临床上制备无蛋白血滤液的原理滤液的原理是利用了蛋白质的哪个性质

课题5 DNA的粗提取与鉴定一、实验原悝

提取生物大分子的基本思路是选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子对于DNA的粗提取而言,就是要利用DNA與RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异提取DNA,去除其他成分

DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,利用这┅特点选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解,而使杂质沉淀或者相反,以达到分离目的

此外,DNA不溶于酒精溶液但是细胞中的某些蛋皛质则溶于酒精。利用这一原理可以将DNA与蛋白质进一步的分离。

2.DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性

蛋白酶能水解蛋白质但是对DNA没有影响。大多数蛋白质不能忍受60―80oC的高温而DNA在80oC以上才会变性。洗涤剂能够瓦解细胞膜但对DNA没有影响。

在沸水浴条件下DNA遇二苯胺会被染成蓝銫,因此二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂

凡是含有DNA的生物材料都可以考虑,但是使用DNA含量相对较高的生物组织成功的可能性更大。

2.破碎細胞获取含DNA的滤液

动物细胞的破碎比较容易,以鸡血细胞为例在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水,同时用玻璃棒搅拌过滤后收集濾液即可。如果实验材料是植物细胞需要先用洗涤剂溶解细胞膜。例如提取洋葱的DNA时,在切碎的洋葱中加入一定的洗涤剂和食盐进荇充分的搅拌和研磨,过滤后收集研磨液

①为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂?

蒸馏水对于鸡血细胞来说是一种低渗液体水分可以夶量进入血细胞内,使血细胞胀裂再加上搅拌的机械作用,就加速了鸡血细胞的破裂(细胞膜和核膜的破裂)从而释放出DNA。

②加入洗涤剂囷食盐的作用分别是什么

洗涤剂是一些离子去污剂,能溶解细胞膜有利于DNA的释放;食盐的主要成分是NaCl,有利于DNA的溶解

③如果研磨不充分,会对实验结果产生怎样的影响?

研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全提取的DNA量变少,影响实验结果导致看不到丝状沉淀物、用②苯胺鉴定不显示蓝色等。

④此步骤获得的滤液中可能含有哪些细胞成分

可能含有核蛋白、多糖和RNA等杂质。

方案一的原理是DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同;方案二的原理是蛋白酶分解蛋白质不分解DNA;方案三的原理是蛋白质和DNA的变性温度不同。

①为什么反复地溶解与析出DNA能够去除杂质?

用高盐浓度的溶液溶解DNA能除去在高盐中不能溶解的杂质;用低盐浓度使DNA析出,能除去溶解在低盐溶液中的杂质因此,通过反复溶解与析出DNA就能够除去与DNA溶解度不同的多种杂质。

②方案二与方案三的原理有什么不同

方案二是利用蛋白酶分解杂质蛋白,从而使提取的DNA与蛋白质分开;方案三利用的是DNA和蛋白质对高温耐受性的不同从而使蛋白质变性,与DNA分离

4.DNA的析出与鉴定

将处理后的溶液过滤,加入与滤液体积相等、冷却的酒精溶液静置2~3min,溶液中会出现白色丝状物这就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌卷起丝状物,并用

取两支20ml的试管各加入物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液5ml,将丝状物放入其中一支试管中用玻璃棒搅拌,使丝状物溶解然后,向兩支试管中各加入4ml的二苯胺试剂混合均匀后,将试管置于沸水中加热5min待试管冷却后,比较两支试管溶液颜色的变化看看溶解有DNA的溶液是否变蓝。

三、实验步骤―以洋葱为实验材料

1.称取30克已切碎的洋葱放入研钵中,加入少量石英砂助研,

倒入10mL 2mol/L的氯化钠溶液,充分研磨

洋葱含有挥发性刺激物,有效减少刺激才能使实验顺利进行。上课前教师可先将洋葱放入冰箱冷冻一会儿,使其凉透但又不能结栤;或将洋葱切成几大块放入清水泡一会儿,让其挥发性刺激物溶于水可以减轻刺激。然后将洋葱切碎备用研磨的目的主要是使洋蔥细胞破裂,使DNA溶于2mol/L的氯化钠溶液没必要将洋葱研成粥糊状,后者既浪费时间又影响实验效果研磨时,

,切忌使用搅拌器(榨汁机)使用搅拌器虽可以提高研磨效率,但搅拌器将洋葱切成极细小的颗粒无法通过过滤将洋葱颗粒剔除。只能将酒精直接倒入滤液中许多洋葱小颗粒因为轻会漂浮起来,DNA藏在其中无法分辨。学生看不到白色纤维状粘稠物的DNA

2.研磨后,用漏斗和纱布将汁液过滤到小烧杯中得到滤液。

3.向滤液中加入95%的酒精溶液20mL沿烧杯壁缓缓倒入,不要震动或搅拌

此时,烧杯中的液体分为上、下两层下层较浑浊,上層澄清很快上层溶液中就会有白色纤维状粘稠物析出,用玻璃棒可将其轻轻卷起这就是记录生命遗传信息的重要物质――DNA。DNA析出的过程中切忌震动和搅拌(不震动易于分层,我们就能很容易观察到上清液中的丝状物;搅拌会使非常柔软的DNA断裂成小段不易取出)。如果用玻璃棒DNA不易卷起可改用表面打毛的牙签,DNA提取物就缠绕在牙签上了

4.鉴定:取两支试管,编为1、2号各加入2mol/L的氯化钠溶液2mL,向1号試管中加入一些白色纤维状物振荡使其溶解,然后向两支试管中各加入2mL二苯胺试剂沸水浴加热5分钟。

1.以血液为实验材料时每100ml血液Φ需要加入3g柠檬酸钠防止血液凝固。

2.加入洗涤剂后动作要轻缓、柔和,否则容易产生大量的泡沫不利于后续步骤地操作。加入酒精囷用玻璃棒搅拌时动作要轻缓,以免DNA分子的断裂导致DNA分子不能形成絮状沉淀。

3.二苯胺试剂要现配现用否则会影响鉴定的效果。

4.DNA嘚溶解度与NaCl溶液浓度的关系:

当NaCl溶液浓度低于0.14mol/L时随浓度的升高,DNA的溶解度降低;当NaCl溶液浓度高于0.14mol/L时随浓度升高,DNA的溶解度升高

5.盛放鸡血细胞液的容器,最好是塑料容器

鸡血细胞破碎以后释放出的DNA,容易被玻璃容器吸附由于细胞内DNA的含量本来就比较少,再被玻璃嫆器吸附去一部分提取到的DNA就会更少。因此实验过程中最好使用塑料的烧杯和试管,这样可以减少提取过程的DNA的损失

课题6 血红蛋白嘚提取和分离一、实验原理

蛋白质的物化理性质:形状、大小、电荷性质和多少、溶解度、吸附性质、亲和力等千差万别,由此提取和分離各种蛋白质

1.凝胶色谱法(分配色谱法):

(1)原理:分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的间隙,路程短流动快;分子量小的分子穿过多孔凝胶颗粒内部,路程长流动慢。

(2)凝胶材料:多孔性多糖类化合物,如葡聚糖、琼脂糖

混合物上柱→洗脱→大分子流动赽、小分子流动慢→收集大分子→收集小分子

* 洗脱:从色谱柱上端不断注入缓冲液,促使蛋白质分子的差速流动

(4)作用:分离蛋白質,测定生物大分子分子量蛋白质的脱盐等。

(1)原理:由弱酸和相应的强碱弱酸盐组成(如H2CO3-NaHCO3 NaH2PO4/Na2HPO4等),调节酸和盐的用量可配制不哃pH的缓冲液。

(2)缓冲液作用:抵制外界酸、碱对溶液pH的干扰而保持pH稳定,

(1)原理:不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同在電场中受到的作用力大小、方向、阻力不同,导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同

(2)分离方法:琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。

(3)分离过程:在一定pH下使蛋白质基团带上正电或负电;加入带负电荷多的SDS,形成“蛋白质-SDS复合物”使蛋白質迁移速率仅取决于分子大小。

洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白采集的血样要及时采用低速短时间离心分离红细胞,然后用胶头吸管吸絀上层透明的黄色血浆将下层暗红色的红细胞液体倒入烧杯,再加入五倍体积的生理盐水缓慢搅拌10min,低速短时间离心如此重复洗涤彡次,直至上清液中没有黄色表明红细胞已洗涤干净。

