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提 取茶叶复合多糖,并加以开发利用,对促进人类健康有重要意义。据汪东风等测定,茶叶愈粗老其茶叶复合多糖含量也愈高,而粗老茶随人民生活水平的提高愈来愈 无人问津,大量积压库存,最终作肥料或焚之,造成自然资源的大量浪费。因此提取茶叶复合多糖并加以开发利用,对促进茶叶产业的发展亦有重要意义。
一、茶叶复合多糖的提取技术
茶叶复合多糖的提取技术因其目的不同,在试剂选择、工艺流程上常有不同。一般工艺流程如下:
茶叶原料预处理→浸提→过滤→减压浓缩→沉淀→离心→干燥
茶叶原料预处理主要是采用植物粉碎机粉碎,以利于浸出。
浸提一般依提取目的不同方法亦不一样,如需脱脂,最好先行用乙醇脱酯,然后用水(冷或热水)、稀酸、稀碱或稀盐溶液进行提取。如用稀酸提取,时间宜短,温度最好不超过5℃;用稀碱提取,为防止降解,常要在N2气流下进行。根据笔者实验,用热水浸提得率高于用冷水浸提,且不需要迅速中和和透析,因此在生产中可选用热水浸提较好。
沉淀是利用茶叶复合多糖不溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂特点采用乙醇或甲醇、丙酮等沉淀析出。值得注意的是,因茶叶浸出液中常有丰富的其它成分,因此选用沉淀试剂不同,不仅茶叶复合多糖得率不同,而且组成成分亦不同。中国农科院茶叶所用不同方法制备茶叶复合多糖组成见表1。日本清水岑夫采用冷水浸提,然后在碱性条件下用乙醚、醋酸乙酯和丁醇依次萃取除脂类、茶多酚等,然后透析,过葡聚糖凝胶柱,测得该多糖复合物的相对分子质量为4×104。其组成成分为葡萄糖、阿拉伯糖和核糖。笔者用乌龙茶为原料用热水浸提,乙醚、丙酮、无水乙醇洗脱,然后用Sevag法除蛋白,并用蒸馏水透析,最后过SaphdexG-200柱,测得多糖复合物相对分子质量为11×104。用气相色谱测知多糖复合物的单糖组成为阿拉伯糖、木糖、岩藻糖、葡萄糖和半乳糖,组成比例为5. 52∶2.21∶6.08∶44. 20∶41. 99。
表1 不同制备方法与茶叶复合多糖的组成成分
单位:质量分数%
制法提要 |
类 脂 |
总 糖 |
总 氮 |
总 磷 |
蛋白质 |
热酚法,未经沉淀 水提法,乙醇沉淀 水提法,乙醇沉淀 热酚法,离心代替过滤 粗制品,未经酚处理,透析 热酚法,丙酮沉淀 酸性乙醇提取,丙酮沉淀 |
21.5 52.O 57.9 37.2 9.5 58.5 36.5 |
25.6 43.1 26.0 34.5 11.8 32.8 47.7 |
0.9l 0.81 0.49 O.70 11.29 0.72 1.02 |
0.53 1.25 0.76 0.71 0.94 1.23 1.23 |
5.69 5.06 3.06 4.38 70.56 4.50 6.38 |
一般来说,如果提取的茶叶复合多糖是制备丸片、胶囊的原料,此时所提取的多糖可不必除蛋白、脱色,仅用粗制品即可。但如果是为制备茶多糖的饮料或针剂,则必须对茶叶复合多糖进行分离纯化。
二、茶叶复合多糖的纯化技术
茶叶复合多糖的分离纯化技术较为繁杂,根据生产目的可分为初步分离纯化和完全分离纯化。
初步的分离纯化,一般是将醇析物先反复用丙酮、乙醚和无水乙醇冲洗,然后用Sevag方法除蛋白质。因为在制备饮料时残存有蛋白质,不仅会使饮料因美拉德反应(Maillard reaction)而使饮料色变,而且往往有沉淀物产生。用Sevag法除蛋白质方法是:先将多糖水溶,再用氯仿、戊醇按4∶1比例混合后,加至处理样中振摇,处理样中的蛋白质与混合液就形成了凝胶。凝胶可待完全分层后分离,亦可用离心法除去。除蛋白质后还须透析,以除有机试剂或小分子的成分。透析是用半透性膜先在自来水下透析1天,然后再在蒸馏水透析12h即可。
茶叶复合多糖经Sevag法脱蛋白4~5次后,蛋白质含量可大为下降,一般可达到2%左右。
众所周知,茶叶富含茶多酚,而茶多酚在空气中极易氧化而色变。因此在提取茶叶复合多糖时往往有极少量的茶多酚,从而造成了提取时茶叶复合多糖水溶液浅黄色,但一干燥时颜色加深。颜色加深影响了它在食品饮料等方面的应用,故需脱色。
