大枣中多糖的提取研究.docx

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大枣中多糖的提取研究

毕业论文

大枣中多糖的提取研究

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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

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对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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作者签名：

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大枣中多糖的提取研究

摘要

大枣是鼠李科枣属植物枣树的果实，又名华枣、红枣、普通枣，主产于我国，有极高的营养价值和很好的医疗保健作用，是祖国传统医药中“药食同源”的优良补品，也是被国内外医药界重视的营养滋补剂。

大枣中的氨基酸、维生素、矿物质、环磷酸腺苷、环磷酸鸟苷等营养成分都有了较多的研究了解，但大枣多糖的研究还比较少，我国在大枣多糖方面的研究还处在刚刚起步的阶段。

本文采用水溶法提取大枣中的水溶性多糖，并对影响水溶法提取的各个因素进行了研究。

水浴加热浸提在最优条件下得率为4.108%；微波辅助提取在最优条件下得率为4.351%；超声波辅助提取在最优条件下得率为4.187%。

微波和超声波辅助提取都明显地缩短了提取时间，降低了提取温度，并且提高了多糖的得率，是两种较好的大枣多糖的提取方法，二者都具有良好的应用前景。

关键词：

大枣，多糖，提取

ExtractionreserchofpolysaccharideinZizyphusjujubedate

Abstract

ZizyphusjujubedateisfruitofZizyphusjujubeMil,alsonamedChinesejujubedate,reddates.ItismainlyplantedinChina,hashighnutritiousvalueandexcellentpharmaceuticalfunctionandisanecessarycomponentintraditionalChinesemedicine.Theaminoacid,Vitamin,mineral,cAMP,eGMPandsomeothernutritionalcomponenthavebeeninvestigateddeeply.Howevertheresearchworkonpolysaccharidefromjujubedateisverylimited,especiallyinourcountry,suchresearchworkisjustininitialphase.

Thisnovewater-solublepolysaccharideformChinesejujubedateisextractedandseveralfactorsaffectingextractionarediscussed.Waterbathattheoptimumextractionyieldwas4.108percentundertheconditions;microwaveassistedextractionundertheoptimalconditionstheyieldof4.351percent;ultrasonicassistedextractionundertheoptimalconditionsforthe4.187percent.Microwaveandultrasoundassistedextractionhavedecreasedtheextractiontime,loweredextractiontemperature,andincreasesedtheyieldofpolysaccharide,whichweretwogoodpolysaqccharideextraction,bothhaveagoodprospect.

Keywords:

Jujube,Polysaccharide,Extract

第一章绪论

1.1引言

大枣为鼠李科植物枣的成熟果实，与桃、李、栗、杏并称为我国古代五果。

始载于本经，在我国已有4000年栽培历史。

大枣美味可口，营养丰富，枣的医疗保健价值在我国研究最早。

大枣也常用于中药，具有补血健脑抗癌及健脾强身等功效，《神农本草经》中列为上品，历代本草中均有收载[1]。

枣树在我国北方分布很广，一般生长在中温带与寒温带过渡带，枣树也是近年来黄河中下游流域退耕还林和发展经济林果的主要树种之一，资料表明，自1978年以来，我国枣树栽培面积大幅度增加[2]。