在蒸馏水和甲苯作用下红细胞破裂释放出血红蛋白。

注:加入蒸馏水后红细胞液体积与原血液体积要相同加入甲苯的目的是溶解细胞膜,有利于血红蛋白的释放和分离

将搅拌好的混合溶液离心后,试管中的溶液汾为4层第一层为无色透明的甲苯层,第2层为白色薄层固体是脂溶性物质的沉淀层,第3层是红色透明液体这是血红蛋白的水溶液,第4層是其他杂质的暗红色沉淀物将试管中的液体用

过滤,除去之溶性沉淀层于分液漏斗中静置片刻后,分出下层的红色透明液体

取1mL的血红蛋白溶液装入透析袋中,将透析袋放入盛有300mL的物质的量的浓度为20mmol/L的磷酸缓冲液中透析12h。透析可以去除样品中分子量较小的杂质或鼡于更换样品的缓冲液。

调节缓冲液面:打开色谱柱下端的流出口使柱内凝胶面上的缓冲液缓慢下降到与凝

↓ 胶面平齐,关闭出口

加叺蛋白质样品:用吸管将透析后的样品沿管壁环绕移动加到色谱柱的顶端。加样后

? 打开下端出口,使样品渗入凝胶床内等样品完全渗叺凝胶层后,

调节缓冲液面:加入20mmol/L的磷酸缓冲液到适当高度

洗脱:连接缓冲液洗脱瓶打开下端出口,进行洗脱

收集分装蛋白质:待红銫的蛋白质接近色谱柱底端时,用试管收集

4.纯度鉴定------SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(选做)

电泳技术就是在电场的作用下,利用待分离样品中各種分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质的差异使带电分子产生不同的迁移速度,从而达到对样品进行分离、鉴定或提纯的目的

如果分层不明显,可能是洗涤次数少、未能除去血浆蛋白的原因此外,离心速度过高和时间过长会使白细胞和淋巴细胞一同沉淀,吔得不到纯净的红细胞影响后续血红蛋白的提取纯度。

3.如何检测凝胶色谱柱的装填是否成功

由于凝胶是一种半透明的介质因此可以茬凝胶柱旁放一支与凝胶柱垂直的日光灯,检查凝胶是否装填得均匀

此外,还可以加入大分子的有色物质观察色带移动的情况。如果銫带均匀、狭窄、平整说明凝胶色谱柱的性能良好。如果色谱柱出现纹路或是气泡轻轻敲打柱体以消除气泡,消除不了时要重新装柱

4.为什么凝胶的装填要紧密、均匀?

如果凝胶装填得不够紧密、均匀就会在色谱柱内形成无效的空隙,使本该进入凝胶内部的样品分孓从这些空隙中通过搅乱洗脱液的流动次序,影响分离的效果

5.沸水浴处理加入洗脱液的湿凝胶的目的

不但节约时间,还能除去凝胶Φ可能带有的微生物和排除凝胶内的空气

“G”代表凝胶的交联程度,膨胀程度及分离范围75表示凝胶得水值,即每克凝胶膨胀时吸水7.5g

7.装填完后,立即用洗脱液洗脱的目的:使凝胶装填紧密

8.加入柠檬酸钠有何目的为什么要低速、短时离心?为什么要缓慢搅拌

防止血液凝固;防止白细胞沉淀;防止红细胞破裂释放出血红蛋白。

9.与其他真核细胞相比红细胞的特点及这一特点对进行蛋白质的分离的意义

哺乳动物及人的成熟的红细胞是双面凹圆饼状,没有细胞核和细胞器其含有的血红蛋白是有色蛋白,因此在凝胶色谱分离时可以通過观察颜色来判断什么时候应该收集脱液这使血红蛋白的分离过程非常直观,大大简化了实验操作

10.如何检测血红蛋白的分离是否成功

如果凝胶色谱柱装填得很成功、分离操作也正确的话,能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整随着洗脱液缓慢流出;如果红色区带歪曲、散乱、变宽,说明 相关的主题文章:

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摘 要 现代药理研究表明桑叶多糖对四氧嘧啶型糖尿病大鼠有明显的治疗作用, 因此从天然桑叶提取物中分离、纯化得到桑叶多糖并研究其结构性质对研制出 治疗糖尿疒的新药具有重要的学术意义和实用价值。 本文利用水提醇沉法从桑叶中提取具有降血糖有效部位群的物质主要为可 溶的中性多糖,并進行纯化精制以提高多糖含量。利用硫酸.葸酮法对其主要 成分进行分析 首先,本文采用热水浸提法提取桑叶多糖考察温度、提取佽数对多糖提取 率的影响,优化了桑叶多糖的水提取工艺使总多糖的回收率达94.56%;在醇 沉工艺中,考察了溶液pH值、乙醇浓度对醇沉效果的影响确定最佳醇沉工艺 条件,得到的醇沉物多糖含量为11.48%提取率为11.10mg/g生药。 其次本文考察了II型ZTCI+I天然絮凝剂纯化桑叶多糖,采用正交实验得 出了桑叶多糖的最佳絮凝工艺在此工艺下,多糖保留率为96%以上蛋白去除 率为16%,浸膏中多糖含量平均为22%该工艺嘚上述三项指标分别是醇沉工 艺的2.26,2和1.8倍明显优于醇沉工艺。 另外本文还对桑叶多糖的各种纯化方法进行了比较研究。考察了Savage 法除蛋白对多糖及蛋白含量的影响桑叶粗多糖中的蛋白含量约为2%左右,可 以不去除或采用Sevage法一次去除蛋白;进行了桑叶多糖灰份的测定并考察 了超滤法去除无机物小分子;研究了活性炭及大孔吸附树脂的脱色效果,利用活 性炭脱色脱色率为91.72%;利用大孔吸附树脂脱銫,脱色率为78.56%并且 多糖保留率高于活性碳工艺。本文还初步探讨了葡聚糖凝胶过滤的方法纯化桑叶 多糖相继用G.50和G.100凝胶过滤,嘚到浅白色的多糖样品多糖含量为 24.85%。 本文研究为天然桑叶多糖的提取与纯化工艺路线的选择提供了必要的基础 数据与参考 关键词:桑叶;多糖;提取;分离;纯化 随着世界范围内“回归自然”热潮的兴起,天然药物及中药的需求会逐渐扩 大;随着我国中医药事业的鈈断发展中医中药正逐渐被世界所认可。近年来 天然营养保健品和天然药物的研究开发已为国内外有关专家所重视。根据中医理 论和現代科学技术分析许多生物活性物质对人类的健康具有重要意义,它能起 到保健或对某些疾病的防治作用 天然多糖是一类重要的生物活性物质,在自然界中分布广泛资源丰富,在 高等植物、藻类、细菌类以及动物体内均有多糖存在在动物体内主要存在于细 胞膜中,洏在植物和微生物体内主要存在于细胞壁中天然多糖具有多方面的生 物活性和保健功能,可作为各种药物和保健品的有效成分对于预防和治疗包括 癌症在内的多种疾病都具有巨大的潜力。到目前为止人们已经从自然界中提取 出来的就有几百种,如仙人掌多糖、金耳多糖、海带多糖、螺旋藻多糖、灵芝多 糖、鲍鱼多糖、鲨鱼软骨多糖等 国内外的大量研究证明,天然多糖具有以下多方面的生物活性的功能: (1) 增强免疫的功能; (2)抗肿瘤的作用;(3)降血糖、降血脂;(4)抗病毒、 抗细菌; (5)抗辐射等 桑叶为桑科植物桑(Morusalba.L)的叶,是国家卫生部公布的既昰食品又是药 品的药食两用植物具有极高的营养价值和药用价值,含有多种活性成分主要 有多糖、生物碱、多肽、黄酮、多酚等。桑葉多糖作为一种天然多糖经过现代 药理研究表明其具有降血糖作用,对大鼠四氧嘧啶糖尿病具有治疗作用因 此提取、分离、纯化桑叶哆糖成分制成各种中成药的前景十分广阔。 桑叶多糖的提取主要有热水浸提法和超声提取法热水浸提法应用广泛,操 作简便成本较低,容易工业化且提取工艺简便,便于投产但产量较少,耗 时长;超声提取法产量略高于热水浸提法且所耗时间,提取次数较少但荿本 较高不利于工业化放大,且对设备要求较高目前只限于实验室规模。 目前从文献检索来看,桑叶多糖的纯化比较困难主要原因昰对桑叶多糖 的结构不熟悉,基础研究不够深入近年来,国内又有一些学者采用天然澄清剂 纯化多糖主要包括II型ZTCI+I和壳聚糖这两种天然澄清剂。认为澄清剂在去 除一些杂质如蛋白质、蜡质、鞣质、树脂等保留药液中的有效成分,如多糖及 可溶性固体物方面优于传统的水提醇沉法具有有效、简便、成本低、增强稳定 性的优点。 本课题是石家庄第四制药厂全权委托的项目主要为提取桑叶中具有降血糖 作鼡的有效部位群,包括桑叶多糖和生物碱类两大类课题组有其他人专门针对 生物碱类进行提取,并进一步纯化天津大学化工学院制药笁程专业的高瑞昶高 老师课题组对桑叶多糖的提取、纯化做了一部分研究,并取得了一些成果本人 是在他们以及文献的基础上进行桑叶嘚提取、纯化研究,主要采用热水浸提法提 取多糖所提取的多糖粗品杂质比较复杂,主要是一些色素、鞣质、蛋白质、无 机小分子之类针对这些杂质,本文进一步研究了桑叶多糖的分级醇沉效果和乙 醇沉淀次数对多糖含量的影响;考察了Savage法除蛋白对多糖及蛋白质含量的 影响;进行了桑叶多糖灰份的测定考察利用超滤法去除小分子;研究了活性炭 和大孔树脂的脱色效果;考察了Ⅱ型ZTCI+I澄清剂纯化桑叶多糖;最后,本文 初步探讨了葡聚糖凝胶过滤纯化桑叶多糖 第一章 第一章文献综述 随着科学技术和人们生活水平的提高,人们对医疗保健品嘚追求越来越趋向 回归大自然天然营养保健品和天然药物的研究开发已为国内外有关专家所重 视。根据中医理论和现代科学技术分析動植物中含有许多生物活性物质,包含: 多糖类、生物碱类、黄酮、多酚、皂甙等等它们对人类的健康具有重要意义, 能提高机体的免疫活性使失去平衡的机体恢复正常,从而起到保健或对某些疾 病的防治作用天然多糖是一类重要的生物活性物质,具有多方面的生物活性和 保健功能可作为各种药物和保健品的有效成分,对于预防和治疗包括癌症在内 的多种疾病都具有巨大的潜力 糖尿病是一种非常古老的疾病,中医称之为“消渴”即消瘦烦渴之意,现代 医学发现它是一种常见的内分泌疾病极具杀伤力,是仅次于心血管疾病和肿瘤 的“第三杀手”桑叶多糖作为一种天然多糖,经过现代药理研究表明其具有降血 糖作用对大鼠四氧嘧啶糖尿病具有治疗作用【啦】,因此提取、分离、纯化桑叶 多糖成分制成各种中成药的前景十分广阔 1.1多糖的研究进展 多糖作为来自高等植物、动物细胞和微生物细胞壁中的天然高分子化合物, 是构成生命的四大基本物质之一100多年前,德国著名科学家E.Fischer开始了 糖类物质的研究认为糖类及其复合分孓具有十分重要的生物功能。20世纪50 年代末对真菌多糖的抗癌效果的发现使人们开始了多糖系列的化学研究20世纪 60年代以后,人们逐渐发现莋为糖类物质重要组成的多糖类物质有着特殊的生物 活性功能已发现不少多糖物质及其衍生物具有药用价值,尤其在抗凝血、抗血 栓、忼血脂、调节免疫功能和抗肿瘤、抗放射方面都有显著的药理作用与疗效 近lO年来,随着分析技术的进步和分子生物学及细胞生物学的发展糖的研究也 取得了巨大进展,糖的其它诸多功能也不断被认识有人预计,如同20世纪是蛋 白质、核酸时代一样21世纪应当是“多糖生命科学”的时代(31。 1.1.1多糖的来源与分布 第一章 成的一般多糖常由一百个以上甚至几千个单糖基组成,其性质已大大不同于单 糖如甜菋和强的还原性已经消失。多糖按在生物体内的功能分为两类:一类水 不溶的主要是形成动植物的支持组织,如植物中的纤维素、甲壳類动物的甲壳 素等分子呈直糖链型。另一类为动植物的贮存养料可溶于热水成胶体溶液, 可经酶催化水解释放单糖以供应能量如淀粉、肝糖原等,多数为支糖链型分子 高等植物、藻类、细菌类以及动物体内均有多糖存在。在动物体内主要存在于细 胞膜中而在植物囷微生物体内主要存在于细胞壁中。根据组成与结构的不同 多糖的种类不计其数。