大孔樹脂吸附純化茯苓多糖工藝研究

張洪坤

（山東商業職業技術學院食品藥品學院，山東濟南250103）

大孔樹脂吸附純化茯苓多糖工藝研究

張洪坤

（山東商業職業技術學院食品藥品學院，山東濟南250103）

以茯苓提取粗多糖為原料，考察7種大孔樹脂純化茯苓提取粗多糖的效果。通過靜態吸附-洗脫試驗結果表明，AB-8型大孔樹脂對茯苓提取粗多糖的脫色率與多糖回收率均優于其它種類樹脂。通過動態吸附-洗脫試驗結果，得到最佳純化茯苓提取粗多糖的工藝條件為：配制5.0 mg/mL的茯苓粗多糖提取液，以2 BV/h流速上樣至柱體積為7 BV的AB-8型大孔樹脂內吸附，隨后采用5 BV的50%乙醇溶液，以2 BV/h流速洗脫。通過定量分析結果表明，在最佳純化工藝條件下，茯苓提取粗多糖的脫色率達到85.2%，多糖回收率為75.4%。

大孔樹脂；茯苓；多糖；純化

茯苓（Poria cocos）是多孔菌科的臥孔菌屬真菌，因具有滲濕利尿，和胃健脾，寧心安神的功效，而被廣泛用于經典方劑[1-2]。茯苓除可供藥用外，亦可被制成多種滋補保健食品，從而具有藥食兩用的特性[3-4]。茯苓主要化學成分為多糖和三萜類化合物，其中多糖比重占其干重的70%～90%，現代藥理學證明茯苓多糖具有降糖、降脂、抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、增強機體免疫等作用[5]，然而茯苓提取粗多糖，通常混有色素等雜質，因此前人對其粗產物的純化，進行了大量的研究[6-7]，采取雙氧水氧化法、金屬絡合法脫除色素，但上述純化方法易出現多糖變性，且使得其它有害溶劑殘留，因此不能實際有效提高目標產物的純度。

大孔樹脂吸附分離技術，綜合機械篩分與化學吸附的優點，具有選擇性好、穩定性高、干擾因素少、使用周期長、可重復循環利用等特點，被廣泛應用于天然產物的分離與純化[8-10]。本研究在茯苓多糖的提取工藝基礎上，利用大孔樹脂純化提取的粗多糖，探究最佳純化工藝，并釆用硫酸-苯酚法定量分析[11]，從而為茯苓多糖下游產業的發展提供基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

茯苓：湖北恩施；AB-8、D101型大孔樹脂：陜西藍深特種樹脂有限公司；NKA-9、X-5型大孔樹脂：天津南開大學化工廠；HPD 300、HPD 600、DM 130 型大孔樹脂：滄州寶恩生化制劑廠；其余化學試劑均為分析純：國藥集團化學試劑有限公司；試驗用水為純化水。

UV-2450紫外-可見分光光度計：日本島津公司；AE224型電子天平：上海舜宇恒平科學儀器有限公司；878-A/B型高速多功能粉碎機：常州國華電器有限公司；5804R臺式高速大容量離心機：艾本德中國有限公司；DZF-6020真空干燥箱：常州恒隆儀器有限公司；SHY-2A水浴恒溫振蕩器：常州國宇儀器制造有限公司。

1.2 方法

1.2.1 提取方法

茯苓粉碎，過60目篩備用。準確稱取10.0 g茯苓過篩粉碎物，前后3次各加入500 mL水，煎煮過濾，合并濾液后減壓濃縮，加入95%乙醇溶液靜置過夜后，離心，分別用無水乙醇、丙酮、乙醚洗滌沉淀物，真空干燥即得茯苓提取粗多糖[12]。

1.2.2 樹脂預處理

將大孔樹脂浸泡于90%乙醇中24 h，充分溶脹后濕法裝柱，后用90%乙醇反復沖洗，直至流出液與水混合（V液∶V水=1∶5）無白色渾濁出現，再用水洗至無乙醇氣味，加入3%HCl浸泡3 h，用水洗至中性；再用3%NaOH溶液浸泡3 h，用水洗至中性，備用[14]。