仅陕北大枣年产量增至约为18万吨[3]，主要外销。

但近年来由于种种原因，销售不畅，加之仅供食用经济效益低下，未能使以大枣为唯一经济来源的广大果农摆脱贫困。

所以，对大枣进行深加工，提高其品和附加值日益受到关注。

大枣在药理方面具有中枢抑制作用[4-6]，保肝抑菌作用[7-8]和抗变态反应[9]。

此外，大枣还有增强肌力、抗肿瘤、镇咳、祛痰作用，某些成分对艾滋病有特殊疗效[10]。

随着人民生活水平的提高，对食品感官质量要求也越来越高，而合成色素的安全性问题已引起人们普遍关注，通常情况下合成色素不同程度的具有毒性，甚至导致癌变或畸形。

目前我国允许使用的合成色素己减少至8种，其中有的色素发达国家已禁止使用。

而大枣红色素则是一种较为理想的天然色素资源，其色彩鲜艳、含盆丰富、无毒，又具有特定药理功效，广泛应用于食品医药及化妆品的着色，因而开发前景广阔。

尽管大枣红色素是未来优选安全无毒的天然色素之一，但目前对大枣红色素的研究仍存在许多问题，诸如大枣红色素的理化性质、组成、结构等尚不清楚，有待于进一步研究。

现代医学研究表明，红枣对气血不足、贫血、肺虚咳嗽、神经衰弱、失眠、高血压、败血症和过敏性紫癫等均有疗效，是被国内外医药界重视的营养滋补剂[11-17]。

随着对枣药理作用的深入研究，人们又开拓了一些枣的新用途，如用于治疗烫伤、顽固性功能呕吐、急慢性肝炎和肝硬化等[18]。

近几年来，国内在大枣的加工利用方面做了大量的研究实验[19-34]，在药理和临床应用方面有不断有见报道[35-38]，而且，深入研究的论文比如在大枣的抗活性氧功能[39]和甘麦大枣汤的煎法[40]方面也有些研究报道。

另外发现多糖中的蛋白质脱除方法也有所报道，其中对于详细地大枣多糖的蛋白质脱除方法还未见报道。

郎杏彩等[41]从酸枣仁、酸枣果肉中提取粗多糖，并对其增强小鼠的免疫功能和抗放射性损伤的药理作用进行了研究。

在国外，日本学者友田正司等在六十年代末七十年代初比较了日本大枣和中国大枣的搪分组成[42]，从日本大枣中提取出两种多搪，并对其结构进行了研究，在九十年代又发表了日本大枣多糖抗补体的药学活性[43]。

酸枣和日本大枣与我国主栽的大枣在品种上同属（Zizyphus）而不同种，但其研究结果对于我国大枣的研究具有参考价值。

1.2大枣中营养成分的研究现状

据报道，大枣中含有50多种化学物质，内含有芦丁、多糖、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、有机酸和包括硒在内的36种微最元素，还有大最的果糖和葡萄糖、一定量的低聚糖、多糖、环磷酸腺昔（cAMP）和环磷酸鸟有（cGMP）等。

1.2.1大枣中的芦丁[1]

芦丁又称芸香甘（rutin），是一种广泛存在植物体内的黄酮醇配糖体。

它可防止毛细血管发脆引起的出血症，用于高血压、血小板减少症和败血症等疾病的辅助治疗，同时它也可作为制备羧乙基芦丁，二乙氨基甲基芦丁等物质的原料。

由于芦丁对人体无毒性，它在食品工业中常用作抗氧化剂和天然食用黄色素。

而从槐米中提取芦丁工艺较为成熟，但原料奇缺。

大枣中芦丁含量较高，据测定达3385mg/100g。

从劣质枣及大枣加工的下脚料中提取芦丁工艺较为可行，经济性好，污染也小。

芦丁可用大孔吸附树脂法精制，其含量可由紫外分光光度法测量。

1.2.2大枣中的糖分组成

表1.1大枣水溶性成分中搪的种类和含量（%）

果糖葡萄糖蔗糖低聚糖中型多糖酸性多糖总糖分

日本大枣36.132.5014.81.42.086.6

中国大枣30.832.58.813.00.30.585.9

大枣中的糖分占大枣果肉总干物的81.3~88.7%,平均84.5%。

还原搪占总糖的70.8~95.0%,砰均84.2%[44.45]。

日本学者友田正司等[42]在六十年代末分析过一份日本大枣和一份中国国大枣的水溶物的糖分组成，结果如表1.1。

1.2.3大枣中的环磷酸腺苷（cAMP）[38,46]