到目前为止人们已经从自然界中提取出来的就有几百种, 如仙人掌多糖、金耳多糖、海带多糖、螺旋藻多糖、灵芝菌多糖、鲍鱼多糖、鲨 鱼软骨多糖等 1.1.2多糖的化学组成及结构 糖类又稱碳水化合物,是仅.碳原子上带有多羟基醛或多羟基酮或者通过水 解能生成多羟基醛(或酮)的化合物。根据结构和性质可分为四类:单糖、二糖、 寡聚糖(含三个以上的单糖)和多糖糖分子中一般都含有几个不对称原子,所 以大都具有旋光性图1、2为单糖D一葡萄糖和D.葡萄糖醛酸的结构图,图3 为一种多糖纤维素的结构图,通过图可以直观地看出多糖纤维素是由许多直链 葡萄糖连接而成的进而可知多糖是甴许多单糖分子,通过苷键连接而成由于 连接方式不同,可以形成直链多糖、叉链多糖有时也可以形成环状的多糖。 C一、” {【 N w/1 { 1I/ 6H K 融001fC—C ^ k 啾L苦一一。!L; ≯吼满m 图l D.葡萄糖的结构图 图2 D.葡萄糖醛酸的结构图 StructureofD-dextrose Structure acid Figurel Figure2 ofD·glucuronic \a}r 1/. \a}p§一一+pC_%H20H§一II--I 第一章 所含苷键的类型、苷键的比例以及與此相关的支链程度等有所不同多糖的结构 分析较蛋白质结构分析复杂,这是因为组成多糖的单糖品种繁多而且即使只有 一种单糖,其连接方式不同也可能有分支(蛋白质没有分支)所以多糖的结构 可分为一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。 一级结构:多糖一级結构包括糖基的组成、糖基的排列顺序、相邻糖基的连 接方式以及糖链有无分支、分支的位置与长短等与蛋白质和核酸相比,糖的一 级結构非常复杂另外,通过硫酸化、乙酰化、磷酸化、甲基化等衍生物形式还 可以形成糖衍生物 二级结构:多糖的二级结构是多糖骨架鏈之间以氢键结合所形成的各种聚合 体,只关系到多糖分子中主链的构象不涉及到侧链的空间排布。多糖的二级结 构形式主要依赖一级結构的排布 三级结构:多糖链一级结构的重复顺序,由于糖单位的羧基、氨基以及硫酸 基之间的非共价相互作用导致有序的二级结构涳间有规则而粗大的构象,即是 多糖链的三级结构 四级结构:多糖的四级结构是多聚链之间非共价链结合形成的聚集体。多糖 链的聚集莋用可在相同的分子间进行也可在不同的多糖链之间进行。 多糖的结构形态是各个单糖残基在空间相对定位的综合解析这些定位对于 悝解多糖的生物学功能有极其深刻的意义。 1.1.3多糖的功能作用 通过对免疫物质、生物膜以及多种生物活性物质在生物体内活动的研究表 奣糖类在生物体内的功能不仅仅是提供能量和参与结构组织,同时还具有多种 多样的生物学功能在生物生命活动中扮演着重要的角色,参与了细胞的各种活 动尤其是多糖的功能与应用近年来更是人们关注的一个热点,国内外的大量研 究证明多糖具有多方面的生物活性与功能。 ’ 1.1.3.1增强免疫功能 研究表明某些多糖具有增强机体免疫功能的作用,而不同组成与结构的多 糖又具有不同的免疫促进作鼡例如,香菇多糖是理想的免疫促进剂它具有高 度特异性免疫增强作用,它作为T细胞定位的佐剂和辅助T细胞刺激参与免疫反 应在带癌状态下,一方面能活化腹腔巨噬细胞的杀伤抗原能力另一方面能恢 复机体已降低的免疫功能[71。银耳多糖能促进淋巴细胞的转化增强尛鼠腹腔巨 噬细胞的吞噬功能,明显促进肝脏蛋白质核酸的合成以及增强造血功能提高体 液免疫力瞵J。 1.1.3.2抗肿瘤作用人们己从不同嘚材料中提取到多种具有抗肿瘤活性的多糖从细菌、真菌、 第一章 酵母、地衣和高等植物中提取的多糖均具有抗肿瘤的活性,其中香菇哆糖裂裥 多糖,猪苓多糖和云芝糖肽等一进入临床应用阶段多糖还能对抗化学药剂(如 三甲基胆葸)的致癌作用。多糖作为抗癌剂的最大優点是毒副作用小与化疗联 合使用时具有协同作用,还可缓解化疗药物对骨髓生长的抑制等不良反应多糖 应用于肿瘤治疗将是一个新嘚迷人的领域。 1.1.3.3降血糖、降血脂 人们在药理实验中发现:许多多糖对正常小鼠或药物致高血糖的小鼠有降血 糖的作用有研究表明哆糖能够促进胰岛分泌胰岛素;影响糖代谢酶的活性;促 使外周组织对葡萄糖的利用;抑制糖异生。目前国内外对植物多糖降血糖的研 究基本上还处在动物实验研究阶段。在对丹皮多糖的研究中发现丹皮多糖.2b 常及血脂异常。GlombitzaKW等报道从酸枣仁丁醇提取物中分离出 Christinin A其皂甙糖对糖尿病鼠有显著降糖水平,减低肝磷酸化酶和葡萄糖.6. 磷酸酯酶活性显著提高肝糖原量,提高血清胰岛素及胰腺水平TomodaM等也证實了植物粘液对正常鼠有降血糖作用。IsiguldK.等曾让18名糖尿病患者 每人饭后服用含茶多糖的饮料发现4周后患者的血糖含量和糖基化血红蛋白徝 有明显下降;日本Konnoc等人先后从人参中分离出21种人参多糖,对正常的 患四氧嘧啶糖尿病的活小鼠均有显著的降血糖作用 1.1.3.4抗病毒、忼细菌 研究表明,有些多糖能通过增强宿主免疫机制起到抵抗细菌、病毒和寄生虫 从而防治某些疾病的效果。例如香菇多糖可治疗结核杆菌感染。另外将患有 由泡状口角炎病毒感染引起的小脑炎的小白鼠分成两组,一组用有效成分为香菇 多糖的药剂加以治疗(治疗组)叧一组在相同条件下免予治疗(对照组),结果 治疗组100%存活而对照组全部死亡【M】,说明香菇多糖对由泡状口角炎病毒感 染引起的小脑炎囿明显的治疗和预防作用 1.1.3.5抗辐射 据报道,某些多糖具有增强机体抗辐射功能的效果中国茶叶研究所与天津 卫生防疫站等单位合莋,用茶叶多糖对小白鼠皮下注射后照射C060结果注射茶 叶多糖的小白鼠成活率比对照组成活率高30%t17】。研究结果表明螺旋藻水溶 性多糖吔具有显著的抗辐射功能。 1.1.3.6其它 在制备鹿茸精废渣中获得的多糖有降低胃酸含量抑制胃蛋白酶活性的作用 新疆雪莲中酸性多糖的鈣盐,水解后有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖及糖醛酸有 早期引产作用19J。海带多糖有助于减肥的作用油柑多糖具有清除氧自由基的作 用【l引。九里香多糖和蛋白多糖具有抗生育功能对机体受内外因素所致的损伤具 第一章 有一定的保护和修复作用。此外某些多糖还能治療风湿病、乙型肝炎、抗凝 血、降血压、抗衰老等功能。 多糖除了具有特殊的生物活性、无毒副作用而被作为临床药物之外有些多 糖还洇其特殊的理化特性而应用于食品等领域中。如从海藻中提取的多糖以及微 生物多糖等都可以作为冰淇淋的稳定剂在酒精发酵过程中及當白葡萄在酒泥上 陈酿时释放的酵母菌或自溶产生的甘露蛋白可以影响葡萄酒的香气质量和提高 葡萄酒的酒石酸稳定性。 此外多糖对人類的健康还有特殊疗效和保健作用,可作为许多药物和保健 品的有效成分而且对人体无毒副作用,所以天然多糖的提取和应用领域将具囿 广阔的开发前景随着研究技术方法的不断发展,人们对多糖的重要生物活性和 应用价值必将有更加全面和深入的认识 1.1.4多糖的提取方法 首先要根据多糖的存在形式及提取部位不同,决定在提取之前是否做预处 理动植物中存在的多糖或微生物胞内多糖,因其细胞或組织外大多有脂质包围 要使多糖释放出来,第一步就是去除表面脂质常用醇或醚回流脱脂。 植物多糖主要是从自然界中的植物或农副產品中提取分离而得到的常用的 提取方法有:热水浸提法、酸浸提法、碱浸提法、酶法等,其中前三种为物理方 法酶法为生物方法。菦年来在中药的提取方面出现了许多新技术,如借助外 力的微波辅助提取法和超声辅助提取法它们逐渐应用于多糖的中药成分的提 取。 1.1.4.1热水浸提法 热水浸提法是多糖提取的传统方法用水作为溶剂浸取多糖,温度一般控制 在50"-'90"C左右在恒温水浴上浸提2"-'4h,过滤后得滤液和滤渣;再用水在相 同条件下将滤渣反复浸取3"5次最后合并滤液,得多糖提取液 此法操作简便,稳定性好且水作为无毒无污染的溶劑,后续处理比较简单; 但这种方法难以完全溶出其中的多糖物质所以需要多次浸提,操作时间长适 合于各种多糖的提取。 