中药植物色素脱色工艺的应用

车向前，常明泉

中药植物色素脱色工艺的应用

车向前1，常明泉2*

目的 介绍近年来脱色方法在中药多糖提取物中的应用进展。方法 查阅2010年以来的相关文献，对其脱色方法进行归纳、分类、综述。结果 在中药多糖提取物中常用的脱色方法有活性炭脱色、大孔树脂脱色、H2O2脱色、次氯酸钠脱色等方法。结论 选择适宜的方法对含多糖中药提取物进行脱色，能提高纯度、提升相关制剂的品质，对传统中药的精加工具有引导作用。

中药;多糖;色素；脱色

0 引言

多糖是生命体不可缺少的组成部分，具有一定的生物活性和功能，对正常细胞无毒副作用[1-2]，而中药中的多糖具有调节免疫、降血糖、抗肿瘤、治疗、美容、乳化等功能，药用价值极大。现阶段多糖纯化工艺一般为脱脂、脱色、脱蛋白、分离[3-4]，中药提取物中多糖的脱色是纯化、分子结构测定、制备含多糖制剂的关键步骤。脂溶性色素与水溶性色素易于去除，较难去除的是多酚类和多酚氧化酶类色素，以及与多糖结合的其他有色物质。目前，随着中药资源的不断开发，中药多糖脱色技术的研究也愈加深入，本文对近年来含多糖的中药提取物脱色方法进行综述。

1 活性炭脱色

李元元等[5]采用粉末状活性炭、颗粒状活性炭、聚酰胺对沙枣多糖的脱色工艺进行探究，以多糖保留率和脱色率为考察指标，比较颗粒活性炭、粉状活性炭、聚酰胺3种脱色剂的脱色效果，发现粉末状活性炭脱色后，多糖保留率为89.36%，脱色率为22.33%，而脱色后的活性炭的滤除较为困难；颗粒状活性炭脱色后，多糖保留率为93.5%，脱色率为36.35%；颗粒状活性炭对多糖溶液脱色效果明显优于粉状活性炭。有研究采用活性炭粉末和H2O2对杜仲叶多糖进行脱色效果考察，发现在活性炭粉末添加量为2%、脱色温度为60 ℃、脱色时间为50 min的条件下，多糖脱色率可达到92.29%，多糖保留率为96.03%[6-7]。H2O2脱色虽简便，但多糖氧化分解严重。该实验结果显示,活性炭粉末对杜仲多糖的脱色效果优于H2O2。为考察甘草多糖应用活性炭脱色的影响因素，有学者以脱色率为评价指标，在单因素筛选的基础上，采用正交试验优化脱色工艺[8]，实验结果表明，脱色的最佳条件为温度40 ℃、时间40 min、pH 5.0、活性炭添加量1.5%。 活性炭具有较大的比表面积(500～1 000 m2/g)，有很强的吸附性，能吸附气体、液体或胶态固体，常用做含糖中药提取液的脱色剂，工业化放大阶段需考虑pH值对操作设备的影响，活性炭粒度对脱色效果有一定影响。

2 大孔树脂脱色

针对中药提取物中多糖的脱色，常采用大孔吸附树脂、阴离子交换树脂、阳离子交换树脂。以大孔吸附树脂为吸附剂，利用其对色素成分的选择吸附性和筛分性，选用适宜的吸附条件去除中药提取物中多糖的色素。

有研究采用大孔吸附树脂脱色法进行实验，以H2O2氧化脱色法、活性炭吸附脱色法、反胶束溶液脱色法作对照，对款冬花提取液多糖进行脱色，结果H2O2法、活性炭法、反胶束法对多糖都有不同程度的损失；树脂法不仅脱色效果最好，而且具有多糖保留率高和一定的脱蛋白作用。通过静态吸附实验优选脱色树脂，再通过动态吸附单因素实验优化脱色条件，LS-206树脂吸附脱色的最佳工艺条件为体积流量1 BV/h，上样量1.5 BV，上样质量浓度6 mg/mL,款冬花多糖脱色率达94.19%，多糖保留率达73.02%，蛋白去除率达76.44%[9]。

由于野菊花多糖的纯化效果受多种因素的影响[10]，通过比较不同型号大孔吸附树脂对野菊花多糖的纯化效果，以脱色率、蛋白去除率、多糖保留率作为考察指标，探讨温度、多糖浓度、pH值、转速、流速5个因素对其脱色性能的影响，发现LSA-21树脂对野菊花多糖的纯化效果最好，其最佳工艺条件为温度40 ℃、多糖浓度7 g/L、pH 值5、转速180 r/min、流速3 BV/h、径高比1∶8，此时，脱色率较高。实验设计了较多因素并对其进行脱色效果考察，最大优点在于采用大孔吸附树脂法去除色素和蛋白质，区别于传统的sevage法去除蛋白质和活性炭除色素，可同步去除野菊花多糖的色素和蛋白质，有较高的多糖蛋白保留率和纯化效率，极大减少试剂用量，操作简便有效。

