芦荟多糖_芦荟油_芦荟素的提取及应用_董银卯

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天然产物研究与开发

NATURAL PRODUCT RESEARCH AND DEVELOPM ENT Vo1. 14 No. 2

芦荟多糖、芦荟油、芦荟素的提取及应用

董银卯 陈存社 赵 华 陆辛玫 段胜林

(北京工商大学芦荟中心 北京 100037)

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摘 要 本文总结了国内外芦荟产品的开发和研究发展趋势, 概述了芦荟多糖、芦荟油、芦荟素的应用, 分析了膜分离技术, 超临界流体CO 2萃取技术、制备性色谱分离技术在芦荟产品分离和提纯中的应用。关键词 芦荟; 分离; 生物活性; 应用

近年来, 芦荟在药品、保健食品、化妆品等领域

的开发应用引起了国内外的重视。据报道, 芦荟属已发现的种约有500余个[1], 芦荟种类繁多、变异多样, 种质资源丰富, 为人类的开发利用提供了广阔的前景。芦荟的有效成分分离鉴定与芦荟生理活性, 是芦荟产业进一步发展所急需研究的课题。

1948年, Roboz 和Haagen Sm it 开始对芦荟多糖进行提纯和有关结构的研究

[2]

。最初的研究表

明, Acemannan 是芦荟凝胶的活性成分, 它不仅能作为细胞内部代谢的能量来源, 而且随着研究的深入, 又可作为调节免疫的配位体、药物输送的媒介物、细胞间传送的调节剂和附着于健康主细胞上病原体的有效抑制剂等。由于芦荟多糖具有刺激细胞和合成运动细胞的功能, 所以被广泛用于动物和人类疾病的治疗。

Acemannan 具有显著的抗病毒活性, 能应用于传染性疾病的治疗。虽然其准确机理尚不太清楚, 但可以确定的是, 它或是干涉了糖苷酶的活性, 或是交替地改变了碳水化合物在细胞间输送, 最终降低了病毒的传染性。因此, 国外利用芦荟开发治艾滋病药物。

将Acem annan 免疫促进剂与癌细胞同时注射到小鼠身体内时, 癌细胞就会萎缩和死亡。我国和国外的专家对芦荟分离产物的抗癌活性均有研究报道, 并开发了芦荟肿瘤和创伤愈合药物。

以美国的卡林顿实验室对芦荟多糖的研究最多, 相继申请了多项有关内容的专利, 并在一些方面取得重要进展, 如发现Acemannan 对癌症有明显的抗击作用, 确定了芦荟免疫促进剂的作用; 验证芦荟活性成分的消炎机理等

[3]

1 国内外芦荟产品研究开发现状

芦荟的重要活性成分是多糖, 从构效关系看, 多糖的生理活性, 不在糖链本身, 而在其分枝程度位置。不同品种的芦荟其多糖成分、量和糖链的连接差别很大。从芦荟中已发现糖的种类有:甘露葡聚糖、甘露聚糖、果胶酸及乙酰化的(1 4) 甘露聚糖。A. Vera 含0 7%的多糖, 主要是部分乙酰化(1 4) 甘露聚糖线性大分子, 其中含有四种组分, 每一组分的甘露糖及葡萄糖的比例及乙酰量均不同, 而被认为与其同种异名的A. barbadensis 芦荟则是带支链的甘露聚糖, 以甘露糖为支链连接点, 其中葡萄糖甘露糖之比约1 22, 但未乙酰化。A . ar borescens 是甘露聚糖以 (1 4) 链相连, 乙酰化程度较高。华芦荟多糖得率0 5%~1%, 由甘露糖、半乳糖、葡萄糖、阿拉伯糖、鼠李糖构成。甘露糖量占一半以上。

芦荟多糖具有增强免疫能力, 防治癌症, 愈合创伤, 抗疾病和抗辐射等作用, 其中具有代表性的是Acemannan 多糖。Acemannan 是一种白色非晶形粉末, 它基本上是由线性的 (1 4) D 甘露糖基单元组成的一种长链聚合物。可缓慢地溶解于水, 形成具有高粘性的胶溶液, 但不溶于包括丙二醇在内的普通有机溶剂。

。

2000年9月20日, 在美国召开了 国际芦荟科学协会第十九届年会 , 会议的内容涉及到芦荟的种植、生长、加工等方面。在会议上国外专家报道了芦荟多糖、芦荟化妆品的调配、芦荟产品质量标准等研究成果。这次年会的重点探讨内容主要集中在芦荟的化学成分、芦荟的防癌功能、芦荟多糖的免疫性能、芦荟多糖在实验鼠身上的生物代谢和转化, 例如Dr. M 收稿日期:2001 04 03 修回日期:2001 06 05