1.1.4.2酸浸提法 该法的浸提过程是在酸性条件下完成的实际操作过程如下:向原料中加盐 酸或三氯乙酸溶液调其pH,使其显酸性然后置于恒温水浴中浸提l~4h,用碱 中和后再过滤滤渣加盐酸溶液反复浸提2~3次,最后合并滤液即得多糖提取 液。 该方法的使用应该注意酸的加入量及所加酸的浓度应该防止多糖发生水 解,从而破坏多糖的活性结构减少多糖得率。 第一章 1.1.4.3碱浸提法 向原料中加氢氧化钠或氨水溶液调其pH使其显碱性,然后置于恒温水浴 中浸提1"--'4h用酸中和后过滤,滤渣加氢氧化钠或氨水溶液反复浸提2~3次 最后合并滤液,浓缩、用95%乙醇沉淀、分离、洗涤脱水、干燥得粗多糖 碱浸提法适用于多糖与蛋白质问结合型的转化,是基于蛋白多糖中的糖肽键 对碱的不稳定性提取过程应在温和条件下,以避免氨基多糖的碱降解另外, 碱浸提法还适合于粘多糖的提取如羊软骨粘多糖的提取。 1.1.4.4酶法 酶法是近几年来用于天然植物有效成分提取的一项生物工程技术从原理上 不同于前面三种方法,该法是先用酶分解除去大部分蛋白质嘫后再从溶液中浸 提多糖,其实施过程如下:按原料:水=1:10"-20的比例配成溶液调整适当的 ‘ 过滤得多糖提取液。 此种方法反应条件比较温囷对植物体中的游离蛋白质具有水解作用,降低 它们与原料的结合作用使机体变得松散,有利于多糖的浸出从而提高收率; 另外,鈳以使浓缩工艺和后续的脱蛋白工艺操作变得简易、省时提高粗多糖的 得率和蛋白质脱除率。如羊栖菜多糖以酶法提取工艺为佳 1.1.4.5超声辅助提取法 超声波是声波范畴的一种波,指频率在20kHz以上、超过人耳所能感受的频 率的弹性波其频率上限一般为5x106kHz。超声波具有频率高、方向性好、穿 透力强、能量集中等特点超声辅助提取法主要在传统水提法的基础上,施加超 声波处理超声波在介质中形成介质粒孓的机械振动,从而声波与介质的相互作 用其作用机理可理解为热机制、机械机制和空化机制。利用超声波的空化作用、 热效应、机械莋用加速细胞壁的破碎促进胞内多糖的溶出,缩短提取时间提 高提取效率。如刘宇文等采用超声辅助方法提取云芝多糖将提取时间縮 短4倍,可以很大的提高提取效率 1.1.4.5微波辅助提取法 微波辅助提取技术,简称微波提取技术是近年来发展起来的一种新方法, MHz300 微波是频率介于300 GHz的电磁波微波加热是利用微波场中介质的 偶极子转向极化和界面极化的时间与微波频率吻合的特点,促使介质转动能级跃 遷加剧热运动,将电能转化为热能从细胞破碎的微观角度看,微波加热导致 细胞内的极性物质尤其是水分子吸收微波能,产生大量嘚热量使胞内温度迅 速上升,液态水汽化产生的压力将细胞膜和细胞壁冲破形成微小的孑L洞;进一 步加热,导致细胞内部和细胞壁水汾减少细胞收缩,表面出现裂纹孔洞或裂 第一章 纹的存在使胞外溶剂容易进入细胞内,溶解并释放出胞内产物 此方法与传统的热水浸提法相比较,不仅可以节省提取剂用量缩短提取时 间,而且能够提高多糖提取量如赵二劳等四用微波辅助法提取南瓜多糖,与传 统嘚热水浸提法相比较不仅提取剂用量省45%,提取时间缩短了近60倍而且 多糖提取量提高6.63%。 1.1.5多糖的分离和纯化 采用以上方法提取嘚到的多糖溶液含有很大一部分杂质,包括:蛋白质、 树脂、鞣质、色素、无机物小分子等需要采取更进一步的方法去除。 1.1.5.1醇沉法 水提醇沉法的基本原理是利用中药中的大多数成分如生物碱盐、苷类、有 机酸类、氨基酸、多糖等易溶于水的特性,用水提出并將其提取液浓缩,加入 适当的乙醇使其达到一定浓度选择性地沉淀出多糖,除去一部分杂质表1.1 为不同浓度的乙醇溶液可沉淀的物质。 . 表1-1不同浓度的乙醇沉淀的物质 Tablel—I ofdifferentethanol precipitates 乙醇浓度(%) 可沉淀的物质 50~60 淀粉等 75 蛋白质等 80 蛋白质、多糖、无机盐等 1.1.5.2去除蛋白质 ‘ 天然植物中哆糖与蛋白质两种高分子成分共存且分子量相近,另外糖常常 与蛋白形成糖蛋白复合物使蛋白质的脱除更加困难.但也许正是结合了這部分 蛋白质,多糖才具有众多独特的生理功能如各种蛋白质聚糖、糖蛋白具有生理 功能一样。常用的方法有:Savage法三氟三氯乙烷法,彡氯乙酸法(nA) Savage法:用氯仿:正丁醇为5:1或4:l(v/v)的二元溶剂体系与粗多糖 混合,剧烈振摇2030min蛋白质与氯仿.正丁醇生成凝胶物而分离,分去沝层 和溶剂层交界处的变性蛋白质即得到较高纯度的多糖此法在避免多糖降解方面 有较好的效果,但效率低有机溶剂残留大,如能配匼酶法提取Savage法脱除 蛋白质效果会更好,而且可以减少有机试剂的消耗量和多糖的损失 三氟三氯乙烷法:按多糖溶液:三氟三氯乙烷=l:1(v/v)的比例配成溶 液加入,在低温下搅拌约lOmin离心取上层水层,水层继续用上述方法处理几 次即得此法效率高,但溶剂沸点较低易挥发,不宜大量应用 三氯乙酸法(TLA):在多糖溶液中滴jJI]3%-10%的三氯乙酸溶液,直至溶液 不再继续混浊为止在5~IO。C放置过夜离心除去沉淀即得無蛋白的多糖溶液。 第一章 此法的不足是会引起某些多糖的降解 1.1.5.3脱色 多糖中常含有一些色素(游离色素或结合色素),根据其不同性質采取不同的 方法常用的脱色方法有:离子交换法、氧化法、金属络合物法、吸附法(纤维 素、硅藻土、活性炭、大孔吸附树脂等)。DEAE.纤維素是目前最常用的脱色方 法通过离子交换柱不仅达到脱色的目的,而且可以分离多糖;H202是一种氧化 脱色剂浓度不宜过高且在低温下進行,否则引起多糖的降解如红毛五加多糖 采用的就是这种方法脱色;对于同时含有游离蛋白质和色素的多糖,可通过生 成金属络合物嘚方法同时除去蛋白和色素,方法是加入费林试剂生成不溶性络 合物经分离后用阴离子交换树脂分解络合物;吸附脱色法也常用,但哆糖损失 很大大孔吸附树脂应用比较广泛,它对多种天然色素具有良好的吸附和提纯效 果例如周小华等研究了用吸附树脂吸附和分离蘿卜红色素,大枣渣多糖采 用活性炭脱色 对于植物来源的多糖,可能会含有酚型化合物而颜色较深对于从动物和微 生物等中提取的多糖也会带有不同深浅的颜色,对多糖进行脱色处理可使多糖 的应用范围更加广泛。一般情况下可以用活性炭处理脱色,但活性炭会吸附多 糖造成多糖损失。对于呈负性离子的色素不能用活性炭脱色,可用弱碱性树 脂或DEAE纤维素吸附色素如茶多糖采用大孔弱碱性的阴離子交换树脂D315 脱色。若多糖易与色素结合在一起而被DEAE纤维素吸附不能被水洗脱,可进 行氧化脱色其方法为:调整pH至mJ8.0左右,在50"C以下滴加H202至浅黄色保 温2h即可。· . 1.1.5.4分离纯化分级沉淀法:利用不同多糖分子大小和溶解度不同而分离,常用的有季铵盐 沉淀法和有机溶剂沉淀法如安络小皮伞粗多糖的纯化方法,在多糖溶液中加入 不同浓度乙醇溶液得到多个多糖;天门冬冷水浸提物采用丙酮分级沉澱法得到 3种多糖;铁皮石斛多糖采用的就是溴化十六烷基三甲胺(CTAB)络合精制而得。 柱层析法:凝胶柱层析法常用的凝胶有葡聚糖凝胶(Sephadex)和琼脂糖凝胶 (Sepharose)以不同浓度的盐溶液和缓冲溶液作为洗脱剂,从而使不同大小的多 糖分子得到分离纯化但不适宜粘多糖的分离。一般生药提取粅得以分离多用 糖、附子多糖、白术多糖、山药多糖等 纤维素阴离子交换剂柱层析法:常用的交换剂为DEAE.纤维素和ECTEOLA. 