利用芦笋下脚料提取芦笋多糖的方法及芦笋多糖的应用

摘要

本发明涉及利用芦笋下脚料提取芦笋多糖的方法及芦笋多糖的应用，属于生化工程技术领域。芦笋多糖可应用在化妆品和医药保健品中。将芦笋下脚料与乙醇混合搅拌，离心，得无杂芦笋渣，再将芦笋渣用超声循环提取技术常温提取芦笋多糖，多糖提取液经浓缩后与除蛋白的萃取剂混合，搅拌、离心，然后上清液加入乙醇沉淀，干燥沉淀物，加水溶解，在DEAE纤维素离子交换柱上进行层析分离，收集后进行浓缩、醇沉、干燥，得到精制芦笋多糖。本发明的原料来源丰富，成本低；效率高，时间短，常温提取克服了传统热水提取多糖造成的多糖降解及活性下降的缺陷；工艺流程简单、设备投资少，生产过程溶剂回收重复利用，无“三废”产生。

说明书

技术领域

本发明涉及利用芦笋下脚料提取芦笋多糖的方法及芦笋多糖的应用，属于生化工程技术领域。

背景技术

芦笋(Asparagus officinalis L.)为百合科天门冬属多年生宿根草本植物。芦笋是一种集药用和食用于一体的名贵蔬菜，是世界十大名菜之一，以嫩茎供食用，质地鲜嫩，风味鲜美，柔嫩可口，在国际上有“蔬菜之王”的美称，在欧洲其消费量仅次于番茄、刀豆和蘑菇。被世界卫生组织列为世界十大最具有营养价值的蔬菜之首，是国际上公认的防癌保健蔬菜，芦笋消费量也在逐年快速增长。

芦笋含有多种活性成分(如活性酶、芦笋多糖、皂苷、脂肪酸、氨基酸、微量元素等)具有抗肿瘤、抗衰老、抗疲劳、降血脂、保肝解毒、免疫调节等特殊的生物学功能。除此之外，芦笋中含有丰富的多糖，方幼兰报道了芦笋多糖纯品由两种相对分子质量不同的多糖组成，平均相对分子质量为85000和14500，构成多糖的糖基主要有木糖、岩藻糖和果糖，摩尔比为1.0∶5.07∶8.97(福建师范大学学报，1995，11(2)：69-73)；季宇彬报道了芦笋粗多糖主要单糖组成为木糖、果糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖，其质量分数分别为3.144％、7.92％、10.52％、17.15％、41.85％(中草药，2006，37(8)：1159-1161)。张志远(郑州牧业工程高等专科学校学报，2003，23(2)：83-84)、和苗明三(中国医药学报，2003，18(1)：52-53)采用腹腔巨噬细胞吞噬法、溶血素及溶血空斑形成法和淋巴细胞转化法观察芦笋多糖对正常小鼠免疫作用的影响。发现芦笋多糖可提高小鼠腹腔巨噬细胞吞噬功能，促进溶血素、溶血空斑的形成，促进淋巴细胞的转化率。汲晨锋也报道了芦笋多糖通过提高S180小鼠红细胞免疫调控功能，增强淋巴细胞免疫反应能力(上海中医药大学学报，2010，24(2)：68-71)。苗明三观察芦笋多糖对D-半乳糖致衰老小鼠的影响，发现芦笋多糖可显著提高衰老小鼠血CAT，SOD，GSH-PX活力，降低血浆、脑、肝匀浆LPO水平以及拮抗衰老所致胸腺、脾脏和脑组织的萎缩(中国中药杂志，2004，29(7)：673-675)。申梅淑用以芦笋多糖水煎剂治疗D-半乳糖致衰小鼠，发现芦笋多糖能拮抗衰老小鼠胸腺指数的降低，增加Bcl-2蛋白表达，降低衰老小鼠胸腺组织中Fas蛋白表达水平，具有一定的抗衰老作用(中国食物与营养，2010，3：74-76)。专利CN101559157公开了一种利用芦笋渣分级提取芦笋皂苷和芦笋多糖的方法，该法以榨汁后的芦笋渣为原料，用热乙醇回流提取芦笋皂苷，再将残渣用热水溶浸提芦笋多糖，但其不能克服传统的热水提取多糖工艺所带来的耗时长、高耗能、低产率、高温对多糖的降解作用以及多糖生物活性被破坏等问题。

植物多糖有多种多样的生物活性功能，以及在功能食品和临床上的广泛使用，使得植物多糖的研究成为近年来的热点。到目前为止，已有三百多种多糖类化合物从天然产物中分离出来，其中从植物中提取的水溶性多糖最为重要。这些多糖具有非常重要与特殊的生理活性，具有如免疫调节、抗肿瘤、降血糖、降血脂、抗辐射、抗病毒、抗炎、抗疲劳、抗衰老等生物活性功能。目前人们已成功地将从近百种植物中提取出的多糖广泛地应用于保健食品和医药的研究与开发中。

