蕎麥中D-手性肌醇分離提取與純化研究.pdf

1、蕎麥(Fagopyrum esculentum Moench)是一種適于在冷涼氣候下生長的短季蓼科(polygonacoae)作物。植物分類學(xué)主要有苦蕎(Fagopyrum tataricum Gaert)和甜蕎(Fagopyrum esculentum Moench)兩個品種。蕎麥富含高生物價的蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)元素、黃酮類化合物等，具有多種生物功能，如降血糖、降血脂、抗癌、抗氧化及清除自由基等。研究發(fā)現(xiàn)，蕎麥種子中含有少量D-手

2、性肌醇單體及大量的D-手性肌醇衍生物.蕎麥糖醇(Fagopyritol)，能有效地調(diào)節(jié)血糖，改善糖尿病人(特別是Ⅱ型糖尿病人)癥狀。 D-手性肌醇(D-chiro-inositol，DCI)是肌醇立體異構(gòu)體，它作為新一代胰島素受體促敏劑，能有效地促進胰島素功能，降低血糖、血甘油三酯水平等。進一步研究發(fā)現(xiàn)：D-手性肌醇在唯一的降血糖激素.胰島素的信號傳導(dǎo)過程中發(fā)揮極為重要的作用，當體內(nèi)缺乏足夠的D-手性肌醇時，會導(dǎo)致胰島素抵抗現(xiàn)象

3、。因此，補充D-手性肌醇可提高機體組織對胰島素的敏感性，消除胰島素抵抗，從根本上調(diào)節(jié)機體的生理機能和代謝平衡，從而降低糖尿病的發(fā)生率。 本研究首先采用三種不同的提取方法對蕎麥中D-手性肌醇粗提工藝進行研究，包括不同溶劑提取法、微波法、超聲波法。通過對不同提取方法的工藝條件進行研究，分別確定出最佳的工藝條件。實驗結(jié)果表明，采用不同溶劑提取蕎麥中D-手性肌醇時，乙醇作為溶劑提取效果最好，乙醇提取的最佳工藝條件：溫度30℃，乙醇濃度5

4、0％，料液比1：20，時間1.5h，進行二級提取蕎麥中D-手性肌醇的含量達到4.95mg/g；采用微波法提取蕎麥中D-手性肌醇，經(jīng)單因素及正交試驗確定最佳工藝條件：微波功率245W，微波加熱時間120s，乙醇濃度80％，料液比1：30，此時D-手性肌醇的含量達到5.11mg/g；采用超聲波法時，確定最佳工藝條件：乙醇濃度50％，料液比1:15，提取時間30 min，浸提溫度50℃，此時D-手性肌醇的含量為5.19mg/g。通過比較三種不

5、同的提取方法對D-手性肌醇提取效果影響，確定采用超聲波法提取時，蕎麥中D-手性肌醇提取效果最好。 在蕎麥中D-手性肌醇粗提工藝基礎(chǔ)上，為進一步提高蕎麥提取物中D-手性肌醇的含量，去除提取物中可溶性碳水化合物及其它雜質(zhì)。本研究采用兩種不同方法作用于蕎麥提取物進行研究。方法一采用不同種類微生物發(fā)酵蕎麥提取物，增加蕎麥籽粒水溶液中D-手性肌醇及其衍生物的含量，同時減少提取物中總糖含量，本研究采用釀酒酵母、毛霉、大腸桿菌、蜜蜂生球擬酵母

6、、米曲霉、枯草芽孢桿菌、解酯假絲酵母、黑曲霉接種于蕎麥提取物中進行培養(yǎng)，并跟蹤測定提取物中各種成分的含量變化。結(jié)果表明，采用米曲霉培養(yǎng)5天后，蕎麥提取液中D-手性肌醇含量達到6.07mg/g，且總糖含量降低較大，減少約53％，綜合考慮為最符合條件的提取組分。采用活性炭柱層析純化樣品，D-手性肌醇及糖醇類物質(zhì)可吸附于活性炭柱，然后進行梯度洗脫，經(jīng)高效液相色譜法測定D-手性肌醇的純度達到31.8％。此方法既簡化D-手性肌醇純化工藝，又可減少

7、純化過程中有機溶劑的使用量，降低生產(chǎn)成本。方法二利用萌芽及酸水解方法提高蕎麥中D-手性肌醇含量，蕎麥中D-手性肌醇大部分以衍生物的形式存在。蕎麥籽粒經(jīng)萌芽后，D-手性肌醇單體含量明顯增加，提高約8倍。因此，本研究采用萌芽后蕎麥籽粒作為后續(xù)試驗材料。酸水解使蕎麥中D-手性肌醇衍生物.蕎麥糖醇轉(zhuǎn)化為D-手性肌醇，明顯提高蕎麥中D-手性肌醇的含量。同時大部分碳水化合物轉(zhuǎn)化為不溶性副產(chǎn)物，有利于簡化D-手性肌醇的純化過程。實驗結(jié)果表明，蕎麥中D

8、-手性肌醇最佳提取工藝為：HCl濃度為9N，溫度為95℃，時間為18h，料液比為1:10。在此條件下，提取物中D-手性肌醇含量達到62.5mg/g，達到未萌芽、水解前提取含量的15倍左右。D-手性肌醇提取物純化過程，用等體積水溶解，加入2倍體積95％乙醇，70℃攪拌1h，充分反應(yīng)后，取出冷卻至15℃，得到D-手性肌醇沉淀固體。所得沉淀物，D-手性肌醇純度較低，可用適量的水溶解，加入乙醇溶液，通過反復(fù)的加熱和冷卻處理，進行重結(jié)晶。經(jīng)多次的