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1、芦荟多糖的提取与应用n n武汉大学天然产物化学及提取n n学号：200722030139http:/ n1.研究的意义和必要性n n2.研究对象及其历史n n3.主要成分的提取分离流程n n4.分析方法与结果n n5.市场调研及经济技术分析1.研究的意义和必要性n n芦荟芦荟(Aloe)(Aloe)：热带亚热带沙漠植物，属百合科多年生草本植物，具有肉：热带亚热带沙漠植物，属百合科多年生草本植物，具有肉厚汁多的特点。厚汁多的特点。n n原产地在亚洲，地中海沿岸。芦荟品种繁多，已发现的芦荟类种类有原产地在亚洲，地中海沿岸。芦荟品种繁多，已发现的芦荟类种类有500500种以上，其中最有药用及保健功能
2、价值的有种以上，其中最有药用及保健功能价值的有：库拉索芦荟：库拉索芦荟(Aloe(AloeVera)Vera)，木剑芦荟，木剑芦荟(Aloe(AloeArrborescensArrborescens) )，好望角芦荟，好望角芦荟(Aloe(AloeFeroxFerox) )，索科特芦荟索科特芦荟(Aloe(AloePorryiPorryi) )；其中库拉索芦荟是保健常用的芦荟，也是世；其中库拉索芦荟是保健常用的芦荟，也是世界上销量最大的芦荟。界上销量最大的芦荟。n n芦荟生长成熟期一般三年以上，具有强大的生命力和惊人的修复受损能芦荟生长成熟期一般三年以上，具有强大的生命力和惊人的修复受损能力，
3、因此对其进行研究具有重要意义。力，因此对其进行研究具有重要意义。备注：摘自（曹伟蜂芦荟多糖的研究进展）备注：摘自（曹伟蜂芦荟多糖的研究进展）.研究芦荟的历史n n芦荟作为民间传统草药已有芦荟作为民间传统草药已有40004000多年的历史。涉及芦荟多年的历史。涉及芦荟的古典药物著作有：的古典药物著作有： 神龙本草经神龙本草经 本草纲目本草纲目欧洲的欧洲的希腊草本希腊草本朝鲜的朝鲜的东岳宝鉴东岳宝鉴等等 到目前为止，我们所知道的关于芦荟的最早记载，是古代到目前为止，我们所知道的关于芦荟的最早记载，是古代埃及的医学书埃及的医学书艾帕努斯艾帕努斯 巴皮努斯巴皮努斯中所记录的，考古中所记录的，考古发现，
4、在埃及，芦荟被放置在发现，在埃及，芦荟被放置在金字塔金字塔中中木乃伊木乃伊的膝盖之间。的膝盖之间。 备注：摘自（宋瑞峰，陈伟，叶舟备注：摘自（宋瑞峰，陈伟，叶舟 微胶囊技术用于芦荟多糖分离的研究微胶囊技术用于芦荟多糖分离的研究 ）芦荟的化学成分n n芦荟的成份是极其复杂的，特别是具有活性功能的这部分。n n目前已确定芦荟中含有丰富的多糖、蒽醌类物质、有机酸、蛋白质、氨基酸(约20多种)、维生素、叶绿素、矿物质、生物活性酶及甾类化合物等备注：摘自（冯婷备注：摘自（冯婷 , ,董银卯董银卯, ,何聪芬何聪芬 芦荟多糖精制工艺的研究芦荟多糖精制工艺的研究 ）芦荟中的特殊活性物质n主要含有两大类:n一
5、类是存在于芦荟叶底部及表皮附近的芦荟素等蒽醌类物质(简称芦荟苷)n另一类是从鲜叶中分离出来的透明凝胶。备注：摘自（冯婷备注：摘自（冯婷 董银卯董银卯; ;何聪芬何聪芬 芦荟多糖精制工艺的研究芦荟多糖精制工艺的研究 ）芦荟核形分析http:/ 进展）进展）芦荟多糖的化学结构n国外对芦荟多糖化学结构的研究很早就开始，但由于芦荟种类繁多，且产地、生长期、种植加工等条件不同均会造成多糖的组成和结构有所差异，因此在此方面的结论还是众说纷纭。其中以日本的Yagi教授和美国的Carrington实验室的研究最为广泛和突出。芦荟粘多糖结构备注：摘自备注：摘自(冯婷冯婷, ,董银卯董银卯, ,何聪芬何聪芬 芦荟