环磷酸腺昔（CAMP），是腺普-3',5'一环磷酸的简称，也称腺昔酸，是本世纪五十年代发现的一种具有爪要生物活性的环核首酸类物质，普遍存在于哺乳动物的组织和体液，作为第二信使参与多种生理化过程的调节，并作用于基因转录和翻译，影响蛋自质的合成。

临床证明,cAMP对冠心病、心肌梗塞、心源性休克等有显著的疗效。

七十年代末，日本学者发现枣和含枣的中药方剂具有使白血球内cAMP含量升高的作用。

之后，Jyong-ChylC'yong等从枣和酸枣的果肉及种仁中分离出了cAMP,并指出枣和酸枣成熟果肉的cAMP含量是当时已检测高等植物中最高的。

迄今为止，人们至少已从50种以上的高等植物中检测cAMP，其中绝大多数的含量介于几到几百微摩尔/克鲜重（μmol/g.fw）。

我国学者刘孟军、王永慧等在八十年代末对十四种园艺植物，44个枣品种，59个酸枣品种和类型的cAMP含量进行了测定。

结果表明，在所测植物材料中，枣和酸枣成熟果肉的cAMP含量最高，平均值为38.05和23.87毫微摩尔/克鲜重（μmol/g.fw），其中山西木枣成熟果肉的cAMP含量（302.50nmol/g.fw）是迄今己测高等植物中最高的[46]。

而且研究发现，枣和酸枣果肉水提液在水浴中煮沸30~50min，其cAMP含量无明显变化，说明cAMP具有热稳定性。

1.2.4大枣中的环磷酸鸟苷（cGMP）

环磷酸鸟苷（cGMP）是鸟苷-3’，5’一环磷酸的简称，也称环鸟苷酸。

它的作用是cAMP的拮抗物，在有对抗反应的体系中，如肌肉收缩和肌肉松弛、糖质合成和糖质分解，cGMP和cAMP各在一方面进行控制[47]

八十年代初CyongJyong-Chyl等[48]从大枣中提取cGMP，发现cGMP在大枣中的含一星达到30~60nmol/g（drywt）是己研究的植物和动物组织中含量最高的。

当时己报道的高等植物中含cGMP最多为100pmol/g（drywt）.该作者认为cAMP和cGMP在大枣中应存在一种特殊的合成机理。

1.2.5大枣中的维生素C

中国农科院分析测试中心等10多个单位，对国内13个品种的红枣进行营养分析[44]的结果表明:

自然风干红枣的维生素C平均含量为8.7m/100g.所测样品中，维生索C最高为18.2mg/100g，最低为4.38mg/100g。

王淮洲等[49]的研究发现，一般接近成熟的鲜枣中的维生素C（抗坏血酸）的含量都在300mg/100g·fw（毫克/100克鲜重）以上，大部分在400~600mg/100g.fw之间。