蓝闽波等[11]利用大孔吸附树脂，采用静态吸附法对厚朴多糖脱色工艺进行研究，筛选6种大孔吸附树脂，确定ADS-7大孔吸附树脂具有较高的脱色率、多糖保留率和较好的蛋白质去除效果。研究表明，厚朴多糖脱色效果的影响因素顺序为：多糖浓度>脱色温度>脱色时间。最佳脱色条件：多糖浓度0.2%、脱色温度45 ℃、脱色时间2 h，脱色率达79.26%，多糖保留率达67.76%。树脂性能与被吸附物质的性质有关，通过不同型号树脂对厚朴多糖脱色效果的影响，初步推断厚朴多糖中的大部分色素可能是阳离子类型，属于极性分子，厚朴多糖可能是中性多糖。

在探究大孔吸附树脂对金银花多糖的脱色工艺中，蓝闽波等[12]采用单因素试验，以脱色率和多糖含量为指标，比较不同树脂吸附色素能力，研究表明，S8吸附树脂对金银花多糖色素的脱色效果最好，同时，提示适度提高洗脱剂的pH值可提升树脂对色素的脱色效果。李志浩等[13-17]通过吸附性树脂对冬虫夏草、黄精、首乌藤、熟地、紫苏叶中的多糖进行脱色，并达到预期的最佳脱色效果，这些脱色方法的应用，尽可能确保较低的多糖损失率和较高的脱色率。

大孔吸附树脂具有吸附快、解吸率高、吸附容量大、洗脱率高、树脂再生简便、抗污染能力强等优点。同时，大孔吸附树脂理化性质稳定，对有机物选择性较好，可通过物理吸附选择性地吸附提取物中的有机物类色素。

3 H2O2脱色

中药及其他植物不同部位的亚组分活性不同，如白及须根部(FRP)与假鳞茎部(PSP)有相似成分，而且FRP中氯仿亚组分(sch)具有更好的活性[18]。同时，不同组分的脱色方法和脱色效果也不一样。秦亚东等[19]采用分级醇沉技术得到不同组分的白芍多糖，通过考察H2O2、粉末活性炭、颗粒活性炭、次氯酸钠对其脱色效果的影响，单因素和正交试验优化脱色工艺，同时对脱色前后多糖进行UV、IR分析，结果显示，白芍多糖色素主要集中在PRPS90组分，该组分白芍多糖最佳脱色工艺为温度60 ℃，H2O2体积分数20%，pH值9，脱色时间3.5 h。UV、IR分析表明白芍多糖结构没有发生明显改变。

L9(34)正交试验和单因素试验优选H2O2脱黄芪多糖色素工艺的实验证实，H2O2脱色素条件为：脱色时间为2～4 h，每50 mL样液H2O2用量为5～20 mL，按照该脱色方法，将黄芪多糖处理5次后，色素脱除率为92.05%。多糖中残存的少量色素，可能是部分色素与多糖形成了糖复合物[20]。

有实验以H2O2为脱色剂，脱除野菊花碱溶性多糖液中的色素[21]，实验表明，在脱色时间为4 h、脱色温度为60 ℃、pH值为9、H2O2体积分数为8%的脱色条件下，可以有效脱除野菊花碱溶性多糖液中的色素。采用加权评分法对实验结果评分：根据实验偏重脱色率和多糖保留率，设定脱色率(X)和多糖保留率(Y)，两者的权重系数均为0.4，蛋白去除率(Z)的权重系数为0.2，对3项指标进行加权求和，综合评分(H)=0.4 X+0.4 Y+0.2 Z，优化条件后，再进行验证试验，在该最佳条件下，脱色率为66.71%，多糖保留率为96.84%,蛋白去除率为69.43%。

H2O2作为强氧化剂，通过氧化色素达到脱色目的，在中药提取物多糖脱色的过程中，H2O2脱色法较为经典有效，不仅能脱色提取液和固体颗粒，也能较多保留多糖成分，控制H2O2的用量、浓度、温度等条件会增强脱色效果。

4 次氯酸钠脱色

次氯酸钠脱色是利用其氧化性破坏多糖中的有色物质而达到脱色目的。黄文书等[22]通过单因素试验和正交实验对枸杞多糖脱色工艺进行优化，用次氯酸钠与H2O2脱色效果做对比。研究发现，对100 g粗多糖用次氯酸钠脱色，在添加量为2 mL、脱色时间为1 min的条件下，多糖含量为32.16%。用H2O2对同样重量的粗多糖脱色时，在温度为90 ℃、H2O2的pH值为9、添加量为6 mL、脱色时间为8 min的条件下，多糖含量为30.48%。结果提示，采用次氯酸钠脱色，在温度为35 ℃、盐酸加入量为0.5 mL条件下，两种脱色方法效果都好，但次氯酸钠脱色效果优于H2O2。