6、多糖精制工艺的研究芦荟多糖精制工艺的研究 ) )3.多糖的提取方法n n天然多糖主要是从自然界中的植物或农副产品中天然多糖主要是从自然界中的植物或农副产品中提取分离而得到的，常用的提取方法有提取分离而得到的，常用的提取方法有 ：n n. .溶剂提取法（溶剂提取法（溶剂提取法（溶剂提取法（浸渍法浸渍法 ，渗漉法，渗漉法 ，煎煮法，煎煮法 ，回，回流提取法流提取法 ，连续提取法，连续提取法 ）n n. .高速逆流色谱法高速逆流色谱法高速逆流色谱法高速逆流色谱法 n n. .微波辅助提取法微波辅助提取法微波辅助提取法微波辅助提取法 n n. .超临界流体萃取法超临界流体萃取法超临界流体萃取法超临界流
7、体萃取法 n n. .超声波提取法超声波提取法超声波提取法超声波提取法 n n. .固相萃取法固相萃取法固相萃取法固相萃取法微波辅助提取法n n微波加热原理：微波加热原理：n n利用微波场中介质的偶极子转向极化和界面极化利用微波场中介质的偶极子转向极化和界面极化的时间与微波频率相吻合的特点，促使介质转动的时间与微波频率相吻合的特点，促使介质转动能级跃迁，加剧热运动，将电能转化为热能。能级跃迁，加剧热运动，将电能转化为热能。n n从细胞破碎的微观角度看，微波加热导致细胞内从细胞破碎的微观角度看，微波加热导致细胞内的极性物质，尤其是水分子吸收微波能，产生大的极性物质，尤其是水分子吸收微波能，产生大
8、量的热量，使胞内温度迅速上升，水汽化产生压量的热量，使胞内温度迅速上升，水汽化产生压力使细胞膜（壁）破裂，产生微孔或裂纹，从而力使细胞膜（壁）破裂，产生微孔或裂纹，从而使细胞内物质更容易被溶剂溶出，达到提取目的。使细胞内物质更容易被溶剂溶出，达到提取目的。备注：摘自（张国庆备注：摘自（张国庆, ,微波辅助提取黄酮和多糖类成分的新进展微波辅助提取黄酮和多糖类成分的新进展J,J,天津药学天津药学,2007,2007年年2 2月月第第l9l9卷第卷第1 1期）期）微波辅助提取的特点投资少，设备简单适用范围广重现性好，选择性高操作时间短，溶剂耗量少，热效率高无噪音、无污染和易于自动化。与传统煎煮法相比
9、，克服了药材细粉易凝聚、易焦化的弊端备注：摘自（张国庆备注：摘自（张国庆, ,微波辅助提取黄酮和多糖类成分的新进展微波辅助提取黄酮和多糖类成分的新进展J,J,天津药学天津药学,2007,2007年年2 2月第月第l9l9卷第卷第1 1期）期）超声波提取法n n超声波提取法原理：超声波提取法原理：n n超声波强化提取植物的有效成分，是一种物理破碎过程。超声波强化提取植物的有效成分，是一种物理破碎过程。超声波对媒质产生独特的机械振动作用和空化作用。当超超声波对媒质产生独特的机械振动作用和空化作用。当超声波震动时能产生并传递强大的能量，引起媒质质点以大声波震动时能产生并传递强大的能量，引起媒质质点以
10、大的速度和加速度进入振动状态，使媒质结构发生变化，使的速度和加速度进入振动状态，使媒质结构发生变化，使有效成分进入溶剂中；同时在溶液中还会产生空化作用，有效成分进入溶剂中；同时在溶液中还会产生空化作用，即在有相当大的破坏力的作用下，液体内形成空化泡的现即在有相当大的破坏力的作用下，液体内形成空化泡的现象。象。n n药用植物的化学成分较为复杂，常规提取效果常不理想，药用植物的化学成分较为复杂，常规提取效果常不理想，近年来用超声波提取技术提取收到良好的效果，尤其是生近年来用超声波提取技术提取收到良好的效果，尤其是生物碱、苷类、挥发油等成分的提取。物碱、苷类、挥发油等成分的提取。备注：摘自（张国庆备
