 cm^-1-400 cm^-1。

如图3所示，从红外光谱图中，可以观察到3398 cm^-1附近存在一个宽峰，这是由多糖上-OH的伸缩振动引起的，表明多糖的分子内和分子间存在氢键；2922 cm^-1附近的峰归属于-CH₂-的伸缩振动；1735 cm^-1、1656 cm^-1附近的强峰是典型的羰基所特有的吸收峰；1151cm^-1、1076 cm^-1和1036 cm^-1附近的吸收峰归属吡喃环的伸缩振动；894 cm^-1是β-型糖苷键吸收峰。

黄花多糖抗氧化性测定

DPPH自由基清除率的测定：分别取不同浓度的黄花多糖或Vc溶液（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/ml）2 mL，加入2mL含50mg/L DPPH的乙醇溶液，混合均匀，避光静置30 min，测定517nm处的吸光度。代入如下公式进行计算：

DPPH自由基清除率（%）=[ 1 － ( A₁ － A₂ ) /A₀] × 100

其中：A₀为用无多糖溶液的空白组溶液的吸光度; A₁为多糖溶液与 DPPH 溶液反应结束后混合溶液的吸光度; A₂为多糖样品本身的吸光度。

超氧阴离子自由基清除率的测定：用移液管移取 4.5 mL Tris-Hcl溶液（PH 8.250 mmol/L），2.0 mL水，在37 ℃水浴中温热 20 min，加入 2.0 mL黄花多糖和Vc溶液（0.2、0.5、 1.0 、1.5、 2.0 mg/ml），邻苯三酚（37 ℃预热）0.5 mL，37 ℃水浴反应 6 min，即刻移取1 mL 10 mmol /L 盐酸终止反应，325 nm下测吸光度。代入如下公式进行计算：

超氧阴离子自由基清除率（%）=[ 1 － ( A₁ － A₂ ) /A₀] × 100

式中：A₀为用蒸馏水代替多糖溶液的空白组溶液的吸光度；A₁为反应结束后混合溶液的吸光度；A₂为不加入邻苯三酚溶液的吸光度。

羟基自由基清除率的测定：移取2 mmol/L的 FeSO₄溶液1 mL、2 mmol/L的水杨酸乙醇溶液 1 mL、黄花多糖或Vc溶液（0.2 、0.5、 1.0 、1.5、 2.0 mg/ml）1 mL，加入1 mL质量分数为 0.05% 过氧化氢溶液，摇匀后在37 ℃恒温水浴反应30min，冷却。测定536nm处的吸光度值。代入如下公式进行计算：

羟基自由基清除率（%） =[ 1 － ( A₁ － A₂ ) /A₀] × 100

式中:A₀为用蒸馏水代替多糖溶液的空白组溶液的吸光度; A₁为反应结束后混合溶液的吸光度; A₂为多糖样品本身的吸光度。

如图4所示，黄花多糖对DPPH、·O₂ ^-和·OH自由基的清除能力测试中可以看出，黄花多糖对三种自由基的清除能力存在一定量效关系。随着黄花多糖的浓度增加，三种自由基的清除能力均增强。其中，黄花多糖对DPPH自由基清除能力最强，在1.0 mg/mL 时，即能达到80%以上；对·O₂ ^-和·OH自由基的清除能力中等，在2.0 mg/mL时，略高于20%。但从中也可以看出，黄花多糖在较低浓度时，即能达到较好的自由基清除效果。由此可知，黄花多糖可以作为一种抗氧化剂得到利用。

保湿效果测定：分别取5g黄花粗多糖，甘油，海藻酸钠，透明质酸放于105℃烘箱中烘干至恒重（连续两次称定重量不超过0.3mg），取出放在干燥器中，备用。取上述烘干至恒重的黄花粗多糖，甘油，海藻酸钠，透明质酸0.5g，置入培养皿中，向培养皿中分别加入2.0g的蒸馏水将样品完全均匀地湿润。再将培养皿放入提前装有微粉硅胶的干燥器中，温度（25±1）℃。在放置1、2、4、6、8、10、12、24 h后，分别精密称重各样品重量。计算保湿率并绘制各样品对应放置时间保湿率的折线图。

结果计算：保湿率%=H_n/H_o×100%

式中，

-放置前样品含水质量，单位g；

-放置后样品含水质量，单位g。

如图5所示，海藻酸钠、透明质酸和甘油都是化妆品中常用的保湿原料，具有良好的保湿性能。在本实验中，12 h时海藻酸钠，透明质酸和甘油的保湿率分别为32.8%、25.3%和33.2%，黄花多糖为44.1%；24 h时，海藻酸钠的保湿率为9.8%，透明质酸和甘油的保湿率基本降至0，黄花多糖的保湿率则为17.7%。说明黄花多糖在整个测试过程中都表现出更加优越的保湿效果。

实施例2

（1）在20L反应罐中加入黄花醇提剩余物1.0 kg，纯化水20.0 kg。投料毕，开启搅拌，升温至60℃，保温搅拌8 h，降温至室温。采用压滤器固液分离，得第一提取液，滤饼于50℃真空干燥。本实施例中的黄花醇提剩余物中使用的黄花来自于山西省大同市云州区黄花基地所采黄花干制而成，将所述黄花磨碎，采用70 - 95%乙醇水溶液，常温或加热提取，过滤，收集滤液，干燥，获得滤饼。