茶叶复合多糖脱色主要是用H2O2氧化。该方法具体步骤是:将茶叶复合多糖水溶,用氨水调pH至8,在50℃以下滴加20%H2O2至溶液为淡黄色,保温2h,对流水及蒸馏水透析,浓缩后用乙醇重新醇析即可。
经过初步纯化的茶叶复合多糖,一般就能满足生产上应用需要了,但如果要进一步分析它的组成和相对分子质量,那么还须进一步分离纯化。
目前可用于茶叶复合多糖的分离纯化方法较多,如活性炭柱分离、超滤法分离和凝胶层析分离等。这些方法各有优点,使用时可用一种方法达到分离纯化的目的,也可用2~3种按不同的先后进行分离纯化。现分别介绍它们的各自特点。
1.活性炭柱分离
活性炭柱分离的优点主要是:分离容量大、适用范围广、无机离子干扰小等。其过程如下:
(1)装柱:洗清玻璃柱、下衬填玻璃棉,然后将等质量的粉状活性炭和硅藻土在烧杯中混匀后,均匀装入柱中,装毕在炭面上覆盖一层玻璃棉。
(2)活化:用浓盐酸(A.R.)慢慢淋洗使活性炭活化,然后用蒸馏水淋至中性。如是湿法装柱,应先将活性炭用20%盐酸或醋酸煮沸0.5h,达到活化的目的。
装柱及活化对分离效果起重要作用,必须小心操作,或先行预试验。
(3)进样:一般是将糖样的水溶液缓缓加入柱内,若样品溶液体积较大,可待液面接近炭面时再分次加入。
(4)洗脱:待样品溶液的液面接近炭面时,用60%乙醇溶液洗脱,分部收集,蒽酮检测。将含同一组分的洗脱液在旋转薄膜蒸发器上除去溶剂(40℃左右),再醇析干燥,最后可得到较为纯净的茶叶复合多糖。
2.超滤法分离
超滤法分离的主要优点是操作条件温和,不会引起多糖的降解,设备简单,操作方便,不经任何化学物质处理,没有相的转移等。其过程如下:
首先要依据茶叶复合多糖的特点选择适当的超滤系统及膜组合。茶叶复合多糖粗制品不仅含有蛋白质、果胶,而且还含有大量的无机盐。按国标法测其灰分值,可高达13%以上。但真正有较强生理活性部分,其相对分子质量约在4×104~10×104。因此选定了超过滤器后,在膜孔径选择上可选用相对分子质量10×104以上不通过和相对分子质量4×104以下可通过等膜系统。
其次是调试和预试验。这主要是确定适宜的压力和温度。压力过大开始流速快,但很快就会在膜表面形成“浓差极化”现象,造成通量变小,欲速则不达。最好在45~50℃下进行,在此温度下既不会引起茶叶复合多糖变性,又能降低粘度增加通量。
最后就是按选定的压力和温度进行超滤。一般在超滤前最好选用孔径为
1μm的滤棒进行预过滤,以滤除多糖溶液中存在的大颗粒。
3.凝胶层析分离
凝胶层析分离又称凝胶过滤、分子筛过滤等。凝胶层析分离的特点是;技术操作简便易行、操作条件温和、工作范围广、分离效果好、重复性高、层析床可反复使用等。它是目前多糖分离纯化的最重要手段。
凝胶层析分离的过程如下:
(1)凝胶选择及准备:在茶叶复合多糖分离时多选用Sephadex G50~200型,工作范围在相对分子质量为500~2×105。因此,完全能满足茶叶复合多糖分离纯化的需要。一般先用SephadexG50以分离相对分子质量在1万以下的各组分。然后选用Sephadex G150~200以达到进一步纯化的需要。凝胶选择好后,可将凝胶放入0.1mol/L NaCl洗脱液充分溶涨1~2d。
(2)装柱:装柱是凝胶层析中极为关键的一个步骤,同时又是一个实验性很强的工作,因此一定要注意避免层析柱有“纹路”和柱壁与柱中不均匀现象。
(3)上样和洗脱:将茶多糖溶于水中,浓度在3~4mg/mL,用0.1mol/L NaCl洗脱液按10mL/min流速洗脱,分部收集,蒽酮法检测,收集单一组分洗脱液,在旋转蒸发器上减压浓缩,最后醇析干燥即可。
值 得注意的是,对于茶叶复合多糖的纯化,其纯度是相对的,不可能像某些成分那么单纯。在这里所提的纯化仅是指通过上述措施可得到相对分子质量在某一较小范围 里较为均一的多糖。如果不是为了研究茶叶复合多糖的结构、组成等需要,可不必如此反复纯化。因为茶叶经几千年饮用及现代医学验证不含有害成分,茶叶复合多 糖中混杂有少量其他成分不影响它的作用效果。