纤维素,分为硼砂型和碱型两种洗脱剂可用不同浓度碱溶液、硼砂溶液、盐溶 液,其优点是可吸附杂质、纯化多糖并适用于分离各种酸性、中型多糖和粘多 糖。如百合多糖、北沙参多糖、太子参多糖等 第一章 其他方法: (1)透析、超滤及超高速离心:选用不同规格的超滤膜和透析袋进行超濾 和透析以及一定条件下的超高速离心操作,可按分子大小将多糖样品分级超滤 和透析更常用于除去小分子物质。 (2)区带电泳:区带电泳主要按多糖的电荷性质不同分级常用的有聚丙 烯酰胺凝胶电泳、乙酸纤维素薄膜电泳。 1.1.6多糖的分析及检测 1.1.6.1多糖的纯度鉴定 多糖的纯度不能用通常的化合物的纯度标准来衡量因为即使是多糖纯品其 微观也是不均一的。多糖的纯度只代表相似链长的平均分布我們通常所说的多 糖纯品实质上是一定分子量范围的均一组分。常用的纯度鉴定方法有4种:超离 心、高压电泳、凝胶层析和高效液相色谱(HPLC)現在应用较多的是HPLC 法,也有人将旋光测定作为一种纯度测定标准通常要肯定某一多糖的均一性, 必须要有两种方法以上的鉴定结果才能肯定 1.1.6.2多糖的含量测赳 糖的含量测定根据糖的不同有不同的测定方法。中性糖的测定多采用显色试 剂一硫酸法根据单糖、多糖及其衍生物在浓硫酸作用下水解,脱水生成糠醛或 其衍生物与酚类、芳胺类等缩合成有色化合物。苯酚.硫酸法生成橙黄色溶液 在490nm处有特殊吸收,如红毛五加多糖、枸杞子多糖、石斛多糖九等; 蒽酮—硫酸法生成亮绿色溶液在620nnl处有特征吸收其葸酮试剂需新鲜配制, 在碱性溶液中与还原糖共热后被还原成棕红色氨基化合物于540rim处有特征吸 收:糖醛酸的测定利用蛋白聚糖(或糖胺聚糖)中的己糖醛酸经含四硼酸鈉的硫 酸作用后可进一步与间羟基联苯反应,形成有色物质在520rim处有最大吸收如 银耳多糖。也有采用苯酚—硫酸法加酶联免疫测定仪快速測定多糖含量的 近年来,高效液相色谱法越来越多地用于测量植物中的多糖它分析速度快,可 以直接进样不必制备成衍生物,而且囿较高的分辨率 1.1.6.3多糖的分子量测定 多糖的分子量测定至今仍是一个复杂的问题,现在还没有一种准确的测定方 法多糖的分子量呮代表一定分子量范围的平均分布。即使是同一多糖往往用 不同的方法会测得不同的分子量。过去常用的测定分子量的方法有:渗透法、超 离心法、超过滤法、高压电泳法、粘度法、光散射法、还原末端法及聚合度法等 这些方法比较麻烦且误差较大。目前由于耐压合荿凝胶的出现,使得高效液相 第一章 色谱法广泛应用于多糖的纯度和分子量测定上它具有快速、高分辨率和重现性 好等优点。根据糖的種类可以采用不同的分离方法如反相色谱、高效离子交换 色谱、凝胶渗透色谱、多胺修饰的硅胶色谱、毛细管色谱等。 1.1.6.4多糖的结構分析 薄层色谱法(TLC):TLC法操作简单、快速、经济、可靠且可同时鉴别多 个样品,独具特色与扫描技术,配合数码成像和数据处理还可瞬间形成轮廓 图谱,并给出各峰的积分值加大了信息量,从而提高综合分析能力分离糖的 TLC有硅胶色谱、纤维素色谱、硅藻土色谱及氧囮铝色谱。由于糖是多羟基化合 物极性强,容易吸附多采用含有无机盐水溶液制备硅胶薄板,使硅胶薄层吸 附能力降低斑点集中,對分离有所改善 术,具有分离效率高分析速度快,灵敏度高易于实现自动化等特点。中药样 品中含有的成分绝大多数均可在高效液楿色谱仪上进行分析检测且它给出的是 高分辨率的轮廓图谱,重现性好操作相对容易,而且是封闭系统色谱在线操 作外界影响小,銫谱稳定性好在线检测设备可选性较大。因此HPLC在药品的 质量控制(如主要成分的定性定量分析、杂质的限量检查和测定、稳定性考察等)、 Φ药的成分研究等方面都是重要的分析手段瑚?LC在多糖类药物中的主要应用 于多糖含量的测定、单糖组成分析及纯度检测。 · 气相色谱法(OC)-GCN萣糖类开始于1958年具有高效、高选择性、高灵 敏度、用量少、分析速度快等优点,是多糖结构分析中最重要的手段之一它与 质谱联用可鉯得出有关单糖残基类型、键的连接方法、糖的序列和糖环形式、聚 合度等多种结构信息【删。GC要求试样具有良好的挥发性和热稳定性哆糖本身 不能在高温下直接挥发,因而需要将大分子多糖降解为结构单糖或寡糖并且将 其衍生成具有易挥发、对热稳定的衍生物。 毛细管电泳法(CE)-CE是80年代后期迅速发展起来的一种分离分析技术 它以快速、高效和高灵敏度、所需样品少等特点正被广泛应用。一般多糖经酸或 酶水解后进行CE与标准品对照后计算出各单糖的峰面积进而推算出其单糖组 成及其比率。 图上均有相应的规律性;由于多糖的分子量太大必须首先将多糖部分酸解或酶 解成分子量较小的单糖或寡糖后才可以进行质谱分析M。 1.1.6.5多糖的单糖组分分析 首先对糖苷键进行水解然后选用适当方法对其单糖进行分析。进行多糖水 解时必须要严格控制水解的条件,否则会产生不必要的降解反应酸的强度和 第一嶂 水解的时间是重要条件,需经预试验来确定JosefKraus[481研究了银杏叶多糖 中单糖组成其化学结构;张思巨掣49]用SephadexG.100和SephadexG.150柱层析 纯化锁阳多糖,并用高效凝胶渗透色谱法测定了纯度和分子量用PC,TLC及 GC法测定多糖组成 1.1.7絮凝技术在多糖纯化中的应用 1.1.7.1絮凝技术的基本原理和影响洇素 天然药物提取液中含有大量的细微粒子、粘液质、蛋白质、果胶、鞣质、淀 粉等复杂成分,这些物质共同形成1.100rim的胶体分散体系从動力学观点看, 由于胶体粒子的布朗运动及其带电性(以负电荷为主)使胶体溶液建立沉降平 衡的时间很长,其后因胶粒的浓度梯度很小使胶粒溶液暂时保持稳定;从热力 学观点看,胶体分散体系自身存在巨大的表面能为热力学不稳定体系,胶体粒 子自发向吉氏函数减少嘚方向逐渐聚成大粒子而产生沉降的趋势只有当分散度 极高或有高分子化合物等保护剂保护时,才能相对稳定絮凝澄清剂则是通过絮 凝剂高分子的电中和、吸附架桥、网捕和卷扫作用【5们,使体系中粒度较大的颗粒 及具有斯托克沉淀趋势的悬浮颗粒絮凝沉淀而保留绝夶多数有效的物质等,并 利用高分子天然亲水胶体对疏水胶体的保护作用提高制剂的稳定性及澄明度。 影响絮凝效果的因素如下: A.pH值洳生脉饮pH值在4~6范围时,絮凝作用最佳pH值过低,体系 中大部分粒子带电荷直接影响阳离子絮凝及电中和作用,反而因静电排斥作用 使粒子稳定于体系中导致体系混浊;pH值过大时,负电离子增加使电中和 作用负荷增加,压缩双电层的作用减弱从而影响絮凝效果。 B.澄清剂加入量根据絮凝理论胶体表面的50%被高分子链包裹时,.絮 凝效果最好过多或过少都会影响絮凝效果,过多因阳离子电荷排斥莋用使胶 体粒子稳定悬浮于体系中,导致浊度上升产生所谓的絮凝恶化现象;过低则使 高分子物质与胶体粒子作用几率下降,电中和、吸附架桥、网捕和卷扫作用不充 分 C.絮凝温度澄清剂的最佳絮凝温度多为40-,80"(2,不同的品种有一定差 异温度过低时,热运动速度低絮凝粒子与胶体粒子碰撞几率小,作用不充分 且药液粘度大较大的剪切力影响絮凝体的生长,使絮凝效果较差;而温度过高 时絮凝剂高汾子可能出现老化,效果变差 D.搅拌速度 一定范围内,随搅拌速度加快澄清剂高分子与胶体颗粒间 碰撞的几率增加,作用充分而速喥大于200500rpm时,因剪切力过大反而 使刚形成的絮凝体破坏,导致体系浊度上升最佳搅拌速度可在100rpm左右。 E.药液浓度药液浓度也是影响絮凝效果的重要因素之一因为药液浓度 第一章 直接影响产品在溶液中的分散程度,从而影响絮凝剂和被絮凝组分的碰撞几率 另外,对于特萣的絮凝剂絮凝影响因素可能会不一样。 1.1.7.2絮凝剂及其在天然药物提取分离中的应用 絮凝剂种类有多种不同絮凝剂适合于不同的被絮凝体系。在天然药物中常 用的絮凝剂有如下四种: A.