楊家琛

摘 要 多糖是一種重要的生物活性物質(zhì)，本文在簡要介紹亞臨界水及亞臨界水提取的基礎上，大致分析了提取過程中的影響因素，并列舉了近年來亞臨界提取技術在多糖類化合物提取方面取得的進展，最后展望了該研究可能進行的方向，為其進一步發(fā)展提供參考。

關鍵詞 亞臨界水提取技術（SCWE） 多糖類化合物 提取

多糖，一類具有免疫調(diào)節(jié)、降血脂、抗病毒、抗腫瘤、抗氧化、抗炎等眾多生理功效和臨床作用的生物活性物質(zhì)，在藥物開發(fā)、疾病治療、身體保健等方面具有眾多的應用實例和廣闊的應用前景。[1]因此，在多糖類生物活性物質(zhì)的提取方面取得了一定的成就，但傳統(tǒng)的溶劑浸提、水提醇沉等方法多使用有機溶劑、且提取周期長、操作繁瑣、產(chǎn)物收率低、后處理麻煩，既不符合綠色化學的理念，提取效率也有待提高。繼而發(fā)展出眾多新型提取手段，其中亞臨界水提取技術憑借眾多優(yōu)勢，廣泛應用于多糖類生物活性物質(zhì)的提取方面，取得了眾多進展，為其后續(xù)研究、生產(chǎn)提供了新的選擇。

一、亞臨界水提取技術

亞臨界水（Sub-critical water，SCW），水的一種特殊存在狀態(tài)，即當溫度控制在水沸點至水臨界溫度間（100℃～374℃），壓力小于水臨界壓力（≤22.05MPa）時，仍然保持液體的一種特殊狀態(tài)。亞臨界水提取（Sub-critical Water Extraction，SCWE）技術，是以亞臨界水為提取溶劑，控制相應的影響因素，對原料中目標成分進行提取的新型提取技術。

水為提取溶劑，與傳統(tǒng)提取方法相比，具有少或無溶劑雜質(zhì)殘留、對環(huán)境無污染、后處理簡單等優(yōu)點，更加符合綠色化學的理念。且在亞臨界這種特殊的狀態(tài)下，水的微觀結構會發(fā)生一些相應的變化，從而使亞臨界水提取技術具有一些獨特的提取原理及應用優(yōu)勢。例如，在亞臨界狀態(tài)下升高溫度，水的介電常數(shù)逐漸減小，極性逐漸減弱，溶劑的表面張力及粘度降低，水的電離程度也會增加，產(chǎn)生的H+、OH-濃度也比正常溫度下要高，從而可擴展用于不同極性溶質(zhì)的提取，也有利于溶質(zhì)分子的擴散，提高擴散系數(shù)，從而加快提取速度，縮短相應溶質(zhì)的提取時間，提高生產(chǎn)效率，并且增加的H+、OH-可作為體系中酸、堿催化劑，減少反應中強酸強堿等傳統(tǒng)化學催化劑的使用。是一種提取率高，耗時短，無有機溶劑殘留，環(huán)境友好的綠色、高效的提取技術。

二、亞臨界水提取技術的影響因素及優(yōu)化

（一）提取溫度

通常是亞臨界水提取技術的主要影響因素，多數(shù)情況下，隨著溫度的升高，溶質(zhì)的溶解度及擴散速率等相應增大，并且亞臨界狀態(tài)下溶劑水粘度降低，因而多體現(xiàn)出提取率隨溫度升高而增加的結果，而當溫度過高時，多糖類化合物會發(fā)生焦糖化，分解等反應，溶劑的極性、承載力、密度也會減小，可能并不適合相應多糖溶質(zhì)的提取，因而多出現(xiàn)一定溫度后提取率不同程度減小的變化趨勢。

（二）提取料液比

提取率隨著料液比的升高而多呈現(xiàn)先增后減或先增加后趨平的變化趨勢，可能是因為最初料液比過低時，多糖類目標產(chǎn)物濃度梯度較小，不利于擴散，而當料液比過高時又可能導致提取液過于稀釋，使得可分解多糖部分水解，并且不利于后期濃縮、純化等操作。

（三）提取時間

提取時間延長，其對提取率的影響同樣多呈現(xiàn)先增后減或先增加后趨平的變化趨勢。時間過短，有可能造成原料提取不充分，從而提取率過低的問題。當時間延長，多糖類化合物從原料中充分提取，則提取率不再增加，若多糖類化合物可部分分解，則在亞臨界溫度下長時間高溫提取，可能會造成部分水解，從而導致提取率下降。

（四）提取壓力

由于在水保持液態(tài)的亞臨界狀態(tài)下，提取壓力對提取率的影響較弱，多呈現(xiàn)平穩(wěn)或較微弱增長后平穩(wěn)。提取率微弱提高的原因可能是壓力升高，溶劑水密度略微增加，有利于滲入被提取物中，并且溶解能力可能有一定的提升，從而加速了多糖類化合物的提取。

