摘 要

蒲公英多糖的实用价值越来越受国内外学者的肯定，对其相关的研究越来越深入。蒲公英多糖主要存在于蒲公英根部等，具有食用、医用等多种功效，具有较高的营养价值和较广泛的用途。

本论文以蒲公英多糖为原料，首先探究蒲公英多糖的成分及分子量，测得其成分主要有水分、糖类和不溶固物质，分子量主要小于50000Da。再对菊糖制取工艺中菊糖的脱色工艺及条件加以优化。通过对比选活性炭和三种树脂的脱色性能，优选出蓝深公司109D型大孔树脂，并对109D型大孔树脂进行了过柱实验。经实验测得，当过柱速率为3Bv/h，过柱时间为90min时，过柱脱色效果可达最佳，但树脂饱和时间过短。经过分析多糖的分子量分布和占比，最终选用截留分子量为20000Da的陶瓷膜在109D型大孔树脂过柱脱色工艺前联用，可减轻树脂脱色压力，优化整体脱色效果，从而优化菊糖脱色工艺及操作条件。

关键词：蒲公英多糖；脱色工艺；优化；陶瓷膜

Study on decolorization process of dandelion polysaccharides

Abstract

The practical value of dandelion polysaccharides is increasingly recognized by scholars at home and abroad. More and more research have been carried out. Dandelion polysaccharides mainly exist in dandelion roots, which can be used with food, medical and other efficacy. It has been proven that dandelion polysaccharides have high nutritional value and wide use.

This article uses dandelion polysaccharide as raw material. The composition and molecular weight of dandelion polysaccharide have been examined and the decolorization process and conditions was optimized. The experiment selected 3 different ion exchange resin and activated carbon as research object. By comparing the experimental results, it found that the 109D macroporous resin had the best performance off decolorization process. In the column experiment, 109D can achieve the best results of decolorizing in condition of column speed 3Bv/h, time 90 min. Because the saturation time is too short, this article joint used the ceramic membrane whose intercept molecular weight is 20000 before 109D macroporous resin. As a result, the requirements of resin is reduced and the decolorization process is optimized.

Key word：dandelion polysaccharides；decolorization process；optimize；ceramic membrane

目 录

第一章 绪论 1

1.1蒲公英多糖研究概况 1

1.1.1 蒲公英的营养价值 1

1.1.2 蒲公英多糖的化学成分及性质 1

1.1.3 蒲公英多糖的药理类研究 2

1.1.4 蒲公英多糖在食品工业中的应用 2

1.2蒲公英多糖脱色研究 3

1.2.1活性炭吸附法 3

1.2.2过氧化氢氧化法 3

1.2.3大孔树脂脱色法 3

1.2.4陶瓷膜过滤法 4

1.3 本课题主要研究目的与内容 4

1.3.1 研究目的和意义 4

1.3.2 研究的主要内容 5

第二章 脱色工艺优化的研究 6

2.1实验材料及仪器 6

2.1.1 优化实验所用主要材料 6

2.1.2 优化实验所用主要仪器 6

2.2 实验方法 7

2.2.1多糖含量的测定方法 7

2.2.2 多糖保留率计算方法 8

2.2.3 脱色率计算方法 8

2.2.4 菊糖成分及含量的测定 8

2.2.4 脱色工艺优化实验方法 8

第三章 实验结果与分析 12

3.1 蒲公英多糖成分及分子量的确定 12

3.1.1蒲公英多糖成分及含量的确定 12

3.1.2蒲公英多糖分子量的确定 12

3.1.3 蒲公英多糖溶液预处理 13

3.2 活性炭工艺的优化 13

3.2.1活性炭添加量对蒲公英多糖脱色效果的影响 13

3.2.2脱色温度对蒲公英多糖脱色效果的影响 14

3.2.3脱色时间对蒲公英多糖脱色效果的影响 15

3.3 树脂脱色工艺的优化 16

3.3.1脱色温度对蒲公英多糖脱色效果的影响 16

3.3.2脱色时间对脱色效果的影响 17

3.4 过柱实验的优化 18

3.5陶瓷膜连用实验结果 19

3.5 小结 20

第四章 结果与讨论 21

4.1 工艺优化 21

4.2创新之处 21

第一章 绪论

1.1蒲公英多糖研究概况

蒲公英是菊科多年生草本植物。它不仅叶的部分可以食用，全草和花的部分全部可以作为中药药材。它也是在中医临床常用的中草药，有清热解毒、健胃消炎等功效^[1]。国内外专家学者多年的实验研究已经证实蒲公英可以抗细菌、抗基因突变，也可以发挥抑制肿瘤、抗氧化等多种药理作用，并且能提高机体对外界的免疫性 ^[2]。据报道，蒲公英中多糖类物质能够达到其干重的30% ～ 50% ，且蒲公英根中多糖含量可达到二分之一、花中多糖含量比根中稍低，大约为36.43%，叶中多糖含量最少，仅为10%，可知其中蒲公英根的多糖含量最高。

