植物多糖提取工艺的研究进展

□ 徐锁玉 江苏旅游职业学院

植物多糖是植物中聚合度在10以上的聚糖，常见植物多糖有枸杞多糖、红枣多糖、海藻多糖、香菇多糖、银耳多糖等。由于植物多糖被证实具有诸多生理功能，如免疫调节、抗肿瘤、抗菌抗病毒、抗氧化、降血糖、降血脂等，植物多糖的研究日益受到关注。

多糖的提取技术是多糖研究及应用的基础。目前，植物多糖提取常用的方法有水提法、酸提取法、碱提取法、酶提取法、超声波和微波提取法、超高压提取法等。

1 溶剂提取法

1.1 热水提取法

以热水作为提取媒介提取植物多糖，是国内外常用的传统提取法。该法适用于提取在水体系中的游离多糖，影响提取效率的因素有浸提时间、温度、料水比、提取次数、搅拌速度等。此法方便、简单、可操作性强、成本低廉，但提取时间长，提取率低。

张婧涵等[1]研究了云南昆明石林地区的桑木耳多糖的水提工艺，对料液比、温度、时间进行了考察，得最佳提取条件：料液比1∶108（m/V），水温100 ℃、提取时间3.5 h，此时提取率6.96%。赵超[2]采用此法提黑木耳菌质多糖，在单因素（醇沉浓度、水提温度、水提时间、液料比）试验基础上，结合响应面分析，模拟得预测模型，分析得最佳工艺参数：在液料比为36.42∶1时，81.59 ℃提取81.40 min，多糖得率预测值7.92 mg/g，按照该条件展开验证试验，得黑木耳菌质多糖得率为7.79 mg/g。

1.2 酸提取法

以稀盐酸溶液作为提取介质，往往能获得更高的多糖提取率。但酸会导致糖苷键断裂，甚至影响多糖活性，故该法使用时对时间和温度都需要严格控制。

熊松等[3]采用此法提取了榛子多糖，考察了料液比、提取温度、时间对多糖得率的影响，确定最佳提取条件：料液比1∶10时，于90 ℃浸提时间3 h，多糖得率最大，达2.31%。徐坤范[4]采用此法提取了胡萝卜中的果胶，考察了料液比、酸碱度值、浸提温度、浸提时间对提取率的影响，试验分析表明：1∶15(g/mL)料液比、pH 1.5、80 ℃浸提85 min时，提取率达到最高值13.66%。陈可等[5]采用同样的方法提取了芦荟皮果胶，经优化试验得：pH为3.5、液料比30∶1、75 ℃酸解120 min，此时提取率达22.593%。

1.3 碱提取法

以稀碱溶液作为多糖的提取介质，与酸提取法有着类似的问题，即提取得率增加的同时可能导致多糖的糖苷键断裂，进而影响多糖性质。此外，该法适用于含果胶物质少、黏度小的原料。

诸爱士等[6]研究了小米多糖碱提工艺，发现各因素对多糖提取率的影响依次：液固比＞提取温度＞碱浓度＞提取时间；最佳条件：液料比20.0∶1、碱浓度0.8 mol/L、温度80.0 ℃、浸提1.0 h，多糖得率47.27 mg/g。

1.4 有机溶剂取法

刘荣等[7]用石油醚从陈皮粉末中提取陈皮多糖，在单因素试验基础上，选取料液比、提取温度、提取时间，进行星点设计试验，得出最佳提取条件：料液比1∶49，温度92 ℃、回流提取150 min，陈皮多糖提取率14.77%。

2 酶提取法

酶法提取多糖主要是利用酶（常用果胶酶、纤维素酶）的作用，酶解细胞壁及间质中成分（纤维素、半纤维素、果胶等），即软化、破坏细胞壁，增大细胞壁通透性，进而促进细胞内容物溶出。采用酶提取法，可以大大提高提取效率，缩短提取时间，往往反应也更为温和，不会造成活性降低明显的后果。但是，酶法也有一定局限性，即不同种类酶的最适温度、pH值不一样，同时酶浓度、底物浓度、抑制剂和激活剂等都会影响提取效果，因此，该法考察因素包括料液比、溶剂pH、酶用量、酶活、温度、酶解时间和搅拌速率等。

杨萍等[8]用纤维素酶提取了黑甜糯玉米多糖，并得出最佳工艺为纤维素酶添加量2.50%，料液比1∶15，浸提液pH 5.0，温度60 ℃，此时提取率为0.0513%。闫明明[9]以陕西佳县大枣为原料，利用果胶酶提取多糖，由单因素、正交试验分析得到最佳提取参数：添加0.5 g/10 L果胶酶、提取温度52 ℃、提取45 min，此时大枣多糖得率达7.29%。刘辉[10]确定了蛋白酶提取花生多糖的最优工艺：pH值5.0、固液比1∶20、添加酸性蛋白酶10%+木瓜蛋白酶8%，酶解6 h，此时多糖提取率10.06%。刘启顺等[11]以小球藻藻渣为原料，对比单酶（纤维素酶、果胶酶和蛋白酶）提取、双酶提取小球藻藻渣多糖的效果。分析表明：采用纤维素酶和中性蛋白酶和利用果胶酶和中性蛋白酶的提取效果明显优于单酶提取，也明显优于两种酶在单独使用时的提取率代数和，是一种存在协同效应的高效提取法。