超声波是频率在20KHz以上的声波，对媒质产生独特的机械振动作用和空化作用。当超声波振动时能产生并传递强大的能量，引起媒质以大的速度加速进入振动状态。使媒质结构发生变化，促使有效成分进入溶剂中，同时，超声波在液体中还会产生空化作用。空化泡在瞬间涨大并破裂，破裂时吸收的声场能量在极短的时间和极小的空间内释放出来，形成高温和高压的环境，同时伴随有强大的冲击波和微声波，从而破坏细胞壁结构，使其在瞬间破裂，植物细胞内的有效成份得以释放，直接进入溶剂并充分混合。此外，超声波还产生许多次级效应如热效应、乳化、扩散、击碎、化学效应、生物效应、凝聚效应等也能加速植物有效成份在溶剂中的扩散释放，利于提取。与常规提取多糖的方法相比，超声波提取可缩短提取时间，节省能源，提高提取率。

我国现有芦笋种植面积达到170万亩，年产137.6万吨，居世界第一位，芦笋加工过程中，有约30～40％左右的老茎和笋皮等下脚料，造成极大的环境污染与资源浪费。以芦笋下脚料为原料，采用超声循环提取技术分离芦笋多糖，多糖经纯化，应用到化妆品、医药保健品领域，可以变废为宝，达到开发利用废弃资源的目的。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的热水提取多糖工艺所带来的耗时长、高耗能、低产率、高温对多糖的降解作用以及多糖生物活性被破坏的问题，提出利用芦笋下脚料提取芦笋多糖的方法及芦笋多糖的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的芦笋多糖的应用，芦笋多糖应用在化妆品中，以化妆品的总质量计，芦笋多糖占化妆品总质量的0.1％～50％，其应用的方法为：将芦笋多糖与化妆品混合均匀后按照混合前化妆品的使用方法使用。

芦笋多糖应用到化妆品中，可以达到保湿、美白、消除皱纹的功效。

本发明的芦笋多糖的应用，芦笋多糖应用在医药保健品中，以医药保健品的总质量计，芦笋多糖占医药保健品总质量的0.1％～95％，其应用的方法为：将芦笋多糖与医药保健品混合均匀后按照混合前医药保健品的使用方法使用。

芦笋多糖应用到医药保健品中，可以起到清除自由基、抗衰老、癌症辅助治理的作用。

本发明的利用芦笋下脚料提取芦笋多糖的方法，具体步骤为：

1)将芦笋下脚料粉碎后加入浓度为70％～85％的乙醇，然后加热并搅拌，去除皂苷、单糖、色素等杂质；

上述芦笋下脚料粉碎后的粒径为40～60目；加热温度为40～60℃；

上述芦笋下脚料与乙醇的比为1g∶3～5ml；

2)将芦笋渣-乙醇混合物进行固液分离，然后将芦笋渣在40～50℃烘干，并将乙醇回收；

3)将烘干后的芦笋渣加水，放入超声循环提取装置中进行提取，提取条件为超声功率100～1000W，占空比1～5∶1，温度30～60℃，液-固分离后得芦笋多糖粗提液；

上述的水与芦笋渣的比为20～40ml∶1g，提取时间为30～50min；

4)芦笋多糖粗提液减压浓缩至芦笋多糖粗提液体积的1/5～1/3；

5)浓缩后的多糖粗提液加萃取剂，搅拌，离心分层得上中下三层液体，上层为多糖溶液，中间层为蛋白溶液，下层为萃取剂；

上述的萃取剂为三氯甲烷和正丁醇的混合物；三氯甲烷与正丁醇体积比为4～5∶1；

上述的搅拌时间为2～5h；

6)除去中间层，将上层多糖溶液与下层萃取剂混合，搅拌2～5h，离心分层；

7)重复步骤6)3～10次，多糖纯度达60％～70％；

8)将上层多糖溶液中加入乙醇，多糖从溶液中沉淀，然后离心分离得芦笋多糖，真空干燥；乙醇可以重复利用；

上述多糖溶液和乙醇混合后乙醇的浓度大于等于80％；上述真空干燥温度为40～50℃；

9)将步骤8)得到的芦笋多糖加水溶解，配制成浓度为1％～3％的水溶液，在DEAE纤维素离子交换柱上进行层析分离，收集后进行浓缩、醇沉、干燥，得到芦笋多糖。

有益效果

本发明的生产原料为芦笋下脚料，原料来源丰富，成本低；所使用的超声循环提取技术提高了芦笋多糖的得率，缩短了提取时间，同时，常温提取克服了传统热水提取多糖造成的多糖降解及活性下降的缺陷；工艺流程简单、设备投资少，生产过程溶剂回收重复利用，无“三废”产生，既节能节水，又不污染环境；芦笋多糖作为化妆品应用，可以达到保湿、美白、消除皱纹的功效；芦笋多糖作为医药保健品应用，可以起到清除自由基、抗衰老、癌症辅助治理的作用。