11、注：摘自（张国庆, ,微波辅助提取黄酮和多糖类成分的新进展微波辅助提取黄酮和多糖类成分的新进展J,J,天津药学天津药学,2007,2007年年2 2月月第第l9l9卷第卷第1 1期）期）芦荟多糖的提取方法n多年来，国内外的研究者，特别是美、日、韩三国的科学家对芦荟活性成分的提取工艺及定性、定量进行了大量的研究工作，主要提取方法有：1.传统工艺法2.Cobble热处理法3.Coats热处理法4.Maret紫外光辐照处理法5.Maughan控温处理法6.Coats冷处理法7.McAnalley冷处理法8.LuizCerqueria分步处理法备注：摘自（冯婷备注：摘自（冯婷 ，董银卯，何聪芬，董银卯
12、，何聪芬 芦荟多糖精制工艺的研究芦荟多糖精制工艺的研究 ) )Luiz Cerqueria分步处理法n主要依据：芦荟叶肉和叶皮中所含的生物活性物不同，把二者分开加工可顺利除去主要存在于叶皮中的芦荟素。n生产工艺:新鲜芦荟叶洗净消毒，剥取凝胶，叶肉切碎、研磨、粗滤、均质以制取凝胶汁；将叶皮切碎，加水研磨、均质，然后加入活性炭搅拌吸附一定时间，再加入助滤剂过滤，得芦荟叶皮汁；合并凝胶汁和叶皮汁，在高温下短时间杀菌处理和稳定化处理，便可得稳定化的芦荟全叶汁。 备注：摘自备注：摘自 ( (冯婷冯婷 , ,董银卯董银卯, ,何聪芬何聪芬 芦荟多糖精制工艺的研究芦荟多糖精制工艺的研究 ) )McAnaII
13、ey 冷处理法n美国McAnalley教授领导的Carrington实验室经过多年研究，分离出一种冻干后不再降解的，由(14)键接的活性粘多糖Carrisyn，并证明它就是芦荟的主要活性成分。n分离提纯的工艺过程可简述为:将芦荟叶洗净，去皮，磨碎成浆，除去纤维质，醇沉，离心过滤，冷冻干燥等几步。 备注：摘自备注：摘自 ( (冯婷冯婷 , ,董银卯董银卯, ,何聪芬何聪芬 芦荟多糖精制工艺的研究芦荟多糖精制工艺的研究 ) )Carrisyn的应用n作为一种生物制剂广泛用于治疗：胃肠道疾病免疫类疾病癌症艾滋病等nCarrisyn取得了惊人的医疗效果。但Carrisyn仍是一种多糖的混合物，其中可能
14、存在中性多糖、酸性多糖和糖蛋白。 备注：摘自备注：摘自 ( (冯婷冯婷 , ,董银卯董银卯, ,何聪芬何聪芬 芦荟多糖精制工艺的研究芦荟多糖精制工艺的研究 ) )McAnalley提取实验方法n取1kg芦荟叶用次氯酸钠溶液冲洗、消毒。去除芦荟叶的叶尖、根部和皮，切成凝胶薄片。n放入均浆器制成匀浆。n六层纱布过滤，收集过滤液，调pH到33.5，按1：4比例加入95乙醇，搅拌2030min。静置34h。n去上清，将沉淀加入去离子水适量，混合搅拌若干分钟，按1：4加入乙醇，搅拌30min，静置2h，得沉淀。n去上清，沉淀于2000g离心lOmin。n沉淀转入冻干机中冻干，所余基本为芦荟多糖。备注：摘
15、自备注：摘自 ( (冯婷冯婷 , ,董银卯董银卯, ,何聪芬何聪芬 芦荟多糖精制工艺的研究芦荟多糖精制工艺的研究 ) )McAnalley提取工艺流程n n芦荟叶清洗，次氯酸钠消毒去皮匀浆芦荟叶清洗，次氯酸钠消毒去皮匀浆调调3 33.53.5滤液滤液6 6层纱布过滤层纱布过滤加四倍体积加四倍体积9595乙醇搅拌乙醇搅拌202030min30min静置静置冻干冻干离心离心合并沉淀合并沉淀对沉淀反复用乙醇洗涤对沉淀反复用乙醇洗涤芦荟粗多糖芦荟粗多糖芦荟多糖的分离纯化n用上述方法提取出来的芦荟多糖只是一种多糖的混合物，其中可能存在中性多糖、酸性多糖、单糖、低聚糖、蛋白质和无机盐，必须进一步分离纯化。