*北京市教委科技发展计划项目和北京科技新星计划项目资助

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芦荟多糖与其它三种植物多糖进行比较后发现:巴巴多斯芦荟多糖(APS) 在活体中能产生最有效的抗原毒和抗肿瘤的活性, 因而是有前途的潜在的癌症

化学防止剂。Dr. R. Murray Siegrl 对甘露聚糖促进免疫反应的机理进行了详细论述。德州农工大学病理学教授Ian Tizand 作了题为 爱斯甘露多糖免疫增长剂(Acemannan Immunostimulant) 第一个在美国有执照的芦荟生物活性物 ) 的报告, 对芦荟多糖的效用进行了充分肯定。Niermal Pugh 博士从结构上鉴定了一种强有力的免疫促进多糖 Alo eride, 它可以激活巨噬细胞的效力[2]。

芦荟新产品不断开发。将好望角芦荟和非洲芦荟的粉末用有机溶剂萃取, 制成一种对人类低毒的引蟑螂药; 将芦荟素或大黄素提取出来, 配制成杀虫剂, 可杀灭包括节肢动物门、环节动物门和蠕虫在内的无脊椎害虫; 在芦荟液汁中加入厌氧细菌, 过滤, 得到的芦荟提取物, 可作为促进植物生长的强壮剂。将芦荟液汁加水稀释后, 分散在土壤中, 可明显改善土壤结构。将芦荟提取的芦荟素与其它组分配伍, 涂布或喷洒在作物上, 可保护播种的种子(如:大豆、玉米、小麦) 不受鸟类侵害; 将芦荟萃取物和其它组分配伍后与饲料混合, 可有效防止鱼病的发生, 并可治疗败血症; 将芦荟萃取物制成一种植物营养源制剂, 它可增加植物对重金属和同位素的耐受力, 同时减少了植物保护所需的农药量; 将芦荟萃取物与CM C 、苯甲酸等组分混合, 制成一种除污剂, 对墨水和染发剂的污迹有良好的去除效果; 将芦荟汁加到污泥中, 利用其中的特殊成分和表面活性剂作用, 可加强微生物的活性, 利于有机淤泥的生物分解。

我国对芦荟有效成分也进行了分析研究, 对不同品种、不同产地的芦荟多糖、芦荟素、蛋白质、氨基酸、维生素、微量元素等的含量和特征进行了研究。北京工商大学芦荟中心已具备原汁、浓缩汁、干粉, 芦荟化妆品等系列产品的研究、开发、生产能力, 提出了芦荟制品的标准和检测方法, 为规范芦荟市场提供了依据。

发新产品等重大问题的高新技术。国外膜分离技术用于食品工业始于20世纪60年代末。首先是从乳品加工和啤酒过滤开始, 随后逐渐用于果汁、饮料加工、酒类精制等, 与食品工业中应用的传统方法相比, 膜分离技术具有许多优越性, 节能和保持食品原有的营养成分。

芦荟是一种天然保健植物, 芦荟含有大量活性物质, 若用传统热提取技术, 很容易破坏其功能性成分, 影响产品品质。采用膜分离技术可以把芦荟生物活性物质, 以不同的分子量区段进行分离, 并且可有效澄清芦荟汁, 可有效保留其功能性成分, 保护产品功效。

利用膜分离技术分离芦荟汁时, 可以首先利用微滤膜将芦荟汁中的固体微粒、细菌去除, 然后利用不同截流分子截留分子量的超滤膜或纳滤膜, 将芦荟汁按分子大小分级分离。在膜分离过程中, 由于芦荟汁中含有许多胶类物质, 容易使膜产品污染和堵塞, 因此, 膜的清洗和污染是芦荟汁膜分离设计所考虑的重要难题。

3 超临界流体CO 2萃取技术提取芦

荟油

把气体压缩到临界点以上, 使之成为超临界流体(SCF) , 超临界流体在溶质中扩散系数在(0. 01~1) *10m /s, 而液体在溶质中的扩散系数(0. 0004~0. 003) *10-6m 2/s, 可见超临界流体的扩散系数是液体的几百倍。利用超临界流体的特殊的传递性质, 超临界流体在萃取、结晶、色谱分析、干燥等化工分离过程以及某些化学反应过程中应用。

