超声波酶法提取灵芝多糖的研究

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摘要:灵芝古称瑞草,在我国有2000多年的历史。临床研究表明,灵芝具有多种生理活性与作用。而灵芝多糖则是其最主要的有效成分,尤其它还具有抗肿瘤的活性功能。灵芝多糖的常规提取方法已有报道,这些方法不仅费时,而且收率很低。




目前,超声技术已广泛应用于中药有效成分的提取,本文介绍了采用超声波酶法方法提取灵芝多糖的原理、工艺条件以及应用,与普 通方法相比,该法具有水解效率高,产品质量好等特点,同时还能缩短提取周期,并使反应条件更加温和。




关键词:灵芝多糖 提取 超声波酶法 纯化




0 引言




多糖因其具有多种生物活性已越来越硬起人们的重视,近年来,对真菌多糖的研究进展很快,灵芝多糖作为一类非特异性免疫增强剂,具有抗血栓、抗肿瘤、抗辐射、抗氧化、免疫调节、保肝、降压等作用, 因此在医药领域中具有很高的开发应用前景。目前分离到的灵芝多糖达200种之多,大部分为β型葡聚糖, 分子量从数千到数万不等,不溶于高浓度乙醇,可在热水中溶解。但提取灵芝多糖的传统工艺,生产周期 长,工艺复杂,从而增大了生产成本,并受资源来源的影响,使生产和临床应用受到限制。因此如何有效 提取和分离纯化灵芝多糖是目前工作的重点 [1] 。




现代生物技术已广泛应用于许多领域,迄今为之,一批发酵工程产物已由实验室走向工业化生产,此 过程中,分离提纯技术起到了关键作用。随着科学技术的发展,超临界萃取、超声波、微波、超滤、凝胶 电泳分离、新型吸附剂层析分离、真空冷冻干燥提取分离等技术,已经应用到中药及其天然植物研究及生 产领域中。天然植物成分大多为细胞内产物,提取时多需进行细胞破碎,而现有的机械和化学方法有 时难于取得理想的破碎效果。本研究表明,利用超声波产生的强烈振动、超高的速度、强烈的空化效应、 搅拌作用等,可加速有效成分进入溶剂 [2,3] ,具有提高得率,缩短提取时间,节约溶剂,有利于保护 有效成分等优点,此技术在中药有效成分提取、分离与制备工艺中已广泛应用 [4,5] 。




1、灵芝多糖的分离提取及纯化研究进展




灵芝多糖为灵芝的主要有效成分,微溶于水,在热水中溶解度较大,不溶于乙醇等有机溶剂,目前灵芝的提取均围绕提高灵芝多糖的含量进行,。灵芝的传统提取方式有:热水浸提(或水煎煮)、乙醇提 取,酶提取,稀碱提取。张世杰 [6] 用Ls(3 4 )正交表设计对平盖灵芝水溶性成份提取工艺进行探讨。结果 表明,平盖灵芝提取原料最大粒度为1-2cm,加水润湿(吃水量为原料量的2.5倍)过夜,加7倍于原料量 的水保持液面高度,煎煮回流3次(3,2,1h)工艺为佳。林树钱 [7] 等对草载灵芝多糖肽提取条件进行研究表明:提取子实体多糖肽的最佳条件为样水比1:15,温度100℃,时间3h,增加提取此水,可提高多糖 肽的产率。罗立新 [8] 等对灵芝多糖的提取工艺进行研究,采用冷、热水,冷、热碱液分别从灵芝菌丝体和 子实体中提取灵芝多糖,是多糖获得初步分级,通过对比研究选定适宜的提取工艺。




为提高灵芝多糖的提取率,可在提取前对灵芝子实体采取预处理,方法有微波处理法、酶法、超声 波法、冷冻法等。另外在多糖提取前采用乙醇等有机溶剂处理子实体或菌丝体,既可除去原材料中脂类物 质,又可使分解多糖的糖苷酶失活,防止直接提取时对多糖的降解。近年来也有研究者致力于酶法提取多 糖的研究,以保持生物活性,如高大维等采用冷冻预处理,协同酶法提取灵芝多糖,结果表明该法提取灵芝营养成分高效、易于操作,且提取的生物多糖未受高温高压和强酸强碱处理,其生物活性保持不变。于淑娟等采用超声波催化纤维素酶法提取灵芝多糖, 即用超声波振荡破坏灵芝纤维德细胞壁, 扩大可溶性物 质透析膜,并对热水浸提法、碱溶法、冷冻预处理与协同酶法、超声波催化纤维素酶法4种不同提取方法 对灵芝水解液成分进行比较,结果表明:超声波酶法与普通方法相比,具有水解效率高、产品质量好等优 点,同时还能缩短周期并能使反应条件更加温和。




2、超声波酶法提取灵芝多糖的原理




灵芝子实体由纤维素、 半纤维素和木素三个主要成分构成,纤维素被半纤维素和木素包围着,木素和半 纤维素之间除了醚键结合之外,还有5~6 种较强的化学作用,形成木素与碳水化合物的复合体。对于单一的植物纤维素来说,还有超分子的结晶束结构,每条纤维素大分子通过远程有序的折叠,形成排列整齐紧密 的束状结晶区域不论是结晶结构还是木素的结合层,都使得灵芝子实体具有较好的维持力,而灵芝多糖就存在于子实体的细胞壁内,由于子实体结构紧密,导致灵芝多糖的提取时间过长和提取不完全。




因此他们在 国内外率先采用超声波的高频振荡及其产生的“空化效应”来破坏这种维持力,使灵芝子实体的结构层发 生变化,并除去一部分影响酶接触纤维的妨碍物,从而达到提高纤维素酶水解纤维素的水解效率,尽快释放细胞壁多糖。




超声波催化酶法能够提高有效成分提取率的机理是超声振荡能破坏灵芝纤维的细胞壁,扩大可溶性物 质通过的多孔透析膜