16、.除蛋白质常用的去除蛋白质的方法有：Sevag法、三氟三氯乙烷法和三氯醋酸法。这些方法的原理是使多糖不沉淀而使蛋白质沉淀.分离纯化针对芦荟多糖的特性，可选择不同的分离纯化方法，如根据多糖分子大小和形状的不同，采用凝胶过滤色谱法、膜分离法、根据多糖分子的电荷特性可采用离子交换色谱法。备注：摘自（太江超芦荟多糖的分离纯化及分析综述）芦荟多糖的气象色谱分析 备注：摘自（陈洪亮 李德发 常碧影 张家祥 付绪栋芦荟多糖的提取及结构分析）超声波提取芦荟多糖n传统方法提取芦荟多糖工艺流程原料清洗去皮称重打浆按比例加水加热浸提抽滤清液保留。残渣再提取，合并提取液浓缩除蛋白加95乙醇沉淀复溶后再加95乙醇沉淀反
17、复三次无水乙醇洗涤沉淀多糖低温真空干燥芦荟粗多糖超声波法提取芦荟多糖工艺流程浸提过程在超声波场中进行，其余同上。备注：摘自（吴广枫张拥军汤坚超声波用于芦荟多糖提取的研究） 备注：摘自（顾文秀，许芳萍，鞠炜渭，朱传征超声波协助提取芦荟多糖的研究）.分析方法与结论 备注：摘自（顾文秀，许芳萍，鞠炜渭，朱传征超声波协助提取芦荟多糖的研究）结果分析n常规提取方法最佳条件的确定。表1表明，影响芦荟多糖提取的因素主次为BEDCA，最佳提取工艺为ABCDE，即浸提2次，浸提温度80，料液比l：3，提取时间4h，醇沉浓度80。最佳工艺条件下的验证值为.3480。备注：摘自（顾文秀，许芳萍，鞠炜渭，朱传征超声波
18、协助提取芦荟多糖的研究）n超声波协助提取最佳条件的确定。表2表明，影响芦荟多糖提取的因素主次为BEDCA，最佳提取工艺为A1B4C3D3E3，即浸提1次，浸提温度80，料液比1：3，超声时间40min，醇沉浓度70。最佳工艺条件下的验证值0.4812%。 备注：摘自（顾文秀，许芳萍，鞠炜渭，朱传征超声波协助提取芦荟多糖的研究）结论n常规提取法的最佳提取工艺为：浸提2次，浸提温度80，料液3，取时间4h，醇沉浓度80。n超声波协助提取芦荟多糖的最佳条件为：浸提1次，浸提温度80，料液比1:3，提取时间40min，醇沉浓度70。n在各自的最佳工艺条件下比较其得率，超声波法得率是常规法的1.38倍，
19、且所用沉淀剂乙醇较少，提取时间大大缩短(由4h缩短至40min)，只需浸提1次，可提高效率，简化提取工艺，节约成本，因此将超声波用于芦荟多糖的提取工艺有一定实用价值。 备注：摘自（顾文秀，许芳萍，鞠炜渭，朱传征超声波协助提取芦荟多糖的研究） 备注：摘自（吴广枫，张拥军， 汤坚超声波用于芦荟多糖提取的研究）芦荟多糖的药用功效 芦荟是一种药用价值很高的种植物，对它的药效很早就被发现，因长期以来未经科学验证，芦荟一直被看成偏方，应用范围受到一定的限制。近二三十年来，一些发达国家，如美国、日本、韩国等国家己形成大产业，尤其是日本，对芦荟进行了许多深入的研究。医疗范围涉及内、外、妇、儿、皮肤、五官等各科
20、，其功效大致可概括为： . .免疫调节作用免疫调节作用 . .抗肿瘤作用抗肿瘤作用 . .抗紫外线辐射作用抗紫外线辐射作用 . .促造血作用促造血作用 . .抗真菌，病毒作用抗真菌，病毒作用http:/ n早在公元前早在公元前1414世纪，埃及皇后尼菲提就使用芦荟美容，从世纪，埃及皇后尼菲提就使用芦荟美容，从而使她拥有细嫩洁白的肌肤和柔软光滑的头发。而使她拥有细嫩洁白的肌肤和柔软光滑的头发。 芦荟汁芦荟汁液系天然萃取物，含有多种对人体有益的保湿剂和营养效液系天然萃取物，含有多种对人体有益的保湿剂和营养效果。果。n n科学研究认为，芦荟中含有聚糖的水合产物葡萄糖、甘糖科学研究认为，芦荟中含有聚糖