通常，方案優(yōu)化是在單因素實驗結果的基礎上，通過正交法、響應面法等分析方法進行參數(shù)優(yōu)化選擇。

上述為大多數(shù)學者在探究提取條件時選擇的考察參數(shù)及大致變化規(guī)律和分析方法，除此之外，在多糖類化合物甚至在生物活性物質(zhì)提取方面還有學者選擇了pH、粒徑、水流流速、提取次數(shù)等因素作為影響因素進行研究。對于所研究的參數(shù)對象及范圍、以及最終確定的最優(yōu)工藝條件，應根據(jù)不同原料及目標提取物的性質(zhì)，配合所使用的儀器設配，綜合考慮實驗、生產(chǎn)實際要求，提取效率，能源消耗，環(huán)境保護等反面進行選擇。

三、亞臨界水提取技術的在多糖類化合物提取方面的應用

（一）提取技術應用實例

（二）提取技術輔助強化

杜易平[2]等人采用微波輔助亞臨界水提取技術提取楊黃多糖，經(jīng)過四因素三水平的正交實驗確定最佳提取條件為料液比1∶20，提取時間8 min，微波功率400 W，提取壓強1.0 MPa，不僅縮短時間，對應19.68%的楊黃粗多糖得率也高于傳統(tǒng)加熱回流提取法8.64%的多糖得率，適合于楊黃多糖的提取。

閔志玲[3]利用超聲耦合亞臨界水提取方法提取香菇多糖，在實驗的基礎上通過響應曲面法確定了最佳工藝條件：提取溫度187℃，提取時間40min，料液比1∶30，提取壓力5MPa，超聲電功率200W。通過實驗證明，在最優(yōu)條件下，不僅提取得率最高，而且多糖抗氧化能力也是最強。并且通過實驗與模型分析，證明超聲對于亞臨界水提取技術的增強作用原理是超聲空化效應及機械效應。為亞臨界水提取技術的實際應用及理論研究做出貢獻。

亞臨界水提取技術以純水為溶劑，而加入適當?shù)男》肿訜o機化合物或少量有機溶劑，可以進一步增加相應物質(zhì)的提取能力。常用夾帶劑有硫酸、氫氧化鈉、乙醇等。例如韓業(yè)輝[4]在提取豆渣多糖時加入鹽酸，并將鹽酸添加量也作為一個考察因素，經(jīng)過五因素四水平的正交試驗確定提取溫度140℃，料液比1∶30，提取時間7 min，壓力1.2 MPa，鹽酸用量為6 ml，為最佳提取工藝，還原糖得率達到57.2%，高于傳統(tǒng)提取手段。

此外在其他生物活性物質(zhì)提取方面取得一定進展的酶輔助法[5]等也應可用于某些特殊多糖類化合物的提取，但目前少有報道。

四、展望

亞臨界水提取技術，憑借收率高、用時短、無有機溶劑殘留、后處理簡單、環(huán)境友好等優(yōu)勢，廣泛地應用于不同原料，尤其是中藥、食品以及殘渣廢棄物中多糖類有效成分的提取，取得了眾多進展，為其后續(xù)研究、生產(chǎn)提供了新的選擇，是一種前景廣闊的新型提取手段。除了現(xiàn)階段在多糖類化合物提取方面取得的成就外，在（一）確定更多原料來源所含多糖類生物活性物質(zhì)的提取工藝條件，提高相關原料附加值；（二）與強化輔助手段相結合，進一步提高產(chǎn)率；（三）與相關反應結合，對更高活性、更高價值的反應產(chǎn)物進行一步提取，縮短工藝路線；（四）亞臨界中、大規(guī)模提取設備及針對性工藝路線的開發(fā)等方面可能可以進行更加深入的研究。

參考文獻：

[1]楊日福.亞臨界水提取香菇多糖的研究[A].中國國際科技促進會、國家級安陽高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)管委會、河南省亞臨界萃取設備工程技術研究中心.首屆中國亞臨界生物萃取技術發(fā)展論壇論文集[C].中國國際科技促進會、國家級安陽高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)管委會、河南省亞臨界萃取設備工程技術研究中心：北京城建聯(lián)企業(yè)管理咨詢中心，2016：9.

[2]杜易平，張亞婕，李艷，夏國華，解冰.微波輔助亞臨界水提取楊黃多糖[J].實用藥物與臨床，2017，20（12）：1407- 1409.

[3]閔志玲.超聲耦合亞臨界水提取香菇多糖的研究[D].華南理工大學，2015.

[4]韓業(yè)輝.亞臨界水水解豆渣多糖工藝條件的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2015，43（35）：151- 152+175.

[5]盧薇，丁簡，官燕華，王金梅，楊曉泉.酶輔助亞臨界水提取高溫豆粕蛋白及其性質(zhì)研究[J].現(xiàn)代食品科技，2015，31（01）：126- 130+95.