比柑桔高13-20倍，相当于苹果的70~132倍，比号称Vc之工的中华称猴桃含量（45~255mg/100g）还要高。

而有的枣品种的维生素C含量高达1000mg/100g.fw以上。

研究还发现，在鲜枣由硬变软的过程中，维生素C有不同程度的减少，冷藏有保持鲜枣中维生素C的效果。

1.2.6大枣的有机营养矿物质元素和多种维生素

表1.2大枣有机营养成分（%）

项目

范围

项目

范围

粗蛋白

2.28-3.78

还原糖

47.1-62.8

粗脂肪

0.60-1.40

总糖

51.4-66.5

粗纤维

1.95-3.10

其它

2.97-6.82

果酸

0.09-1.13

水份

27.8

氨基酸

2.13-3.49

表1.3大枣中矿质元素含量

元素

范围

元素

范围

N（%）

0.36-0.60

Fe（ppm）

11.50-65.0

P（%）

0.09-0.27

Mn（ppm）

4.34-7.82

K（%）

0.61-1.05

Cu（ppm）

2.45-5.88

Ca（%）

0.03-0.06

Zn（ppm）

2.12-15.98

Mg（%）

0.03-0.05

表1.4大枣中的维生素含量

维生素种类

范围g

V（IU/100g）

7.16-27.70

VE（IU/100g）

2.66-6.77

VB1（mg/100g）

0.08-0.39

VB2（mg1100g）

0.20-0.56

据中国农科院分析测试中心等的测定结果[44]，红枣中含有丰富的有机营养、矿物质元素和多种维生素，见表1.2、表1.3和表1.4。

1.3．枣核、枣皮及红枣香气的成分

1.3.1对枣核的相关研究

枣核占枣果总重的10~20%目前各加工厂大多将其作为下脚料废弃，造成环境污染和很大的浪费。

·国外对水果核的利用起步较早，如沙特阿拉伯的大型海枣加工厂将果核加工后作为饲料成分广泛使用于饲料工业，并对果核开展了作为食物纤维的研究[50]。

林勤保等对临县木枣和沧州余丝小枣的枣核的化学成分进行了研究，为红枣加工中枣核的综合利用提供基础的参考数据。

结果表明，枣核中含有大量的食物纤维，一定量的粗蛋白质、粗脂肪以及丰富的矿质元素和微量元素，可作为食物纤维的来源，也可作为动物饲料。

1.3.2枣皮中枣红色素的提取

枣皮的组成除纤维素、半纤维素之外，还有丰富的枣红色素。

刘蒲[51]等研究了从枣皮中提取食用枣红色素及其稳定性，结果表明，该枣红色素易溶于水、乙醇，对光、热稳定，在碱性及中性条件下易溶且呈枣红.色，在酸性条件下易产生沉淀。

蔗搪与FeC13是减色效应的介质，而NaCI、CaC12,AIC13是增色效应的介质。

1.3.3红枣香气的成分

王林祥等[52]提取出天津红枣的挥发性香气成分，分析鉴定出113种化合物，括22个饱和和不饱和醛，27个酮，12个醇，17个酸，7个醋，10个烃及菇烯和10个吠喃及内酷类等化合物。

1.4.多糖的研究概述

1.4.1多糖概述

多糖（polysaccharide）又称多聚糖，是由单糖聚合而成的天然高分子化合物，广泛存在于植物，动物和微生物组织中，是组成生物高分子家族的一个最为丰富多彩的成员。

由于多糖结构复杂，许久以来，人们对多糖的认识仅限于它是生物体内的能量资源和结构材料[53]。

多糖做为药物始于1943年，60年代后，多糖作为广谱免疫促进剂引起了人们极大的兴趣。

我国在多糖方面的研究起步更晚，1982年，《糖复合物的生化研究技术》的出版，标志我国在糖化学方面的研究工作已经有了一个较好的开端[54]。

经过近几十年的发展，人们已突破传统观念的束缚，逐渐认识到糖及其复合物分子具有极其重要的生物功能。

研究表明，多糖与免疫功能的调节、细胞与细胞的识别、细胞间物质的运输、癌症的诊断与治疗等都有着密切的关系。

此外它还能控制细胞的分裂和分化，调节细胞的生长和衰老。

因此，在开展多糖资源的开发、多糖结构的分析、多糖药理作用等的研究方面，人们做了大量的工作，并且相继多次召开有关“糖生物学和糖工程”的专题会议。

可以说，“糖生物学的时代正在加速来临[55]。

目前，多糖的研究以日本，美国，德国，俄罗斯等国处于领先地位，我国对多糖的研究起步虽晚，但近年来，由于生物学、化学等学科的飞速发展，我国对多糖及其复合物的化学结构和药理活性的研究越来越深入，目前可以肯定的是多糖的生物活性与其结构、分子量、溶解度、粘度等因素有关，其高级结构比一级结构在活性决定方面起更大的作用。

由于上述因素的差异性，决定了多糖具有丰富多彩的生物活性，如抗肿瘤、免疫调节、抗衰老、降血糖、降血脂、抗凝血等[56]