21、的水合产物葡萄糖、甘糖露、少量的糖醛酸和钙等成份；还有少量水合蛋白酶、生露、少量的糖醛酸和钙等成份；还有少量水合蛋白酶、生物激素、物激素、荷尔蒙荷尔蒙、蛋白质蛋白质、氨基酸、维生素、氨基酸、维生素、矿物质矿物质及其及其它人体所需的微量元素。因此，芦荟便具备保湿和防晒的它人体所需的微量元素。因此，芦荟便具备保湿和防晒的功能，对美容效果极佳。功能，对美容效果极佳。http:/ n生物体内免疫系统的正常是健康的标志。芦荟凝胶内含有生物体内免疫系统的正常是健康的标志。芦荟凝胶内含有的多种活性成分，它们溶解在凝胶的极性水中，相互协同，的多种活性成分，它们溶解在凝胶的极性水中，相互协同，对外界形成了强大的
22、调节免疫功能的作用。美国卡林顿实对外界形成了强大的调节免疫功能的作用。美国卡林顿实验室从芦荟凝胶中提取的多糖验室从芦荟凝胶中提取的多糖AcemannanAcemannan，已获美，已获美国的国的FDAFDA批准应用于人体治疗艾滋病的药物，震惊了芦批准应用于人体治疗艾滋病的药物，震惊了芦荟工业。荟工业。n n近几年近几年“ “国际芦荟科学协会国际芦荟科学协会” ”提出，芦荟除了作为食品、提出，芦荟除了作为食品、药物和化妆品以外，还能作为功能性食品，可经常定量服药物和化妆品以外，还能作为功能性食品，可经常定量服用用(DietarySupplement)(DietarySupplement)。htt
23、p:/ 芦荟美容保健产品http:/ .芦荟产品市场分析n n早在早在19961996年，联合国粮农组织对各种野生植物进年，联合国粮农组织对各种野生植物进行调查，从对人体有用的角度进行综合评比，芦行调查，从对人体有用的角度进行综合评比，芦荟获得了第一名。因而，芦荟被联合国粮农组织荟获得了第一名。因而，芦荟被联合国粮农组织推荐为推荐为“ “2121世纪人类最佳保健食品世纪人类最佳保健食品” ”。n n作为一种集医药、美容、保健、食品及观赏为一作为一种集医药、美容、保健、食品及观赏为一体的纯天然绿色植物，芦荟的多种药用价值和治体的纯天然绿色植物，芦荟的多种药用价值和治疗作用引起了医学界的广泛重视。
24、从疗作用引起了医学界的广泛重视。从2020世纪世纪8080年年代开始，芦荟就已受到日、美等发达国家消费者代开始，芦荟就已受到日、美等发达国家消费者的不断追捧，并迅速在全球范围内掀起了的不断追捧，并迅速在全球范围内掀起了“ “芦荟芦荟” ”热潮。热潮。http:/ n在全世界范围内，芦荟提取物，主要以冻干粉、喷干粉和在全世界范围内，芦荟提取物，主要以冻干粉、喷干粉和烘干粉等形式在市场上流通，已广泛应用于化妆品、保健烘干粉等形式在市场上流通，已广泛应用于化妆品、保健食品、饮料、乳制品、日用品、药品等领域。据国际芦荟食品、饮料、乳制品、日用品、药品等领域。据国际芦荟科学协会（科学协会（IASCIAS
25、C）的统计数据显示，）的统计数据显示，19971997年全球芦荟原年全球芦荟原料及其制品的年销售额已突破料及其制品的年销售额已突破650650亿美元。亿美元。n n专家预计，未来十年内，全世界范围内芦荟产业的产值将专家预计，未来十年内，全世界范围内芦荟产业的产值将超过超过10001000亿美元。据有关部门报道，现在全世界从事芦亿美元。据有关部门报道，现在全世界从事芦荟的公司有荟的公司有5 5万多家，在网上可检索到的芦荟企业有万多家，在网上可检索到的芦荟企业有2800028000多家，总资产在多家，总资产在75007500万到万到1 1亿美元，年产值近亿美元，年产值近10001000亿美元。亿美
