植物多糖的新型提取分离技术在中药提取行业中的应用进展
摘要:植物多糖因具有抗肿瘤、增强免疫力、降血糖等多种生物活性而广受关注与研究.提取分离是多糖领域研究的基础.综述了植物多糖提取分离的六种新型技术:酶法，超声波，微波，超临界萃取，膜分离以及色谱分离，分析了它们的作用原理、主要影响因素和应用，并探讨了发展前景.
多糖是自然界中含量最丰富的生物聚合物，是多种中草药的有效成分之一，由10个以上单糖通过试键连接而成，通常是上百乃至几千个单糖基组成的高分子化合物.近年来的大量研究表明，多糖具有抗肿瘤、增强免疫、抗氧化、抗菌、抗病毒、降血糖等生物功效.引发了学者对植物多糖展开新一轮的研发热潮，并取得了卓有成效的研究结果，为了获得较高生物活性的多糖，植物多糖的提取分离工作就成为相关研究工作的基础.植物多糖的新型提取分离技术在中药提取行业中的应用进展
传统热水浸提法由于提取温度较高，时间较长，极易导致多糖生物活性降低;溶剂萃取法则存在溶剂回收困难、产物溶剂残留等问题.大部分含有丰富多糖的植物其细胞壁较厚，致使多糖难以从植物细胞中扩散出来等多种因素阻碍了植物多糖提取分离过程的进行.随着新型提取分离技术的不断出现和生命科学的不断发展，植物多糖的提取分离研究也迈入一个新的时代.
1酶解技术
酶参与到植物多糖的提取分离过程中，主要是利用酶促反应，借助酶的参与来降低提取过程的活化能，使整个提取活动在较低能量水平上进行，易于多糖从植物细胞中释放出来.鉴于不同酶参与提取的作用机理不同，以及植物结构和其所含各种生物活性成分含量的差异，结合文献研究，常见的酶解法可总结为:单酶法，复合酶法.单酶法就是根据植物自身的特点，遴选出一种酶参与提取过程.陈某在提取金针菇根部多糖时，采用单酶法，木瓜蛋白酶酶解82 min时，温度52℃，不但提取时间缩短且提取效果远优于传统热水浸提法.蒋某等在提取桂花多糖时，采用纤维素酶，桂花多糖的得率高达18.43 %.单酶法的介入，在很大程度上提高了提取效率.为了极大限度地发挥酶解技术的效用，利用各种不同酶的协同作用，可以选用几种酶同时参与提取过程，这就是所谓的复合酶法.多糖被包裹于植物纤维中，植物中又往往含有蛋白质、果胶成分，使得其难以从细胞中扩散出来，因此在提取过程中，可以考虑采用纤维素酶、果胶酶、木瓜蛋白酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶等酶的连用.张某等研究竹荪中多糖的提取工艺，对比研究单酶法和复合酶法，研究结果表明:单酶法多糖提取率为10. 35 %，而复合酶法多糖提取率可提高0.92%.植物多糖的新型提取分离技术在中药提取行业中的应用进展
无论是单酶法还是复合酶法，其本身都用的是纯酶，纯酶的介入会进一步增加植物多糖提取的成本费用，而混合酶(又称粗酶)价格较低，并且具有较宽的活性温度、pH值适用范围.例如，宁夏夏盛公司所生产的中性蛋白复合酶，其中还含有少量的纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶，利用多种酶相互之间产生的协同作用，可极大程度地提高植物多糖提取效率.笔者采用此种复合酶来提取大枣多糖，其应用效果显著，粗多糖纯度高达54.26% ，同时具有优异的生物活性.这种混合酶的应用，可以为植物多糖提取与分离的工业化发展提供技术支持.
2微波提取技术
近年来微波辅助技术已被用于植物有效成分的提取，它具有快速、高效的特点，在提取过程中能有效保护功能成分并能保证其充分溶出，符合热敏性物料的提取工艺.微波辅助提取的功率通常分为低、中、高等几个档次.在微波萃取过程中，所需的微波功率的确定应以最有效地萃取出目标成分为原则.微波一般选用功率为200一1 000 W，频率为(0. 2~30) x 10四次方MHz，微波辐射时间不可过长.韩某通过对比构记多糖的传统水提法和微波辅助法，得出微波辅助提取比传统水提法的效率高得多，微波单次提取时间为90 s，而传统提取方法提取时间长达4h，且提取多糖的得率及多糖含量也较传统方法有所提高.张某等采用微波技术辅助提取紫苏叶多糖，多糖的得率为3. 99%，提取效果优于纤维素酶法提取紫苏叶多糖。植物多糖的新型提取分离技术在中药提取行业中的应用进展
微波辅助提取技术的最大优点是加热效率高，提取时间短，能耗低，操作较为简单，但在高频微波场作用下，多糖提取过程较为剧烈，容易导致局部温度过高，对多糖的生物活性会有一定的影响，同时微波提取对提取溶剂也有选择性，需要溶剂必须是透明或半透明的，在后续的研究中还需进一步改善和探讨.