1.2.3 靜態吸附-洗脫

分別稱取2.0 g 7種大孔樹脂（D101、AB-8、NKA-9、X-5、HPD-300、HPD-600、DM 130型）于 100 mL 錐形瓶內，分別加入等濃度的茯苓多糖提取液50 mL，放置于恒溫水浴振蕩器中，靜態吸附24 h后過濾，通過下式計算不同種類樹脂對提取液中色素和多糖的靜態吸附率。

式中：A0為提取液色素吸光度；Ae為吸附后濾液中色素吸光度；Q1為色素吸附率，%；m0為提取液多糖質量，mg；me為吸附后濾液中多糖質量，mg；Q2為多糖吸附率，%。

將吸附后的樹脂置于錐形瓶內，加入50%乙醇30 mL，繼續放置于恒溫水浴振蕩器中，洗脫24 h，過濾，通過下式計算7種大孔樹脂靜態吸附-洗脫后提取液中脫色率與多糖回收率。

式中：Ad為洗脫液色素吸光度；Dd為脫色率，%；md為洗脫液多糖質量，mg；R為多糖回收率，%。

1.2.4 單因素試驗

1.2.4.1 提取液質量濃度對多糖吸附率影響

分別將 0.5、1.0、5.0、10.0、15.0g/mL 提取液，以 2BV/h上樣流速，加入至5 BV樹脂柱，以多糖吸附率為考察指標，觀察提取液質量濃度對多糖吸附率影響。

1.2.4.2 上樣流速對多糖吸附率影響

將 5.0 g/mL 提取液，分別以 1、2、3、4、5 BV/h 上樣流速加入至5 BV樹脂柱，以多糖吸附率為考察指標，考察上樣流速對多糖吸附率影響。

1.2.4.3 樹脂柱體積對多糖吸附率影響

將5.0 g/mL提取液，以2 BV/h上樣流速，分別加入至 1、3、5、7、9 BV 樹脂柱，以多糖吸附率為考察指標，觀察樹脂柱體積對多糖吸附率影響。

1.2.4.4 乙醇體積分數對脫色率影響

分別將10%、30%、50%、60%、70%的 7 BV 乙醇以2 BV/h流速對最佳吸附后的AB-8型大孔樹脂進行洗脫，以脫色率為考察指標，觀察乙醇體積分數對脫色率影響。

1.2.4.5 洗脫流速對脫色率影響

將 7 BV 50%乙醇分別以 1、2、3、4、5 BV/h 流速對最佳吸附后的AB-8型大孔樹脂進行洗脫，以脫色率為考察指標，觀察洗脫流速對脫色率影響。

1.2.4.6 乙醇用量對脫色率影響

分別將 1、3、5、7、9 BV 的 50%乙醇分別以 2 BV/h流速對最佳吸附后的AB-8型大孔樹脂進行洗脫，以脫色率為考察指標，觀察乙醇用量對脫色率影響。

1.2.5 色素檢測

由于色素物質成分復雜，表征較為困難，難以確定色素的種類，因此采取可見光區平均脫色率法[13]，對茯苓提取粗多糖溶液于200 nm～600 nm波長范圍內掃描，分別取 250、300、350、400、450、500、550、600 nm 處吸光度，計算平均吸光度值，作為茯苓提取粗多糖溶液中色素的檢測值，平行測定3次。

1.2.6 多糖含量檢測

顯色液配制：將50 mL濃硫酸與10 mL水配制成硫酸溶液后，加入0.6 g苯酚，攪拌均勻。

含量測定：以不同濃度含有顯色劑的葡萄糖標準溶液為橫坐標，490 nm處的吸光度為縱坐標，繪制標準曲線方程：A490=0.052 1C+0.037 4（r=0.999 9），準確稱取1 g提取物完全溶于50 mL純化水中，加入顯色劑后，振蕩混勻，移取1 mL樣品溶液，以純化水為空白對照，于490 nm處測定溶液中多糖的吸光度，根據標準曲線得到提取粗產物中多糖的含量，平行測定3次[11]。