26、元。 http:/http:/ n美国是目前世界上研究开发应用芦荟的大美国是目前世界上研究开发应用芦荟的大国，现有芦荟制品国，现有芦荟制品1500多种，年销售额达多种，年销售额达36亿美元。其中，永久产品公司亿美元。其中，永久产品公司（Forever Living Products）是美国）是美国芦荟产业界的巨头，也是世界上最大的芦芦荟产业界的巨头，也是世界上最大的芦荟公司，荟公司，1998年销售额年销售额13亿美元。亿美元。 备注：摘自（美国永久产品公司(Forever Living Products)2003年调研报告）http:/ n据统计，据统计，1998年全世界芦荟产业产值年全世界芦
27、荟产业产值65亿美元，亿美元，n n我国芦荟业总产值仅我国芦荟业总产值仅1亿多人民币。亿多人民币。n n近两年来全国栽培面积达近两年来全国栽培面积达1万多亩，出现了万多亩，出现了规模化栽培生产中心区域。但在产品的深规模化栽培生产中心区域。但在产品的深加工方面还刚刚起步，芦荟制品企业仅有加工方面还刚刚起步，芦荟制品企业仅有五六家，产品五六家，产品30多种。多种。 备注：摘自（北京昭贵科技开发有限责任公司2006年底的调研报告）n n芦荟是一项高附加值的产业芦荟是一项高附加值的产业n n原材料易得原材料易得n n加工成本低加工成本低n n出口潜力高，成品运输成本低出口潜力高，成品运输成本低n n中
28、国相对国外劳动力成本低中国相对国外劳动力成本低我国芦荟产业的政策情况n n国家科技部把芦荟作为国家科技部把芦荟作为国家科技部把芦荟作为国家科技部把芦荟作为2121世纪一项非常重要的产世纪一项非常重要的产世纪一项非常重要的产世纪一项非常重要的产业来发展业来发展业来发展业来发展n n科技部已举行了三次全国芦荟产业研讨会。科技部已举行了三次全国芦荟产业研讨会。科技部已举行了三次全国芦荟产业研讨会。科技部已举行了三次全国芦荟产业研讨会。n n各大媒体、传播行业不断宣传介绍芦荟的药用价各大媒体、传播行业不断宣传介绍芦荟的药用价各大媒体、传播行业不断宣传介绍芦荟的药用价各大媒体、传播行业不断宣传介绍芦荟的
29、药用价值及其应用。值及其应用。值及其应用。值及其应用。 备注：摘自（北京昭贵科技开发有限责任公司2006年底的调研报告）芦荟产品市场价格状况n n美国库拉索芦荟品种美国库拉索芦荟品种 芦荟鲜叶芦荟鲜叶 中国山东省中国山东省 零售块零售块片，批发块片，起批量片，批发块片，起批量50005000片。片。n n库拉索鲜叶库拉索鲜叶 浙江上虞浙江上虞 零售零售6 6块片，块片，4.54.5块片，起批量块片，起批量100100片，片， 各种大小均有售。各种大小均有售。n n日本木立日本木立 芦荟鲜叶零售芦荟鲜叶零售4 4块片，批发块片，批发 2.52.5块片块片。n n芦荟鲜叶芦荟鲜叶 苏州苏州 零售零售5 5块片，批发块片，批发4 4块片。块片。n n元江芦荟元江芦荟 零售零售4 4块片，批发块片，批发2 2块片。块片。http:/ n海南五和堂生物制品有限公司n n华美芦荟郑州海洋科技实业有限公司n n北京昭贵科技开发有限责任公司n n北京安琪尔芦荟有限公司n n湖南常德市碧康生物科技开发有限公司n n海南彼特福生物工程有限公司n n广西万山茶业有限责任公司