3超声波提取技术
超声波法提取多糖类化合物的主要原理是利用超声波的空化效应增加溶剂穿透力，提高活性成分溶出速度和溶出次数.超声空化是指液体中的微小泡核在超声场作用下被激活，表现为泡核的振动、生长、收缩乃至气泡急剧崩溃闭合等一系列过程，这大大加速了提取过程.对于不同植物提取过程，影响多糖超声提取率的因素主要包括超声功率、超声时间、超声温度、液固比和超声频率.管某在豆粕水溶性多糖的提取过程中利用超声波提取法后，与传统单纯水提法相比，料水比从20 : 1降至4: 1，提取时间缩短了91.7%，同时大豆多糖得率提高了4. 64%.彭某等采用超声波辅助热水浸提香菇多糖��究中，与传统的热水煎煮工艺相比，采用超声波辅助热水浸提的方法提取，可使香菇多糖得率提高33. 29%，提取能耗降低55.51%.
超声波提取技术可以有效缩短提取周期，减少溶剂用量，节约能源成本，但有研究表明，超声技术参与后往往导致多糖具有低分子量化趋势，这主要与超声对多糖链的降解有关.因此，对于不同来源植物多糖的提取，在考虑多糖得率的前提下，还应进一步研究超声技术对多糖活性的影响.植物多糖的新型提取分离技术在中药提取行业中的应用进展
4超临界萃取技术
超临界萃取(SFE)是利用超临界状态，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性、沸点和分子量大小不同的成分依次萃取出来.目前，CO2作为普遍应用的超临界流体，其临界温度为31. 1℃，临界压力为7. 38 MPa，临界条件容易实现.在超临界状态下，温度和压力参数的变化对CO2流体的溶剂强度影响较大，因此，在植物多糖的提取过程中可以通过改变温度和压力条件使植物多糖的溶解度发生变化，进而分离出来，最终达到分离提取的目的.李某在采用SFE - CO2萃取处理灰树花后，SFE-CO2萃取法所得灰树花多糖得率为7. 38%，多糖纯度为44. 21 %，其纯度约为热水浸提法的2倍.任某等采用SFE-CO2提取竹叶中的多糖，竹叶多糖得率在4. 283%~6. 816%之间，与周某在研究毛竹叶多糖时所采用的水提法、超声波提取和微波3种提取方法相比较，其提取效果远远优于后者.
由于SFE在接近室温下进行，能同时完成萃取和分离两步操作，过程中不使用有机溶剂，产物无溶剂残留，因此与传统的提取方法相比，具有多糖产物生物活性高、过程分离效率高、操作周期短、萃取速率快、工艺简单容易掌握、选择性易于调节等优点，与此同时，由于该技术参与提取过程涉及较高压力，大规模工业化应用时其对生产技术要求较高，设备费用较大也成为该法的最大弊端.
5膜分离技术
MST是一项新兴的高效分离技术，分离过程以选择透过性膜为分离介质，通过在膜两侧施加电位差、化学位差、压力差等推动力，根据筛分原理使目标组分选择性透过膜，实现进一步的提纯和浓缩研究表明，植物多糖的药物活性和分子结构与相对分子量大小有密切关系，而MST主要是利用物质相对分子质量的差异实现分离目的，因此该技术能从根本上实现植物多糖的分离与纯化.常见的膜分离过程包括微滤、超滤、纳滤、反渗透，目前在多糖的提取方面应用较多的是超滤和微滤技术.超滤的孔径范围为1~100 nm，截留相对分子质量为1~1 000 kD，故分子量在1 kD以上的物质被截留.微滤膜通常截留粒径大于0.05 μm的微粒，多采用对称微孔膜，膜的孔径范围为0. 1一10μm.杨某等利用MST分离提纯灵芝多糖，先采用微滤膜对灵芝浸提液进行除杂，然后采用超滤技术，对灵芝水提物进行分离，结果分离出4个不同分子量段的黑灵芝多糖组分.陈某等通过超滤技术分离出相对分子质量为30 kD的板蓝根多糖，且该工艺稳定可行.周某等采用超滤将白术多糖分成了5个级别分子量的多糖，其中分子量大于10 kD的占19. 28%，小于10 kD的占80. 72%，并且通过活性研究发现，白术多糖对超氧阴离子自由基O2-·和轻基自由基OH·具有极强的抗氧化活性.
MST与多糖提取液的真空浓缩法相比，能耗少、条件温和、操作简单，尤其是分离所得多糖含量高于真空浓缩法.该技术的参与提高了植物多糖的品质，实现了多糖进一步分离与纯化目的.目前，由于活性多糖一般属于大分子化合物，很多还具有孰性，在膜分离操作过程中容易造成膜污染和堵塞M，因此一些新型技术例如超频震动膜过滤技术有望加入到该研究中，将植物多糖的膜分离纯化工作引入一个新的高度