2 結果與分析

2.1 粗產物含量

利用1.2.2與1.2.3所述檢測方法，分別測定茯苓提取粗多糖中色素與多糖含量，結果見表1所示。

表1 茯苓提取粗產物中色素與多糖含量Table 1 The contention of polysaccharide and pigment of Poria cocos extract

2.2 不同樹脂吸附-洗脫性能比較

不同種類樹脂的靜態吸附-洗脫性能比較見表2。

表2 不同種類樹脂的靜態吸附-洗脫性能比較Table 2 Comparison of static adsorption and desorption performance of different macroporous resins

從表2中可見，AB-8型大孔樹脂的脫色率及多糖回收率均高于其它6種樹脂，分別為71.1%和65.3%，這源于茯苓提取粗多糖中色素雜質多為弱極性化合物，易與AB-8型大孔樹脂特殊的空間結構產生較強物理吸附作用，因此本研究選取AB-8型大孔樹脂純化茯苓提取粗多糖。

2.3 吸附動力學研究

根據2.2.2中靜態吸附試驗條件，在不同時間下測定靜態下AB-8型大孔樹脂的色素與多糖吸附率，繪制靜態吸附動力曲線，見圖1。

圖1 AB-8型大孔樹脂靜態吸附動力曲線Fig.1 Static adsorption curve of AB-8 resin

吸附起始階段，色素與多糖的吸附速率均較大，10 h左右多糖吸附趨于平緩，12 h后色素吸附趨于平衡，表明AB-8型大孔樹脂靜態飽和吸附茯苓提取粗產物中色素與多糖耗時較為合理。

2.4 吸附工藝研究

2.4.1 單因素試驗結果

表3為吸附工藝研究單因素試驗結果，提取液質量濃度為5.0 g/mL，上樣流速3 BV/h，樹脂柱體積為5 BV時，多糖吸附率達到各單因素變化最佳。

表3 單因素試驗結果Table 3 Results of single factor experiment

2.4.2 正交試驗

采用L9（34）正交試驗法，以多糖吸附率為衡量指標，考察提取液質量濃度、上樣流速和樹脂柱體積對吸附效果的影響，根據單因素試驗結果，相關因素水平見表4所示。按照表5試驗條件，配制3種等體積不同質量濃度的茯苓多糖提取液，分別上樣至預處理后的樹脂柱中吸附，收集流出液，按照1.2.3所述方法測定流出液中多糖含量，照式（2）計算多糖吸附率，相關方差分析見表6所示。

表4 正交試驗因素水平Table 4 Table of the factorial experiment

表5 多糖吸附正交試驗Table 5 Results of the orthogonal-test method of polysaccharide adsorption

表6 多糖吸附工藝方差分析Table 6 Analysis of variance for the polysaccharide adsorption factors

從表5與表6中結果可知，各因素對AB-8型大孔樹脂吸附提取物中多糖效果的影響順序為B>C>A，提取液上樣流速對吸附效果影響顯著，最佳吸附工藝條件為A2B2C3。降低上樣流速有利于增長提取液與樹脂的接觸時間，同時樹脂柱體積增大有助于避免多糖的飽和吸附提前，充分發揮其吸附性能，因此選擇配制5.0 mg/mL的茯苓多糖提取液，以2 BV/h流速，上樣至柱體積為7 BV的AB-8型大孔樹脂內。