1.1.1 蒲公英的营养价值

蒲公英在全国范围内都很常见，其体中含有蒲公英素、蒲公英甾醇、菊糖等多种健康营养成分，并且有三萜类、香豆素类等多种化学成分，有利尿缓泻、护肝利胆等功效^[3]。谷丽伟^[4]等人曾对蒲公英的营养价值进行过详细的研究，研究发现蒲公英中含有脂肪类、蛋白类、纤维类、维生素和总糖。总糖占总体质量的大部分，且蒲公英体内至少17类氨基酸含量均高于大多数同类其他野生植物，其中7种氨基酸在人体内无法自动合成只能靠体外摄取。王欣^[5]等人的研究表明，蒲公英中含有的蒲公英甾醇可以通过增加肾脏葡糖-6-磷酸酶的活性而促进肝糖原的增加，进而起到保护肝脏的作用。蒲公英中同样含有大量铁、铜、锌、锰等微量元素，能够刺激免疫活性细胞生长，从而提高机体免疫力。

1.1.2 蒲公英多糖的化学成分及性质

多糖是一种生物体内大量存在的主要的碳水化合物，是由几十个甚至上万个单糖连接而成的。由实验结果表明^[6]6，蒲公英多糖的主要为甘露糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸和葡萄糖五种单糖构成，且连接方式即有α糖苷键，也有β糖苷键。根据聚合度，分为高聚合度和低聚合度。^[7]一般情况下，经提取后的蒲公英多糖内多数含有蛋白质、色素等物质，其中，从蒲公英多糖中分离可得三种糖蛋白，进一步解析可发现三种糖蛋白中均含有O-连接型糖蛋白^[8]8。

1.1.3 蒲公英多糖的药理类研究

蒲公英根部多糖含量丰富，其中有甘露聚糖和葡萄糖所构成的多糖是提高细胞免疫功能和体液免疫功能的重要原因。研究^[9]9表明蒲公英多糖对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等细菌具有一定的抗菌效果，对酵母菌、黑曲霉等真菌也有一定的抑制效果。蒲公英多糖可通过清除自由基、降低α-葡萄糖苷酶活性起到降低血糖^[10]1⁰、保肝护肝的功效。并且蒲公英多糖可获得比灭活的细菌疫苗更强的免疫佐剂活性^[11]1，可促进机体免疫器官的生长发育，从而增强机体的免疫力和免疫细胞的生长速度。杨晓杰等^[12]1²人还研究了蒲公英多糖的抗突变和抑制肿瘤的功效，研究表明，蒲公英多糖能够显著提高外周血细胞免疫力，从而达到抑瘤的功能。

1.1.4 蒲公英多糖在食品工业中的应用

菊糖作为纯天然非人工合成的食品配料，在世界范围内广受欢迎。近年来，菊糖的开发应用也引起了国际食品界的一股热潮，如在面包、饮料、乳制品和保健品等食品加工领域得到了大规模的开发和应用。在中国，随着中国市场对食品健康绿色的要求越来越高，菊糖的应用领域必将不断扩大。

菊糖常见应用领域有如下几个方面^[13]1³]：

（1）用于乳制品

用于配方奶粉、乳饮料、酸牛奶等的辅料，也可以用来仿制奶酪。由于菊糖能够有效促进人体对钙质的吸收，并能较好的模拟乳脂肪的口感，同时又增加了制品中膳食纤维的含量。菊糖为粒子凝胶结构，与乳制品口感相似，同时可促进肠道中的双歧杆菌的生长，促进吸收。

（2）用于饮料

菊糖的浓缩汁可以作为配料在饮料行业中使用，可以增加甜味，降低热量摄入，且菊糖所含益生素和纤维有助于改善肠道环境。

（3）作为脂肪代替物

由于菊糖经过加工可以模拟冰淇淋、奶油类物质的口感，所以市场上新兴了以菊糖为原料制成的低脂人造奶油，代替以鸡蛋、牛奶味原料的奶油，既可以降低所摄入热量，又可以保证与全脂产品相同的口感。

（4）用于保健食品

菊糖的热值一般只有2kcal/g，属于低热量食品，所以可以作为糖尿病人食品的甜味剂。

1.2蒲公英多糖脱色研究

在多糖的制备过程中，在经过醇沉工艺后的多糖常含有色素，如果将提取出的多糖不经过脱色处理直接制成产品，则会影响最终产品的纯度和质量。因此在制取多糖工艺中最为关键的是选取一个合适而高效的脱色工艺。对脱色工艺主要有两点要求，其一是要求脱色效果好，如果脱色效果不理想则影响产品最终质量；其二是要求多糖保留率高，如果多糖保留率过低则影响整个产品收益。目前工业上常用的脱色方法如下所列。