1.4.2多糖的来源

多糖作为一大类天然产物，广泛存在于动物、植物、微生物（细菌和真菌）和海藻中（如植物的种子、茎和叶，动物粘液，昆虫及甲壳动物的壳真菌，细菌的胞内胞外等），来源很广。

其中研究较早且最多的是从细菌中得到的各种英膜多糖，它在医药上主要用于疫苗[57,58]。

1984年，苏联人在荷兰召开的第十二次国际碳水化合物讨论会上报道了用全合成特定结构的英膜多糖作疫苗，受到与会者的极大兴趣，此后，有关真菌多糖的研究既深又广，如酵母菌多糖，食用菌多，特别是食用菌多糖的研究，报道的频率相当高，其中以香菇多糖研究得较清楚，香菇多糖具有抗肿瘤、抗病毒作用，并已在临床上应用，如果硫酸酷化后则具有显著的抗艾滋病的作用[59]。

此外，近年来，海藻多糖与植物多糖的研究与开发也已引起人们极大的兴趣，到目前为止，己有300多种多糖化合物从天然产物中被分离出[60]

1.4.3结构分析和药理学研究

相对于蛋自质和核酸，多糖的一级结构非常复杂。

早期利用化学分析法进行多糖的一级结构研究，主要有完全酸水解、甲基化法、高碘酸氧化、Smithl降解、酸或碱的部分降解法等[61,62]。

由于药品用量大操作复杂，已逐渐被仪器分析所代替。

目前采用的仪器分析方法主要有:

高效液相色谱法。

气相色谱法、红外光谱法、核磁共振谱法和质谱分析法等。

多搪的二级、三级结构的研究更为困难，目前常采用的方法有X射线衍射、C-NMR及2D-NMR、旋光谱（ORD）和圆二色谱（CD）、快原子轰击质谱（FAB--MS）、色质联用（GC--MS）酶技术一NMR等

为了提高多糖的活性，开发多糖新的用途，其结构的改性研究也有了很大的进展。

最常见的方法为多糖的硫酸化。

此外，磷酸化、梭甲基化、乙酞化、轻乙基化等也有不同程度的进展[51]。

多糖作为药物具有毒副作用小的优点，多糖的药理作用包括调节免疫功能、抗肿瘤、抗感染、降血糖血脂、抗补体、抗凝血、促进核酸与蛋白质生物合成等[43,63]。

国际上对多糖药理的研究以对抗肿瘤作用的研究最多，日本东方医药研究中心和共立药科大学对多糖的抗补体活性和淋巴细胞增殖作用进行了大量的研究工作。

1.4.4多糖的提取与测定

多糖的提取大多数采用不同温度的水稀碱溶液提取。

如果用稀酸提取，提取时间宜短，温度不超过50℃，以避免糖苷键的断裂。

大部分多糖在有机溶剂中的溶解度极小，所以可以用有机溶剂来沉淀。

常用的有机溶剂为乙醇以及丙酮，一般在pH7.0左右。

本实验采用乙醇法，反复溶解与醇析，得到粗多糖[64-67]。

1.4.5多糖研究和开发进展

我国对多糖的研究始于70年代，迈年来发展很快，形成了空前迅速发展的趋势。

研究的对象包括植物、动物、真菌、细菌、地衣、藻类、花粉等，研究的方法涉及各利，化学方法及仪器分析方法，研究的范围涉及多糖的提取、纯化和分级、理化比质、结构分析、化学变性、免佼学、药理学以及治疗应川等。

表1.5是对我国多糖研究的初步统计[68,69]。

表1.5我国多糖研究的初步统计

多糖的种类

研究范围

植物多糖

人参，银耳，当归，黄茂，红茂，甘草，知母，构祀，桅子，麦冬，天冬，芦荟，桔梗，女贞子，板兰根，酸枣仁，酸枣，大黄，魔芋，茶叶，米糠，大豆，党参花粉，婴粟花粉，蒲黄花粉，商陆，刺五加，牛膝，淫羊藿,女儿茶，小皮伞，金顶侧耳