超临界流体CO 2萃取技术适宜于提取芦荟中的脂溶性物质, 例如芦荟油、植物碱、芦荟素及芦荟中其它易挥发微量成分。利用超临界流体CO 2萃取芦荟中生物活性物质, 优点主要是在常温条件下操作, 可以保留芦荟中生物物质活性, 尤其适宜于萃取芦荟中的热敏性、易氧化、易挥发成分, 并且萃取速率比较高, 分离萃取物容易, 能耗较低。其主要缺点是萃取操作在高压条件下进行, 设备复杂, 设备造价较高。

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2 膜分离技术在芦荟产品加工中的应

用

膜分离技术是一项新的高效分离技术, 具有设备简单、操作方便、无相变、无化学变化、分离效率高和节省能源等诸多优点。它是解决当前人类面临的4 制备性色谱分离技术提纯芦荟中生

物活性成分

色谱分离是生物制品提纯的重要方法, 特别是

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ence Droceedings of P ersonal Car e Ing redients Asia, 1999, April 7th~9th

纯更为重要。利用色谱分离技术可以从芦荟中获得芦荟素、芦荟多糖、芦荟油等生物活性成分的纯品, 这是色谱分离的主要特点。

芦荟的制备性色谱分离可以采用液 液分配的逆流色谱分离, 也可以采用常用的液 固色谱分离技术[11, 12]。制备性色谱分离工艺包括实验确定固定相选择、柱参数、流动相洗脱剂组成和离子强度、pH 值, 样品容量、分离度、分离速率、回收率等有关参数。实验确定分离过程中芦荟生物活性物质的保护方法。例如采用缓冲系统、添加保护剂、避免强烈的使生物活性物质失活的加工条件。根据芦荟多糖和各组分的特性, 采用高效体积排阻层析, 利用组分的分子量和分子体积大小进行分离, 利用离子交换层析, 根据分子间作用不同进行分离, 并使层析分离具有快速、高分辨率和重现性好的特点。

3 Dr. Hiro ko Saito Alo e s. Effectiveness As An A nti inflam

mato ry Agemt. AL OCOPY /AL OE T O DAY SPRI NG, 19934 董银卯. 赴美国参加第十八届国际芦荟科学协会及芦荟

产业考察报告. 芦荟产业. 1999年第三期

5 戴如琴, 邵爱娟, 陈 明. 芦荟在医药与保健食品方面的研究与应用. 98芦荟产业发展研讨会论文汇编, 1998年3月

6 朱亮锋等. 中国芦荟的多糖研究. 芦荟产业, 1999年第二

期

7 陈维枢编. 超临界流体萃取的原理和应用. 化学工业出版

社, 1998年

8 S. S. H. Rizvi, Supercritical F luid Pro cessing of Food and

Bio materials. 1994

9 Erdogan K iran, Supercrit ical Fluids F undamentals for A ppli cation. 1993

10 S. S. H. Rizv i, Supercritical F luid Ex traction:Fundamental

Pr inciples and M odeling Methods F ood T echnology , 1986, 2:55

11 Zhang T Y, Horizental Coil Plant Centrifug e chromato

graphy:Some Pract ical A pplications of Countercurrent Chromatography. Jour nal of chromatography, 1984, 315, 287~297

12 F. Q. Yang T ianyou Zhang, Preparative isolation and pu

rificat ion of Hy drox yanthrqulnones fr om RHEUM OF FIC INA LE BA IL L by high speed countercurr ent chromato graphy using pH modulated stepwise elution J, Chro matog r. , A. , 1999, 858, 103~107

5 总结

新型的生物产品分离和提纯技术在芦荟产品制备中十分重要。应选择合理的分离方法和操作条件。研制开发芦荟药品、功能性化妆品、保健食品是芦荟产业进一步发展所面临的课问题。

参考文献

1 谢绍明. 中国的芦荟产业开发势在必行. 98芦荟产业发

展研讨会论文汇编, 1998年3月

2 Dong yingmao. Study on moisture retention of alo e Confer

APPLICATION AND SEPARATION OF BIO MAS S IN ALO E

DONG Yin mao, CHEN Cun she, ZHAO Hua, LU Xing mei, DUAN Sheng ling

(A loe Center of Beij ing University of technology and business , Beijing 100037, China)

Abstract The development and research of aloe and its trend in the w orld have been summarized in the tex t. T he biology characteristics of parts separated from aloe and its application are related. It is analy zed that separa tion and purification of aloe products w ith membrane separation, supercritical carbon diox ide fluid ex traction and produced chromatography technology.

Key words Aloe; Bio m ass activity; separation; application