1.2.1活性炭吸附法

活性炭具有巨大的比表面积，这使之成为工业上最常用的去杂方法。扈瑞平等人^[14]1⁴曾尝试用活性炭吸附法对沙葱多糖进行脱色，经实验测定活性炭脱色最终脱色率能够达到90%以上，多糖保留率能够达到80%以上。本次实验为保证可对糖液进行脱色完全，采用粉末状活性炭，并且将对活性炭脱色工艺进行了系统优化，考察活性炭用量、脱色温度和脱色时间3个因素对蒲公英多糖脱色的影响。

1.2.2过氧化氢氧化法

过氧化氢氧化法的机理主要是过氧化氢分子与色素发生氧化还原反应而脱色，所以过氧化氢的氧化性容易破坏多糖结构。因此不能真正去除色素的同时，还造成了大部分多糖降解。

1.2.3大孔树脂脱色法

大孔吸附树脂是一种人工合成的大分子聚合物。针对不同成分的多糖所选用的树脂也不尽相同。何余堂等人^[15]5增用大孔树脂对玉米花丝多糖进行脱色研究，最终发现花丝多糖被阴离子交换树脂D315脱色的效果最好，脱色率和多糖保留率均在80%以上；夏玮等人^[16]6采用AB-8大孔吸附树脂对桑叶多糖进行脱色处理发现效果理想，并且找到了较为合适的树脂再生方法和时间。但目前其他文献中没有具体的树脂再生时间的探究和处理程度的统一标准，尤其是安全性指标缺乏统一，所以此点有可能成为制约为大孔树脂发展的主要问题。树脂法操作较复杂，最重要的是树脂价格较高，制约工业化上大规模应用；而且树脂再生周期短，树脂再生时产生大量废碱液和废醇液，大大增加生产成本。

1.2.4陶瓷膜过滤法

陶瓷膜为无机材料，具有很好的刚性、耐腐蚀性和稳定性，在过滤过程中膜通量相对稳定，因此在蒲公英多糖脱色过程中可获得良好的纯化效果。

目前陶瓷膜在多糖生产工艺中主要可用于：①分离纯化：将溶剂提取植物后其中的鞣质、果胶、大分子蛋白、悬浮颗粒等去除，提高其澄清度、有效成分的纯度和浓度，利于后续的进一步处理；②浓缩：将低浓度的有效成分富集浓缩一定倍数，降低蒸汽、冷冻浓缩时成本，可实现对热敏性成分控温浓缩，且可将溶媒回收并回用；③脱色、脱盐：提高产品透光度、降低含盐量，减轻下一步脱色脱盐的负担。且使用膜分离法优点有：有效回收溶媒，前期建设与生产线投资费用少；工序精简，能有效缩短产品生产周期；能去除大部分色素物质，同时能滤去大部分大分子蛋白质和悬浮颗粒等；膜组件寿命长，在整个脱色工艺中表现稳定；膜管经反向冲洗后即可再生，再生操作简单。

1.3 本课题主要研究目的与内容

1.3.1 研究目的和意义

蒲公英多糖中含有的大量纤维素、维生素和各种单糖在人体内不能被直接消化吸收，只能通过人体大肠内的双歧杆菌等分解产生少量热量，所以蒲公英多糖的保健功能显而易见十分出色。菊糖是一种天然、安全性较高的食品添加剂。在我国菊糖的缺口量很大，目前国内供应不足以满足需求，故开发出可靠高效的菊糖生产工艺势在必行。菊糖成品多为带有淡黄色的粉末，如需提高菊糖的色泽和质量则需要开发出可靠的脱色工艺，本课题旨在探究蒲公英多糖的脱色工艺的最佳方法和操作条件。

本课题主要围绕脱色工艺所存在的问题展开研究，在脱色工艺中，比较活性炭和不同型号的大孔树脂这两种传统工艺的脱色性能，研究菊糖最佳的脱色条件，在深入研究了菊糖分子量后针对菊糖分子量选取合适的陶瓷膜，考察陶瓷膜最佳操作条件和脱色效果。将陶瓷膜与优选的传统工艺结合，得到优化的脱色工艺。新工艺可降低能量消耗，提高产品质量。

1.3.2 研究的主要内容

（1）确定菊糖的成分及含量，菊糖分子的分子量及占比。

（2）通过比较不同型号（D306、D301、109D）的树脂及活性炭对菊糖透过液脱色的影响，优化脱色工艺条件。

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