2.5 洗脫工藝研究

2.5.1 單因素試驗結果

表7為吸附工藝研究單因素試驗結果，乙醇體積分數為50 g/mL，洗脫流速2 BV/h，乙醇用量為5 BV時，脫色率達到各單因素變化最佳。

表7 單因素試驗結果Table 7 Results of single factor experiment

2.5.2 正交試驗

吸附后的樹脂需洗脫，以脫除色素雜質，達到純化粗多糖的目的，因此以脫色率為衡量指標，采用L9（34）正交試驗法，考察洗脫劑乙醇體積分數、流速與用量對洗脫效果的影響，根據單因素試驗結果，相關因素水平見表8所示。依照表9所述試驗條件進行洗脫，收集9份洗脫液，利用1.2.2所述方法測定洗脫液色素吸光度，照式（3）計算脫色率，相關方差分析見表10所示。

表8 正交試驗因素水平Table 8 Table of the factorial experiment

表9 洗脫工藝正交試驗Table 9 Results of the orthogonal-test method of desorption factors

表10 洗脫工藝方差分析Table 10 Analysis of variance for the desorption factors

樹脂表面吸附的多糖與色素均有可能被洗脫，二者在洗脫過程呈競爭關系，從表9和表10的結果分析可知，各因素對脫色率影響的順序為A>C>B，最佳洗脫工藝條件為A2B2C1，乙醇濃度對洗脫效果影響最為顯著，這因為乙醇體積分數越大，則洗脫劑極性愈小，愈不容易將色素從樹脂表面洗脫，且減小洗脫劑體積有利于多糖被優先洗脫，從而確定洗脫工藝為：采用5 BV的50%乙醇溶液，以2 BV/h流速對吸附后的AB-8型大孔樹脂進行洗脫。

2.6 最佳純化工藝驗證

采取正交試驗法得到的最佳工藝純化茯苓提取粗多糖，純化前后的結果見表11所示。

表11 最佳純化工藝驗證Table 11 The results of optimum conditions verification

動態吸附-洗脫后，粗多糖的脫色率為85.2%，多糖回收率為75.4%，兩項指標均優于其它條件組合。純化后產物的多糖含量提高至1.33 mg/g，為純化前的3.17倍。

3 結論

本研究探討大孔樹脂純化茯苓粗多糖的最佳工藝條件，通過比較7種大孔樹脂的靜態吸附-洗脫效果，并結合樹脂的靜態吸附動力學，確定采用AB-8型大孔樹脂純化提取的粗多糖。采用正交試驗獲得最佳純化工藝為：配制5.0 mg/mL的茯苓多糖提取液，以2 BV/h流速上樣至柱體積為7 BV的AB-8型大孔樹脂內吸附，隨后采用5 BV的50%乙醇溶液，以2 BV/h流速洗脫。通過定量分析結果表明，在最佳純化工藝條件下，茯苓粗多糖的脫色率達到85.2%，多糖回收率為75.4%，所得多糖含量為純化前的3.17倍，從而明顯改善目標產物純度，為茯苓多糖下游產業的發展提供基礎，但采用該純化工藝后多糖回收率仍偏低，因此在后續工藝優化中將會進一步研究。

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Purification of Polysaccharides Extract from Poria cocos Using Macroporous Resin

ZHANG Hong-kun
（Institute of Food and Pharmacy，Shandong Institute of Commerce&Technology，Jinan 250103，Shandong China）

The seven types of macroporousresins were studied in order that observe effects of decolorizationand retention of polysaccharides in poria cocos extract.Through static adsorption and desorption experiment，AB-8 resin was found to be suitable for the purification of polysaccharides from poria cocos extract.By using dynamic adsorption and desorption experiments，the optimum purification conditions were obtained as follows：5.0 mg/mL poria cocos extract was loaded on the resin column which the volume was 7 BV at flow rate of 2 BV/h and eluted with 5 BV of 50%ethanol at flow rate of 2 BV/h.Under the optimum conditions，the resulting decolorization and polysaccharides retention rates of poria cocos extract was 85.2%and 75.4%，respectively.

macroporousresin；Poria cocos；polysaccharide；purification

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.23.012

張洪坤（1974—），男（漢），講師，碩士，研究方向：食品營養與檢測。

2017-05-26