（2）将滤饼投入反应釜中，加入滤饼15倍质量的纯化水，投料毕后开启搅拌，升温至60 ℃，保温搅拌 8 h后，降温至室温，过滤，得第二提取液。该步骤所得滤饼可作肥料使用。

（3）合并第一提取液和第二提取液，减压浓缩得黄花粗多糖660g。粗品收率66%。采用苯酚-硫酸法测定总糖含量为83.2%，考马斯亮蓝法测定蛋白含量为2.3%。

（4）按照质量比为黄花粗多糖∶纯化水=1∶3溶解黄花多糖，660 g黄花粗多糖溶于2.0L纯化水中，AB-8树脂装柱。以30.0 mL/min流速上样至树脂后，静置2小时，使用60%乙醇溶液，以10.0 mL/min流速洗脱，洗脱剂用量为2 BV。收集全部洗脱液，洗脱液经减压浓缩蒸除乙醇。得到黄花多糖浓缩液。其中蒸出的乙醇经检验合格后，可用于下一次洗脱液配制。

（5）将黄花多糖浓缩液进行1 μm精滤后，再采用1kD的微孔滤膜进行切向流超滤，去除单糖等小分子化合物。

（6）过滤液经减压浓缩至有沉淀物析出，再经冻干机冷冻干燥，即得黄花多糖158g，总收率15.8%。采用苯酚-硫酸法测定总糖含量为99.3%，考马斯亮蓝法测定蛋白含量为0.56%，咔唑-硫酸法测定糖醛酸含量为11.3%。

实施例3

（1）在20L反应罐中加入黄花醇提剩余物1.0kg，纯化水15.0kg。投料毕，开启搅拌，升温至90℃，保温搅拌3h，降温至室温。采用压滤器固液分离，得第一提取液，滤饼于50℃真空干燥。本实施例中所述的黄花醇提剩余物，为植物黄花在饮料加工、保健品及化妆品行业中采用乙醇水浸提后的剩余的滤饼。

（2）将滤饼投入反应釜中，加入滤饼20倍质量的纯化水，投料毕后开启搅拌，升温至90℃，保温搅拌 3小时后，降温至室温，过滤，得第二提取液。该步骤所得滤饼可作肥料使用。

（3）合并第一提取液和第二提取液，减压浓缩得黄花粗多糖630 g。粗品收率63%。采用苯酚-硫酸法测定总糖含量为83.5%，考马斯亮蓝法测定蛋白含量为2.8%。

（4）按照质量比为黄花粗多糖∶纯化水=1∶8溶解黄花多糖，630 g黄花粗多糖溶于5.0 L纯化水中，AB-8、D 101树脂按体积比1:1混合装柱。以30.0 mL/min流速上样至树脂后，静置2小时，使用80%乙醇溶液，以10.0 mL/min流速洗脱，洗脱剂用量为2 BV。收集全部洗脱液，洗脱液经减压浓缩蒸除乙醇。得到黄花多糖浓缩液。其中蒸出的乙醇经检验合格后，可用于下一次洗脱液配制。

（5）将黄花多糖浓缩液进行1 μm精滤后，再采用10 kD的微孔滤膜进行切向流超滤，去除单糖等小分子化合物。

（6）过滤液经减压浓缩至有沉淀物析出，再经冻干机冷冻干燥，即得黄花多糖146g，总收率14.6%。采用苯酚-硫酸法测定总糖含量为99.5%，考马斯亮蓝法测定蛋白含量为0.67%，咔唑-硫酸法测定糖醛酸含量为13.9%。

实施例4

保湿霜制备：由如下质量百分含量的组分组成：实施例1获得的黄花多糖5%，甘油3%，白油3%，凡士林2%，辛酸/癸酸甘油三酯3%，棕榈酸异丙酯3%，聚二甲基硅氧烷2%，甘油硬脂酸酯1%，鲸蜡硬脂醇2%，卡波姆0.2%，尿囊素0.05%，余量是香精和水。

实施例5

保湿霜制备：由如下质量百分含量的组分组成：实施例2获得的黄花多糖0.5%，甘油6%，白油5%，凡士林5%，辛酸/癸酸甘油三酯6%，棕榈酸异丙酯5%，聚二甲基硅氧烷5%，甘油硬脂酸酯3%，鲸蜡硬脂醇5%，卡波姆0.1%，尿囊素0.01%，余量是香精和水。

实施例6

保湿霜制备：由如下质量百分含量的组分组成：实施例3获得的黄花多糖10%，甘油4%，白油6%，凡士林3%，辛酸/癸酸甘油三酯5%，棕榈酸异丙酯6%，聚二甲基硅氧烷4%，甘油硬脂酸酯2%，鲸蜡硬脂醇4%，卡波姆0.3%，尿囊素0.1%，余量是香精和水。

Claims

1.黄花多糖用于保湿的用途，12 h时，黄花多糖保湿率为44.1%；24 h时，黄花多糖的保湿率则为17.7%；

所述黄花多糖的制备方法，包括以下步骤：

步骤二，将步骤一获得的滤饼中加入10-20倍质量的水，加热至60-90℃，提取3-8 h，冷却至室温，过滤，得第二提取液；

步骤五，将黄花多糖浓缩液进行1μm精滤后，再进行切向流超滤；切向流超滤所使用的滤膜为1 - 10 kD；

2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：步骤一中，所述的黄花醇提剩余物，为植物黄花在饮料加工、保健品及化妆品行业中采用乙醇水浸提后的剩余的滤饼。

3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于：步骤四中，采用的大孔树脂为AB-8、D 101中的一种或两者按照任意比例混合的组合物。