附子多糖硫酸降解的研究

【摘要】  目的 在常态和超声条件下,对附子多糖在硫酸中的降解进行研究。方法 采用L9(34)正交设计,以酸浓度、反应时间、反应温度和超声功率为参数,以降解后产物中低分子量多糖含量为指标,对附子多糖在常态和超声条件下的硫酸降解进行优选。结果 常态条件下的硫酸降解,在酸浓度为10%、100 ℃下反应2 h最佳,此时低分子量多糖含量约为36.17%。超声条件下的硫酸降解,在超声功率150 W、40 ℃下反应1 h、酸浓度为5%时最佳,此时低分子量多糖得率为44.63%。结论 超声条件下硫酸降解可以提高产物中低分子量多糖的含量。

【关键词】  附子多糖；正交试验；硫酸降解

    Abstract：Objective To study the degradation of Rhizoma Typhonii polysaccharide with sulfuric acid under the normal and ultrasonic condition. Methods The orthogonal test table L9(34) was used to optimize 4 factors including acid concentration, reaction time, reaction temperature and ultrasonic power, with the yield of the low-molecular-weight polysaccharide as the index. Results The optimal conditions of discomposing Rhizoma Typhonii polysaccharide with sulfuric acid were 10% sulfuric acid, 100 ℃ for 2 h under the normal condition，and the yield of low-molecular-weight polysaccharide was 36.17%. Under the ultrasonic condition, the optimal conditions were 150 W of the ultrasonic power, 5% sulfuric acid, 40 ℃ for 1 h, and the yield was 44.63%. Conclusion The degrading yield of the low-molecular-weight polysaccharide can be increased under ultrasonic condition with sulfuric acid.
   
　　Key words：Rhizoma Typhonii polysaccharide；orthogonal test；degradation with sulfuric acid
 
    多糖(polysaccharide)是构成生命的四大基本物质之一,是来自高等植物、动物细胞膜和微生物细胞壁中的天然高分子化合物,其不仅是主要的结构支持物质和主要的能量来源,同时还具有多种生物活性。到目前为止,已有300多种多糖类化合物从天然产物中被提取出来,而且由于它们的独特功能和低毒性,使得其在作为抗肿瘤新药的临床应用中显示出越来越广阔的前景。有研究表明,从附子中提取的多糖具有降血脂、提高免疫力[1]、抗肿瘤等方面的药理作用。但由于附子多糖提取物中的大分子量多糖存在水溶性较差、不利于生物吸收等特点,而且含量较多,为了提高附子多糖的利用度,笔者对附子多糖的硫酸降解进行了研究。

　　1  仪器与试药

    KQ3200DE超声波清洗仪(江苏省昆山市淀山湖镇),DZKW- S-4电热恒温水浴锅(北京市光明医疗仪器厂),蒸发光散射检测器、Agilent 1100 HPLC(安捷伦科技有限公司)。白附片(购于北京人卫中药饮片厂,四川产)经水提醇沉,常规脱水、干燥得到的附子粗多糖作为降解原料；其他试剂均为市售分析纯。

　　2  试验步骤

    将附子粗多糖配成浓度为1%的溶液,在正交试验设定的酸浓度、温度、时间、功率下进行降解。在降解完成后,以NaOH溶液中和至中性,除盐后进行分子量及其分布的测定,得出低分子量多糖(分子量低于5 000 Da)在产物中所占的百分比。分子量及其分布采用高效液相色谱法测定,蒸发光散射检测器检测。

　　2.1  常态条件下的硫酸降解

    以降解后的低分子量多糖含量为指标,选取酸浓度、反应温度和反应时间为因素,采用L9(34)正交表进行试验,因素水平见表1。
表1  常态条件下硫酸降解多糖因素水平表（略）

　　2.2  超声条件下的硫酸降解

    以降解后低分子量多糖含量为指标,选取超声功率、反应时间、反应温度、酸浓度为因素,采用L9(34)正交表进行试验,因素水平见表2。 表2  超声条件下硫酸降解多糖因素水平表（略）

　3  结果

　　(见表3、表4)表3  常态条件下硫酸降解的正交试验结果（略）

　　由表3的极差R值可知,影响附子多糖降解的因素顺序为B＞C＞A,常态下硫酸降解的最佳组合为B3C3A2,即：硫酸浓度为10%,温度为100 ℃,反应2 h。验证试验表明,在此条件下,产物的低分子量多糖含量为36.17%。表4  超声条件下硫酸降解的正交试验结果（略）

　　由表4的极差R值可知,影响附子多糖降解的因素顺序为A＞C＞B＞D,超声条件下硫酸降解附子多糖的最佳组合为A3C1B2D1,即：超声功率为150 W,反应时间为1 h,反应温度为40 ℃,硫酸浓度为5%。验证试验表明,在此条件下,产物的低分子量多糖含量为44.63%。

　　4  讨论

    试验结果表明,常态条件下,硫酸降解附子多糖时反应温度为主要影响因素,随着温度的升高,降解产物中低分子量多糖的含量增加。而超声条件下,硫酸降解多糖时超声功率是主要影响因素。
   
　　由2组正交试验的结果可知,反应温度对产物中低分子量多糖得率的影响截然不同,这可能是由于常态条件下,多糖的硫酸降解主要依靠的是热效应和酸效应,而超声条件下,由于超声所产生的“空穴”效应是使多糖降解的首要因素,而温度的升高使该“空穴”效应弱化。
   
　　目前,在多糖降解研究中常用的方法有化学降解法、物理降解法和酶降解法等。本试验选用的是常态下的硫酸降解[2-3] 和超声条件下硫酸降解,将单纯的化学降解法与化学、物理降解[4]相结合的方法进行比较,目的是寻求能获取低分子量多糖得率较高的降解方法,从而提高多糖的利用度。结果表明,当超声降解和硫酸降解结合使用时,可以使产物中的低分子量多糖含量有所提高。

【参考文献】
  　　[1] 苗智慧,刘京生.附子酸性多糖提高免疫低下小鼠免疫功能的实验研究[J].河北中医,2007,29(12)：1130－1132.

　　[2] 张卫国,周永国.有机酸及降解条件对壳聚糖降解速度的影响[J].河北科技师范学院学报,2006,20(1)：32－34.

　　[3] 缪月秋,张卫明.葫芦巴中性多糖酸水解工艺优化的研究[J].食品科学, 2006,27(5)：134－137.
　　
　　[4] 刘 梅,陈必链.超声波降解紫球菌胞外多糖研究[J].亚热带植物科学, 2008,37(1)：48－50.