3 超声辅助和微波辅助提取法

3.1 超声波辅助提取

利用超声波的空化作用和强烈振动，可加速有效成分溶出。该法不需要高温，提取率主要取决于溶剂的类别、料液比、超声波功率、提取温度及提取时间。该法操作方便、短时高效、多糖活性高、自动化程度高、便于大规模生产。

刘钧发等[12]分别选用超声波法和水提法提取灵芝多糖，并对比了两者提取多糖的性质。分析表明：两者的灵芝多糖得率分别为2.16%±0.03%和3.26%±0.03%。前者提取多糖的分子量显著低于后者。原子力显微镜（AFM）观察结果显示：前者的灵芝多糖结构较后者松散。此外，在多糖浓度为0.5 mg/mL时，前者的DPPH自由基清除率达到79.90%±0.30%，为后者的1.3倍；多糖浓度为0.9 mg/mL时，还原力达到1.035±0.001，为后者的1.5倍；氧自由基清除能力（ORAC） 为（2 275.07±115.73）μmol Trolox/g，为后者的1.8倍。

3.2 微波辅助提取

微波辅助提取法是通过高频电磁波投射到生物组织内部和溶剂，使偶极分子和蛋白质的极性侧链以极高的频率振荡，进而产热，并瞬间穿透样品，破坏样品细胞壁，从而使得有效成分从细胞中释放，进入溶剂中。该法操作简单、提取快速、高效、能耗少，还能降低产品污染及热敏物质分解，被应用于在多种功能性物质的提取，尤其在中草药中有效成分的提取方面有着较好应用。

李佳笑等[13]采用微波辅助水提法提取三七多糖，正交试验法得到最佳提取工艺：200目粒度、液固比30 mL/g、微波处理8 min、浸提60 min，该条件三七多糖得率达21.0 mg/g，比传统水提高了8.3 mg/g。安胜新等[14]将微波法运用于芦荟水溶性多糖的提取，通过单因素和正交试验获得最佳参数：微波时间120 s，料液比为1∶30(g/mL)，微波功率455 W，提取液pH 11.00，此条件下提取率3.421%。

4 超临界CO2萃取技术

超临界萃取是利用超临界流体有选择性地萃取出极性、沸点及分子量不同的成分。该法无毒、条件温和、选择性强且溶剂可循环利用。

赵丛枝等[15]研究了超临界CO2技术提取无花果多糖的工艺条件，通过建立无花果多糖得率的二次多项数学模型，验证模型有效性等，获最佳工艺参数：温度78.5 ℃，压力33.4 MPa，时间96.2 min。此时无花果多糖平均得率达17.31%，与预测值17.36无显著差异。朱俊玲等[16]采用超临界CO2法对芦荟多糖进行了提取，经过反复试验得出最佳提取工艺参数：添加2.5 mL/g乙醇，在25 MPa压力，35 ℃提取60 min（含30 min动萃取），此时芦荟多糖较之传统方法高出50%，芦荟多糖得率为85.10%。

5 超高压提取法

超高压提取法是利用细胞内外突然增大的压力差，使细胞内成分穿过细胞膜进入溶剂。该法提取率高、时间短、工艺操作简单、能够保持提取物质的生理活性。但需要借助一定的设备。影响该法提取的因素一般包括压力、溶剂种类、料液比和提取时间。

操丽丽等[17]确定了超高压提取灵芝多糖的最佳工艺：料液比1∶50(g/mL)、水温125℃，浸提30 min，提取1次，此时该多糖提取率达到4.54%。

6 复合提取法

为进一步提高植物多糖的提取率与成分活性，常采用复合法。一般有水-酶法、水-超声波法、水-微波法、超声波-酶法、微波-酶法、微波-超声波法、微波-碱法和复合酶法等。但该法可能会增加提取成本，研究者需要在提取率与提取成本之间做好平衡。

祝士惠等[18]采用纤维素酶超声辅助法提取脱脂画眉草多糖，当固液比为1∶20，酶底比1∶100，pH 5，温度50 ℃，时间4 h，频率40 kHz的超声仪器中超声10 min，粗糖提取率达30.52%。王鑫[19]将微波法、超声波法及酸提取法三者结合，考察了料液比、酸碱度值、微波-超声波功率、时间对海带多糖提取效果的影响，经单因素、正交试验，得最佳条件：1∶20（g/m L）料液比、酸碱度值为2.0、微波-超声波功率500 W、浸提8 min，该条件下海带多糖的得率为14.61%。

7 小结与展望

植物性多糖作为一类功能性的天然活性成分，在医药、食品等行业有着广阔应用前景，其提取工艺的研究，能为其更好地应用与发展奠定基石。当前植物性多糖的提取方法越来越多样，然而有些问题仍然值得关注：不同来源的植物性多糖具有不同的特征与性质，应当针对不同植物材料的特征、性质，选用合适的提取方式，在尽可能达高多糖提取率的基础上，保证多糖活性、降低提取成本、降低环境污染。目前，关于植物多糖提取还未形成一套系统的、完备的提取方案体系，这是今后需要努力的方向。