具体实施方式

实施例1

利用芦笋下脚料提取芦笋多糖的方法，具体步骤为：

1)将100g芦笋下脚料粉碎至40目，然后加入400ml浓度为70％的乙醇，然后加热至40℃并搅拌，去除皂苷、单糖、色素等杂质；

2)将芦笋渣-乙醇混合物进行固液分离，然后将芦笋渣在45℃烘干，并将乙醇回收；

3)将烘干后的芦笋渣加水，放入超声循环提取装置中进行提取，提取条件为超声功率100W，占空比1∶1，温度30℃，液-固分离后得芦笋多糖粗提液；

上述的水与芦笋渣的比为40ml∶1g，提取时间为30min；

4)芦笋多糖粗提液减压浓缩至芦笋多糖粗提液体积的1/4；

5)浓缩后的多糖粗提液加萃取剂，搅拌，离心分层得上中下三层液体，上层为多糖溶液，中间层为蛋白溶液，下层为萃取剂；

上述的萃取剂为三氯甲烷和正丁醇的混合物；三氯甲烷与正丁醇体积比为4∶1；搅拌时间为5h；

6)除去中间层，将上层多糖溶液与下层萃取剂混合，搅拌2h，离心分层；

7)重复步骤6)3次，多糖纯度为65％；

8)将上层多糖溶液中加入乙醇，多糖从溶液中沉淀，然后离心分离得芦笋多糖，真空干燥；乙醇可以重复利用；

上述多糖溶液和乙醇混合后乙醇的浓度为85％；上述真空干燥温度为50℃；

9)将步骤8)得到的芦笋多糖加水溶解，配制成浓度为3％的水溶液，在DEAE纤维素离子交换柱上进行层析分离，收集后进行浓缩、醇沉、干燥，得到芦笋多糖3g。

将上述得到的芦笋多糖应用到化妆品中，以化妆品的总质量计，芦笋多糖占化妆品总质量的1％，其应用的方法为：将芦笋多糖与化妆品混合均匀后涂覆在脸颊部，起到保湿、美白、消除皱纹的功效。

将上述得到的芦笋多糖应用到医药保健品中，以医药保健品的总质量计，芦笋多糖占医药保健品总质量的5％，其应用的方法为：将芦笋多糖与医药保健品混合均匀后按照混合前医药保健品的使用方法使用，起到清除自由基、抗衰老、癌症辅助治理的作用。

实施例2

利用芦笋下脚料提取芦笋多糖的方法，具体步骤为：

1)将100g芦笋下脚料粉碎至60目，然后加入500ml浓度为85％的乙醇，然后加热至60℃并搅拌，去除皂苷、单糖、色素等杂质；

2)将芦笋渣-乙醇混合物进行固液分离，然后将芦笋渣在50℃烘干，并将乙醇回收；

3)将烘干后的芦笋渣加水，放入超声循环提取装置中进行提取，提取条件为超声功率100W，占空比5∶1，温度60℃，液-固分离后得芦笋多糖粗提液；

上述的水与芦笋渣的比为20ml∶1g，提取时间为50min；

4)芦笋多糖粗提液减压浓缩至芦笋多糖粗提液体积的1/3；

5)浓缩后的多糖粗提液加萃取剂，搅拌，离心分层得上中下三层液体，上层为多糖溶液，中间层为蛋白溶液，下层为萃取剂；

上述的萃取剂为三氯甲烷和正丁醇的混合物；三氯甲烷与正丁醇体积比为5∶1；搅拌时间为5h；

6)除去中间层，将上层多糖溶液与下层萃取剂混合，搅拌2h，离心分层；

7)重复步骤6)10次，多糖纯度为70％；

8)将上层多糖溶液中加入乙醇，多糖从溶液中沉淀，然后离心分离得芦笋多糖，真空干燥；乙醇可以重复利用；

上述多糖溶液和乙醇混合后乙醇的浓度为87％；上述真空干燥温度为50℃；

9)将步骤8)得到的芦笋多糖加水溶解，配制成浓度为2％的水溶液，在DEAE纤维素离子交换柱上进行层析分离，收集后进行浓缩、醇沉、干燥，得到芦笋多糖3.3g。

将上述得到的芦笋多糖应用到化妆品中，以化妆品的总质量计，芦笋多糖占化妆品总质量的10％，其应用的方法为：将芦笋多糖与化妆品混合均匀后涂覆在脸颊部，起到保湿、美白、消除皱纹的功效。

将上述得到的芦笋多糖应用到医药保健品中，以医药保健品的总质量计，芦笋多糖占医药保健品总质量的85％，其应用的方法为：将芦笋多糖与医药保健品混合均匀后按照混合前医药保健品的使用方法使用，起到清除自由基、抗衰老、癌症辅助治理的作用。