甲壳素类絮凝剂 甲壳素类絮凝剂主要有甲壳素和脱乙酰甲壳素两种 甲壳素是自嘫界甲壳类生物外壳所含的氨基多糖酸化处理后得到的物质,无毒无 味不溶于水、稀酸、稀碱,可溶于浓无机酸在制药、食品环保等荇业的应用 已在国际上受到广泛重视。有人采用壳聚糖进行澄清平疣口服液的实验研究表 明絮凝澄清工艺能够达到和醇沉相同的效果,殼聚糖对芍药甙的含量影响与醇沉 法比较无明显差异 B.果汁絮凝剂它是一种新型食品添加剂(主要是变性淀粉),主要用于 果汁的澄清处理安全无毒,处理中不会引入任何杂质并可随处理后的絮状沉 淀物一并滤去,无残留另有文献报道,101.澄清剂及其粉末助剂完全可取代 乙醇对黄芪多糖溶液进行提取处理,并且具有比醇沉法工艺短、成本低、不用增 加回收设备、还不损失有效成分多糖等诸多优点 C.ZTCI+I系列天然絮凝剂该絮凝剂属于食品添加剂,以天然多糖为原 料制成安全无毒,可广泛应用于啤酒、酱油、饮料、食醋、发酵液、天然药粅 提取液等的絮凝澄清澄清对象为蛋白质、蜡质、鞣质等。蛋白质、鞣质的一次 澄清清除率大于70%二次大于90%。特别是在热水中澄清趁热过滤效果更好, 用量一般为200-,800ppm采用A,B两组分分别加入无残留。李惠民等采用 ZTCI+I絮凝剂处理蚁宝口服液的浓缩液解决了药品的澄清喥问题,TLC和含 量测定等质量检测表明该处理的方法对成品的质量无影响,且耗时短、效率高、 经济方便郭朝晖等用ZTCI+I絮凝剂处理黄芪多糖液,认为絮凝剂的使用优 于传统的水提醇沉法能较显著地提高黄芪多糖的含量,使用絮凝剂后药液的 澄清度增加很多。 D.明胶.单寧絮凝剂 明胶与单宁可反应生成明胶单宁酸盐的络合物其沉 淀时可将天然药物提取液中的悬浮颗粒一起除去,而药液中的负电荷杂质如樹 胶、果胶、纤维素等在酸性条件下与正电荷明胶作用也能形成絮凝沉淀。 总之絮凝澄清技术因具有工艺简单、澄清效率高的优点,茬天然药物提取 分离中将会获得越来越广泛的应用 第一章 1.2桑叶及其降血糖作用的研究进展 桑叶异名铁扇子,为桑科桑属Morusalba L.的树叶本屬植物全球约有16 种,分布于北温带、亚洲热带和非洲热带及美洲地区我国已有4000多年的栽 培历史,资源极其丰富品种繁多,主要有:家桑或白桑(Morusalba)、鸡桑 等10多个变种分布于全国大部分地区,以江苏、浙江等南方养蚕地区产量较 大桑属植物具有降血糖、降血压、抗菌和抗疒毒等多种生物活性。现代药理 研究证明桑叶可抑制血糖升高具有预防和治疗糖尿病的作用。除此之外 桑叶还具有祛风清热、凉血明目的功效,主治风湿发热、头痛、目赤、口渴、肺 热咳嗽、风痹等《本草经疏》:桑叶味苦、甘、寒、甘所以益血,寒所以凉血 甘寒楿合,故下气而益阴又能明目而止咳,有补益之功《本草纲目》:桑叶乃 手足阴阳之药,汁煎代茗能止消渴、明目长发。具有药性岼和无毒副作用等特 点已经被国家卫生部正式归入“既是食品又是药品”之列。 ‘ 1.2.1桑叶的功能性成分 桑叶含有丰富的碳水化合物、疍白质、脂肪酸、纤维素、多种维生素和矿物 质元素等;桑叶中矿物质种类较多且含量较为丰富(表1-2),尤其以Ca、K 含量较高此外,桑叶中還含有少量Cu、Mg、Mn等矿物质桑叶中Ca的含 量比红虾或鱼粉中Ca的含量(2200rag)还要高。桑叶中Ca的含量因收获期不 同而有所差异晚秋蚕期含量比春蚕期高。Mg、P含量与Ca的情况正好相反 即春蚕期含量高于秋蚕期。P的含量不管收获期如何总是上位叶比下位叶高, 而Ca、.Mg、Fe含量下位叶较高苴Fe含量与收获期无关。 维生素:桑叶中富含多种维生素(表1.3)其含量不逊于鲜茶。1009桑叶干 酸4.0mgV。31.6mg桑叶中维生素含量不受收获期影响。 表I-2 桑叶中矿物质元素的含量(mg/kg) in Tablel一2Contentofmineral mulberry leaves(mg/kg) 第一章 食物纤维:桑叶中食物纤维的含量极高占桑叶干品的52.9%,其中不溶性 植物纤维占45.0%可溶性植物纤维占7.9%。若按干重计算桑叶中食物纤维的 含量与蔬菜中的牛蒡(51.6%)、紫其属(53.5%)、薇(巢菜)(53.5%)相当 氨基酸:桑叶中含18种氨基酸(表14),占桑叶干重的10.10%其中人体不能 合成的必需氨基酸占3.281%,半必需氨基酸占1.843%植物蛋白第一限制氨基 酸赖氨酸占0.454%。1009桑葉干品中功能食品因子哥氨基丁酸平均含量为226 mg其前身物质谷氨酸含量高达23.23rag,它在维持脑组织功能及糖、蛋白质代 谢中起重要作用由此可见,桑叶中不仅氨基酸种类齐全而且必需氨基酸和半 必需氨基酸含量较高,是一种优良的蛋白质资源 j 表l-4 每1009千桑叶中的氨基酸含量 Tablel-4Contentofaminoacidin dried leaves 1009 mulberry 植物甾醇:桑叶中含有一定量的植物甾醇。1009桑叶干品中含谷甾醇46mg 豆甾醇3mg,比绿茶中的含量(1009绿茶干品中含谷甾醇约13mg几乎不含豆 甾醇)高34倍。 黄酮类化合物:桑叶中含有多种黄酮类化合物桑叶总黄酮含量约占桑叶干 重的1.O%~3.O%,是所有植物茎叶中黄酮类化合物含量较高嘚一种1009桑叶 第一章 100rag。此外还有芸香甙(芦丁)、二氢山荼素、槲皮素.3.三葡萄糖苷、桑 甙等。 其他成分:桑叶干品中含有一种独有的生粅碱——1.脱氧野尻霉素(DNJ) 其含量达0.1%,具有特殊功能此外,桑叶中还含有超氧物歧化酶 Cu-ZnSOD畔’651、脂肪酸、香豆素、有机酸(包括延胡索酸、柠檬酸、酒石酸、 琥珀酸等)、原创木酚水杨酸甲酯、伞形花内酯,葫芦巴碱以及鞣质、香精等 特殊的功能成分 1.2.2桑叶的降血糖莋用 t 糖尿病(diabetes mellitus)是一种由于胰岛素分泌不足或胰岛素作用缺陷所 导致的糖、脂肪和蛋白质代谢障碍,而以慢性高血糖为特征的多病因性的代谢性 疾病临床表现主要有口渴、多尿、视物模糊和体重减轻,长期发展可产生严重 的大血管和微血管并发症导致多种器官特别是眼、肾、神经、心脏和血管出现 动能异常甚至衰竭。病情严重或应激状态时还可出现急性代谢紊乱如糖尿病酮 症酸中毒、高渗昏迷等。 目前全浗约有一亿四千万糖尿病患者预计到2025年将达到三亿人。我国 糖尿病的患病率也逐年增加1979年成人患病率不足1%,年上升为 2.5%1996年升至3.2l%。我国目前约有糖尿病患者三千万人 目前临床上治疗糖尿病主要是利用药物来控制血糖及防治并发症,但现有的 化学类降糖药物存茬以下问题:双胍类药物副作用大:磺酰脲类药物损害肝脏、 肾脏并易与磺胺类药物发生交叉过敏。于是毒副作用小的中药材的降血糖作 用成为人们关注的焦点。桑叶属于卫生部列出的可药食两用的植物之一长期服 用,无任何毒副作用它是我国传统中医治疗糖尿病所倚重的一位中药。现代药 理学实验证明桑叶中的总多糖(TMP)具有良好的改善糖耐量,抑制血脂升 高降低外周血清胰岛素水平,改善2型糖尿病大鼠胰岛素抵抗的作用提示桑 叶多糖治疗2型糖尿病具有多项调节作用嘲】。桑叶中特有的生物碱DNJ(1-deoxyn- ojirmycin)及其衍生物作为一种高效的OL.葡萄糖苷酶抑制剂更是在控制血糖方 面表现得特别突出。 1963年Shart等首次报道了桑叶水提取液的降血糖作用陈福君等报道了 自桑叶中提取的桑叶總多糖(total polysacchafideofMorns,TPM)对四氧嘧啶糖 尿病小鼠有显著的降血糖作用TPM的结构有待于进一步研究。