微生物多糖

云芝，灵芝，香菇，虫草，西李母，核盘菌，亮菌，斜顶菌，树舌

藻类多糖

螺旋藻，马尾藻，琼枝，紫菜

由上表统计可以看出，研究的多糖中，以中草药为原材料的占了大多数，这与日本等多糖研究更为深入的国家的研究趋势是一致的，笔者认为，这也将是今后多糖研究的主流方向。

此外，我国对复方多糖注射液也进行了研究[70]。

1.5提取原理

1.5.1水浴加热提取原理

水浴加热提取就是常规的提取方法，将大枣粉放入烧瓶中，加入一定的比例的蒸馏水，把反应液的温度控制在一定范围，持续一段时间，利用热水把大枣粉中的糖分浸泡出来。

1.5.2微波辅助提取原理

微波辅助提取，是指使用适合的溶剂在微波反应器中从天然药用植物、矿物或动物组织中提取各种化学成分的技术和方法，微波能是一种由离子迁移和偶极子转动引起分子运动的非离子化辐射能，在微波电磁场作用下产生瞬时极化，同时迅速生成大量的热能,促使细胞破裂，使细胞液溢出并扩散到溶剂中。

微波萃取具有以下优点：

（1）质量高，可有效地保护中草药中的功能成分；

（2）产量大；（3）取物具有高选择性；（4）省时（30s～10min）；（5）溶剂用量少（较常规方法减少50%～90%）；（6）低耗能,微波萃取是通过偶极子旋转和离子传导两种方式里外同时加热，这种加热方式称为内加热，与外加热方式相比，内加热具有加热速度快、受热体系温度均匀等特点。

和传统的水蒸气蒸馏、索氏抽提等技术比较，微波提取技术可以缩短萃取时间、降低能耗、减少溶剂用量、提高收率和纯度、降低生产成本，不仅具有很高的经济效益，而且有望改变中草药传统的服用方式。

1.5.3超声辅助提取原理

超声波是指频率为20千赫～50兆赫左右的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体介质来进行传播。

超声波在传递过程中存在着的正负压强交变周期，在正相位时，对介质分子产生挤压，增加介质原来的密度；负相位时，介质分子稀疏、离散，介质密度减小。

也就是说，超声波并不能使样品内的分子产生极化，而是在溶剂和样品之间产生声波空化作用，导致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩，从而使固体样品分散，增大样品与萃取溶剂之间的接触面积，提高目标物从固相转移到液相的传质速率。

超声波萃取中药材的优越性，是基于超声波的特殊物理性质。

主要是主要通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固--液萃取分离。

（1）加速介质质点运动。

高于20KHz声波频率的超声波的连续介质（例如水）中传播时，根据惠更斯波动原理，在其传播的波阵面上将引起介质质点（包括药材重要效成分的质点）的运动，使介质质点运动获行巨大的加速度和动能。

质点的加速度经计算一般可达重力加速度的二千倍以上。

由于介质质点将超声波能量作用于药材中药效成分质点上而使之获得巨大的加速度和动能，迅速逸出药材基体而游离于水中。

（2）空化作用。

超声波在液体介质中传播产生特殊的“空化效应”，“空化效应”不断产生无数内部压力达到上千个大气压的微气穴并不断“爆破”产生微观上的强大冲击波作用在中药材上，使其中药材成分物质被“轰击”逸出，并使得药材基体被不断剥蚀，其中不属于植物结构的药效成分不断被分离出来。

加速植物有效成份的浸出提取。

（3）超声波的振动匀化（Sonication）使样品介质内各点受到的作用一致，使整个样品萃取更均匀。

1.6立题背景

大枣是我国传统中“药食同源”的优良补品，具有广泛的应用范围和悠久的历史，其