酶在植物多糖提取中的应用及发展现状

酶在植物多糖提取方面的应用现状与发展趋势

酶在植物多糖提取方面的应用现状及发展趋势 摘 要：

自19世纪末德国生物学家毕希纳（Edward Buchner）证明酵母无细胞提取液能使糖发酵产生酒精，第一次提出酶的名称以来，人类已经发现并鉴定出3000多酶。酶作为一种催化剂，已被广泛地应用于轻工业的各个生产领域。近几十年来，随着酶工程的迅猛发展，酶在生物工程、生物传感器、环保、医药等方面的应用也日益扩大，可以说酶已成为国民经济中不可缺少的一部分，现实生活中，人们的衣、食、住、行及其他方面的新技术几乎都离不开酶。

关键词：酶；植物多糖；提取

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酶在植物多糖提取方面的应用现状与发展趋势

前 言

多糖是由10个以上单糖通过糖苷链连接而成的碳水化合物，活性多糖是一类具有生物生理活性和特殊保健功能的多糖类物质。植物的有效成分大多包裹在细胞壁钟，对这些有效成分的提取，传统的热水，酸，碱，有机溶剂浸提法，受细胞壁主要成分纤维素的障碍，往往提取效率低，恰当的利用植物提取复合酶，可以干煸植物细胞壁的通透性，降解杂质（如蛋白，果胶，鞣质，灰分和年资那个物质等）对中药有效曾费提取的干扰，沉清提取液，易于过滤，提高药效成分的提取率。

1酶应用的背景 1.1研究背景

地球上存在着数百万种植物,目前使用中的许多种药物、营养物以及绝大多数香精油均来自这些植物。故植物有效成分的提取工艺始终是人类研究的重要课题。目前在欧美和日本 ,有多家公司正在从事高技术的植化产物提取。植物成分的常用提取方法 ,从提取溶剂上大体上可分成三大类 ,一是蒸汽/水煮提取；二是有机溶剂提取,如碳氢溶剂(乙醇、已烷、石油醚等)和氯化溶剂(氯氟碳类)；三是特殊溶剂(新技术类),如CO2超临界提取,微波、超声波等。蒸汽/水煮提取工艺可谓是历史悠久。遗憾的是,尽管此类方法容易土法上马,并且设备投资不高,但其缺点是产物收率太低。有机溶剂提取工艺比蒸汽提取大大前进了一步,且产物收率远远高于后者。但该工艺也有缺点不高,容易将无用物质也提取出来。虽然有(产物)收率高等优点,但是存在环境污染问题和爆炸的危险。此外,无论碳氢溶剂还是氯氟碳溶剂,成本都大大高于蒸汽法。以CO2超临,比如纯度界提取方法为代表的新提取工艺。其“超临界”技术系指在350～500 Pa的巨大压力下将二氧化碳压缩成为液体,然后利用液状二氧化碳将植物中的有效成分提取出来。由于它工作压力极高,设备全部用特种不锈钢加工而成,耐压部件的壁厚均在10 cm以上,所以CO2超临界提取设备极其昂贵。而且由于工艺和设备原因 ,难以进行大批量提取。微波、超声波等新技术方法也存在此问题。

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酶在植物多糖提取方面的应用现状与发展趋势

1.2酶提取的特点

由于植物有效成分大都被包含在植物材料中(如细胞壁、果胶),酶在植物提取中的作用是使植物材料降解形成更疏散的结构,有时甚至完全溶解植物材料以使植物的有效成分最大限度地溶出,达到最高的提取收率。另外,酶还可催化有效成分转化成活性更强的形式。因此酶提取法具有下列显著优点: 1.2.1降低持水率

降低持水率,从而使滤液在过滤时从滤饼中释放出更多的水或溶剂。酶可降解植物高聚物成分如果胶、淀粉、半纤维素、木质素等,从而减少与之结合的含水量。

1.2.2节约能源和时间,降低生产成本

由于酶的高效性,当使用植物细胞壁降解酶后,可使第一次提取更有效,同时降低了提取温度和时间,减少了提取能耗和溶剂的使用量。因此大大地降低了生产成本,减少了环境污染。 1.2.3产物稳定、纯度高、活性高

有些植物提取物在贮藏过程中会出现浑浊及沉淀的问题,这些浑浊/沉淀物往往是果胶-多酚-蛋白质的复合体。果胶和蛋白质在提取过程中通过果胶酶和蛋白质酶,被降解为小分子而避免浑浊物的形成,从而生产出稳定的提取物。由于酶催化作用具有专一性的特点,所以在提取的时候能直接作用于有效成分,而不会有很多杂质。也由于酶的常温下作用特性,使许多易挥发和分解的产物有相对更高的生物活性。

1.3对比四种提取方法见表1

表1四种提取方法的对比

产物成本 产物收率 产物纯度 环保程度 能耗 蒸汽/水煮提取 低 低 高 好 高 有机溶剂提取 高 高 低 差 低 CO2超临界提取 高 高 高 好 低 酶提取 低 高 高 好 低

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酶在植物多糖提取方面的应用现状与发展趋势

1. 4 研究现状

在工业生产中,酶的应用十分广泛,比如酶在有机介质中的催化作用；酶在医药,如疾病诊断、治疗,药物制造方面的应用；酶在食品,如食品保鲜、食品生产、食品添加剂上的应用；在其他领域,如轻工、化工的原料处理和产品制造,以及在环保和生物技术方面都有很广泛的应用。

2酶在植物多糖提取中的应用

多糖是由很多分子单糖以苷键结合而成的高分子碳水化合物,多糖具有提高机体免疫力,抗癌,抗病毒,抗凝血,降血脂,降低胆固醇的作用。下面分别讨论不同植物多糖的提取方法。

滕利荣 ,MullinW J等人在用酶法提取百合多糖的实验中发现:复合酶可以显著提高百合多糖的提取率,而且复合酶法提取的多糖,体外抗氧化活性更高[1]。赵素霞的研究发现:酶提取能够提高桑椹多糖的提取率及多糖含量,主要是因为酶对桑椹中游离蛋白质具有水解作用,提取液中只含少量蛋白质,同时降低了它们与原料的结合力,有利于多糖的浸出[2]。傅博强发现:采用纤维素酶提取茶多糖可以在较低的温度下提高多糖的提取率。由于酶作用的专一性,不会破坏茶多糖的结构,而且细胞壁降解产生的高葡萄糖聚合物会被纤维二糖酶进一步降解为葡萄糖。

近年来在真菌研究中发现许多多糖物质不仅具有抗肿瘤和较高免疫作用,而且具有良好的药理和临床利用价值,并开发成临床药物[3,4]。现代科学研究已证明,食用菌多糖对机体免疫和细胞免疫均有增强作用;对网状内皮系统有兴奋功能,对动物肝脏有保护作用;具有广谱的抗病毒、抗肿瘤的免疫作用和对胆固醇的溶解作用[5,6]。目前,世界上对于植物病毒病的治疗方法尚未找到合适的药剂,因此,寻找免疫促进剂是当今发展新药的方向之一,而真菌多糖是理想的新型免疫药剂,它的特点是对寄主植物几乎无毒性,通过寄主本身防御机制而显示疗效。以下介绍了从香菇、平菇、金针菇子实体及菌丝体中提取多糖的技术。 2.1材料与方法

供试材料 香菇、金针菇、平菇子实体及菌丝体

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