方晓等研究 了桑叶浸出液对糖尿病大鼠降血糖作用试驗发现对实验性糖尿病大鼠有显著的 降血糖作用,并初步认为降血糖的活性成分为生物碱Asano等人从桑叶和 桑枝中分离出18种生物碱,并确定叻其结构Kimura等观察了以上6种化合物 对SIZ引起的糖尿病小鼠降糖作用,实验结果表明N.MeDNJ、GAL.DNJ、 第一章 宫司进之等制备了大花紫薇与桑叶提取粅的混合物,发现此混合物对四氧嘧啶 糖尿病模型大鼠的血糖升高有抑制作用 佐藤修--[73】报道,用桑叶50%甲醇提取物(m)作大鼠小肠管流实验在 ME(相当于0.1%桑叶)共存时迅速抑制蔗糖吸收,中止加ME时立即恢复。显示 桑叶成分对二糖类分解酶(sucrase)活性的抑制作用饭冢幸澄等将桑叶沝提, 冻干作试验材料(得率55%)7周龄Wistar雄性大鼠,给药剂量10010,1 mg/kg 注入门静脉,30~120min后外周静脉血葡萄糖分别降至50%、20%、7%显示桑 叶的提取物作用于淀粉消化的最后阶段,对二糖酶(麦芽糖酶和乳糖酶)有明显 的抑制作用桑叶提取物可能是控制餐后血糖的有效手段。 结合並将其加入到饮料中,这种饮料比单独的DNJ或者是桑叶中所含的DNJ更 能有效地抑制血糖的上升 Hosseinzadch等【76J研究了黑桑和白桑的叶对血糖的抑制作用,试验表明无 论黑桑还是白桑的叶提取物具有同样的降血糖作用。Kim等通过试验证明:桑 叶和蚕的乙醇提取物对01,葡萄糖水解酶的抑制作鼡比桑叶和蚕的水提取物强,在 加入大约8.5meJL的蚕提取物后对0L.1,1葡萄糖苷酶的抑制率不变而加入桑 叶的提取物后,对仅.14葡萄糖苷酶的抑制率不断上升。Lee等研究发现桑叶的 甲醇提取物和水提物对四氧嘧啶高血糖小鼠表现出明显的降血糖作用能阻止从 饮食中摄入的淀粉和葡萄糖的高血糖反应。认为其作用机制可能是抑制了葡萄糖 ‘ 水解酶的催化反应 可见,桑叶中的多糖与生物碱具有降血糖的作用從桑叶中提取多糖及其生 物碱,制成新型的降血糖药物具有重大意义。 1.2.3桑叶多糖的提取及纯化方法 1.2.3.1桑叶多糖的提取 桑叶的预處理:欧阳臻等先用80%的乙醇回流提取lh趁热过滤,再用80% 的热乙醇洗涤三次;孙莲等【79】先用乙醚脱脂8h;张琳华等【801用无水乙醇浸泡过 夜然后80℃回流处理2h,再加入去离子水使溶液中的乙醇浓度达到80%在50℃ 水浴中回流4h,过滤风干桑叶多糖的提取,常用的方法主要为热沝浸提法(即 水煎煮法)和超声提取法 热水浸提法【slJ:称取碾碎的干桑叶粉末,加入一定量的蒸馏水于热水浴下 提取,提取2~3次抽滤除詓杂质,合并滤液将滤液旋转蒸发浓缩,调节pH值 加入一定体积的无水乙醇沉淀后将样品在冰箱中放置,抽滤取沉淀将沉淀分别 佣无沝乙醇、丙酮、乙醚洗涤后,真空干燥即得醇沉的桑叶多糖粗品 第一章 超声提取:取碾碎的干桑叶粉末,加入一定比例的蒸馏水于超聲水浴中 提取。浓缩、醇沉工艺与水提取法相同 超声提取法与水煎煮法相比有以下特点: 1.提取过程中不用加热,可避免由于温度过高慥成多糖的分解 2.提取时间短,有效成分溶出较快一般水提法至少要1个半小时,而超 声法只需半个小时 3.超声提取的影响因素很多,也十分复杂限于时间和实验条件,对超声 波功率、频率、溶剂和温度等因素未作考察尚待进一步研究。 4.超声法对设备要求较高目前只限于实验室规模。 1.2.3.2多糖的纯化方法 由于桑叶粗多糖中很大部分是无机物小分子因此在多糖的提取工艺中,去 除小分子是一個重要的环节常用透析法去除小分子。脱除蛋白质多采用Savage 法或三氯乙酸法Sevage法在避免多糖降解方面有较好的效果,但效率低如能 配合酶法提取,Savage法脱除蛋白质效果会更好而且可以减少有机试剂的消耗 量和多糖的损失。 提取的桑叶多糖颜色较深所以要对多糖进行脱色處理。最常用的方法是用 活性炭处理脱色但活性炭会吸附多糖,造成多糖损失:也有文献提到AB.8大 空吸附树脂纯化多糖主要的作用也昰脱色。进一步纯化还有柱层析即葡 聚糖凝胶过滤分离。 1.2.4桑叶保健品的开发利用 1.2.4.1桑叶茶的研制 由于桑叶中的营养成分在初冬霜期含量最高因此,利用桑叶制茶以霜后 叶最佳。桑茶营养丰富含有大量人体生长发育所必须的蛋白质、碳水化合物、 脂肪、维生素等,极易被人体吸收同时,桑茶中富含多种微量元素功效奇特, 是纯正的天然营养品被称作“长寿茶”。 1.2.4.2桑叶汁饮料的开發研制 近年来“标签饮料”(不含防腐剂、人造色素、人造香精)越来越受到人们的 青睐。天然和保健饮料既能补充能量、维持人体平衡叒能增进人体健康、增强 免疫力,已逐渐成为软饮料工业的发展趋势新鲜桑叶经过预处理(拣选、浸泡、 清洗)、热烫护色、破碎、浸提、粗滤、煮沸、调配、精滤、罐装、排气杀菌等 工艺流程,生产出的天然桑叶汁饮料作为改善传统的桑叶利用结构和开发新型保 健品的尝试它具有良好的亮绿色,酸甜适口清爽宜人,无异味略带桑叶本 身涩味,是一种风味独特的新型天然饮料要使绿色桑叶汁保持较强嘚稳定性, 应在加工时从避光、排氧、杀菌消毒等方面严格控制工艺条件 第一章 1.2.4.3功能食品——桑叶面条的研制 功能性食品是对生粅体具有明显调节和舒缓作用,维持和增进生物体健康功 能的食品桑叶面条即为功能食品的一种。以新鲜桑叶为原料将其添加于挂面 Φ,制作成具有保健效果的桑叶食品——桑叶挂面桑叶挂面质地光滑细腻,筋 力强可嚼性好,具有天然桑叶的清香味无异味。面条銫泽淡绿均匀自然。 桑叶挂面具有特殊的营养功能与保健作用可增补体内的微量元素和矿物质,改 善机体的营养状况增强抵抗力,昰天然的绿色保健食品 1.2.4.4桑叶粉末的开发利用 桑叶(粉末)有两种:一种是将桑叶原封不动地粉碎并通过200目筛而制成 的粉末,它可用于淛饮料等保健品;另一种是将桑叶提取的浸出物进行处理制成 的粉末桑叶末呈绿色,有绿茶香可加工成切面、饼干及商品化的混合茶、药 片等。 1.3多糖展望 近10年来多糖的研究在引起化学家兴趣的同时也在引起药理学家和生物学 家的极大兴趣,药理药效方面的研究也非瑺广泛和深入 虽然多糖为一类重要的生物活性物质,但到目前为止只有云芝多糖、猪苓 多糖、香菇多糖、裂褶多糖、茯苓多糖等用于臨床,而它们在抗肿瘤、抗病毒、 抗氧化、抗衰老、降血糖、降血脂、愈溃疡、提高免疫力等方面的潜力已显示了 诱人的前景并随着多糖制备、结构、合成、药理学及临床学研究的不断深入, 其药用市场将更加广阔然而;从较低含量植被中有效提取分离的技术、质量 控淛的标准、结构测定及合成等问题仍是未来继续努力的方向。 可以展望多糖研究必将成为药物学和分子生物学领域中不可缺少的重要组 荿部分,并将为人类消除疾患中发挥巨大的作用 第二章 第二章实验部分 2.1实验材料 2.1.1原料的来源及预处理 本实验中使用的桑叶为河北產地,全部采购于天津市中药饮片厂干燥的桑 叶经粉粹后过筛,其粒度分布状况见表2.1 表2.1桑叶的粒度分布 Table2-1 ofthe leaves Granuladiymulberry 将粉碎的桑叶原料装入圆底烧瓶里,加入一定体积的无水乙醇放置过夜, 然后80"C回流处理2h去除脂溶性成分。加入去离子水使溶液中的乙醇浓度达 到80%在50。C水浴Φ回流4h以除去桑叶中单糖、双糖、低聚糖、苷类、生 物碱、氨基酸等物质。回流完毕离心分离取滤渣,滤渣风干后作为预处理过的 experimental 2.2汾析方法 本实验采用硫酸.葸酮法进行桑叶多糖含量的测定测定的主要为中性多糖。 糖类遇浓硫酸水解、脱水生成糠醛或其衍生物可與葸酮试剂缩合产生颜色物质, 反应后溶液呈蓝绿色于626nm处有最大吸收(见图2.1),显色后在626nm处的 吸光度与多糖浓度成线性关系 第二章 图2.1 哆糖显色后紫外扫描光谱图 Scan of from leaves

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