5 溶胶和反胶束脱色

谢勇等[23]以钛酸四丁酶为钛源，采用溶胶法制备Fe2SO4参杂的光催化剂TiO2，并将光催化剂负载于活性炭，将其填装于冷电弧-光催化-吸附集成装置中，对木瓜多糖进行脱色，建立回归模型，结果在脱色时间为22.7 min、电压24.0 kV、活性炭填充率41.4%、木瓜多糖质量浓度为3.7 mg/mL条件下，脱色率和多糖保留率分别达73.2%和76.6%。这项技术将活性炭脱色剂与物理模型结合，优化了木瓜多糖的脱色工艺，取得一定成果。反胶束溶液法是一种新颖的脱色方法，优点是脱色过程中不会破坏多糖，仍可以保留大部分多糖。赵丽华等[24]采用反胶束溶液法对提取的多糖进行脱色，有较好的脱色率和糖保留率，但是实验所用的昂贵有机溶剂难以回收、成本较高，且在多糖溶液中加入的反胶束溶液在脱色后难以滤除，为实验带来不便。

6 聚酰胺脱色

聚酰胺是一类结构中含有重复单位酰胺键(CONH)的高分子聚合物，静电引力吸附富含酚羟基的化合物形成氢键，聚酰胺层析柱即利用此性质对各种植物中的黄酮、茶多酚等进行吸附、洗脱而达到吸附脱色的目的[25]。

在应用聚酰胺层析柱对阿魏菇多糖脱色中，张入飞等[26]以聚酰胺为粗多糖的3 000倍，以相当于柱体1.5倍的去离子水，1.5 mL/min的洗脱流速，得色素脱除率达93.6%。在桑叶多糖的纯化过程中脱色率达到87.7%，脱蛋白率为38.7%，多糖保留率为88.3%。在对骏枣多糖的脱色研究中，最终选择聚酰胺为粗多糖的4倍、1倍量柱体的离子水，洗脱速度1.5 mL/min，多糖得率12.29%，纯度39.23%。获得良好的纯化效果。

7 结语

由于中药提取物中多糖不同，实验条件、分析方法也有区别，故应采用不同的脱色方法[27]。活性炭结构疏松、多孔，且无选择性，其具有的特异吸附性能可能使多糖有较多的损失。活性炭吸附法一般用于去除鞣质色素，效果较好。另外，活性炭脱色效果在水中最强，在有机溶剂中较弱，且活性炭对负性离子色素的脱色效果远优于大孔树脂等其他类脱色剂。脱色后可用高速离心机、微孔滤膜过滤器、磁力搅拌器去除活性炭；H2O2可除去与糖类结合的多种色素，但氧化性较强，可能使多糖结构改变，导致原有的活性和作用方向改变，使用时应注意添加量。H2O2在光下即分解，加入少量H2O2酶即可除尽。大孔树脂有非极性、弱极性、极性之分，理化性质稳定，一般不溶于酸碱及有机溶媒，在水和有机溶剂中可吸收溶剂而膨胀，因其具有高效的吸附与纯化能力而越来越多地应用于中药提取物中多糖的脱色。次氯酸钠与H2O2一样在某些中药提取物脱色中效果显著。

目前，一些新的脱色方法(如冷电弧-光催化-吸附脱色法、反胶束溶液法)[23，28]应用尚不成熟，面临一些技术难题，其发展前景尚有待观察。对中药有效部位活性成分的提取、脱色与纯化，是一项十分有意义的工作，其对传统中药的精加工、中药资源的再利用、植物化学的发展，脱色材料的开发都提出了新的要求，其产业的并进发展将为医药产业乃至国民经济带来新的经济增长点。

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Application of plant pigment decolorization method in traditional Chinese medicine

CHE Xiang-qian1,CHANG Ming-quan2*

(1.People′s Hospital of Fangxian,Fangxian 442100,China;2.Department of Pharmacy,Taihe Hospital of Shiyan,Shiyan 442000,China)

Objective To introduce the application of decolorization method in polysaccharide extracts of traditional Chinese medicine.Methods The related literatures were reviewed and the methods of decolorization were generalized,classified and summarized.Results The general decolorization methods in polysaccharide extract of traditional Chinese medicine included carbon decolorization method,macroporous resin decolorization method,hydrogen peroxide decolorization,sodium hypochlorite decolorization,etc.Conclusion The selection of the right decolorization method in polysaccharide extracts of traditional Chinese medicine can increase the purity of polysaccharide extracts and improve the quality of the related agents.It plays a leading role in the fine processing of traditional Chinese medicine.

Traditional Chinese medicine;Polysaccharide;Pigment;Decolorization

2016-11-10

1.湖北房县人民医院，湖北 房县 442100;2.十堰市太和医院药学部，湖北 十堰 442000

湖北省科技厅鉴定成果(EK2014D150024000699)；太和科研资助项目(2013JJXM021)

10.14053/j.cnki.ppcr.201708028

*通信作者