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 药学理论 |
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酶在植物提取中的应用
[发布时间： 2004年7月8日21:01:35 浏览次数： 32] |
酶在植物提取中的作用是使植物材料降解形成更疏散的结构，有时甚至完全溶解植物材料以使植物的有效成分最大限度地溶出，达到最高的提取收率。另外酶还可催化有效成分转化成活性更强的形式，其中，生物转化的一种重要类型是糖基水解，它可通过酶催化或酸法水解的方式达到。去糖基后会导致有效成分水溶性变差，如果水解程度可有效控制，则采取相应的处理工艺可进行有效的提取。
当植物材料被降解成较小的碎片后，它的物化特性也被改变，这种改变会对生产的经济性带来显著的影响，达到提高收率、降低成本或提高成品质量等效果。
提取时的收率提高
酶的作用是帮助植物材料被降解形成更疏散的结构从而使有效成分更易释放。
植物的各部分都可被用于有效成分提取，而在植物不同部位，如根、茎、种子等之间的化学成分有很大差别。在果汁和饮料工业中已有许多种工业酶制剂被用于从植物内部释放更多产物，而提高苹果汁收率的酶与啤酒生产的酶是不同的。因此，在这项应用中必须先根据原材料的特性在实验室中通过实验的方法确定最佳的酶。
在诺维信实验室中，我们已经发现了适于下列提取及生物转化的酶：
----葡萄籽中提取多酚
----大豆中提取异黄酮
----大豆异黄酮去糖基
降低持水率
通过降低持水率从而使滤液在过滤时滤饼中释放出更多的水或溶剂。更多的出液量意味着有效成分收率提高及回收溶剂量的提高, 即生产成本的降低。磨碎植物材料导致持水量提高，而沉淀物或滤饼中的持水带来了收率的损失。酶可降解植物高聚物成分如果胶、淀粉、半纤维素、木质素等从而减少与之结合的水量，而这部分水或溶剂则意味着产物。果汁及饮料工业的经验对这一应用很有帮助，而酶的这种作用只有在工厂的实验中才可得到最好的评估。当使用的提取原料价格较贵或材料有限时，收率的提高则很重要。
降低生产成本
使用植物细胞壁降解酶可使第一次提取更有效，从而减少提取次数并达到总收率较高的结果。每步提取过程都应相应计算成本及产值，但通过第一步提取得到较高的收率意味着更易安排生产及降低总生产成本。当被提取药渣持水率降低时可减少对其冲洗或进一步提取的需要。第一次提取完成后，不溶物中夹带的液体应与流出的提取液具有相同的浓度，提取液体积增大即意味着总收率的提高，总提取次数也可因此而减少以达到相同的总收率，这将意味着节约时间、溶剂使用量或能量，即达到降低成本的目的。
通过酶法降低持水率以使浓缩/蒸发液降粘，可达到节约时间和能量的目的
生产植物有效成分提取时因植物原料品种不同，其浓缩的时间及所需成本则不同。提取物溶液因溶质的持水率高则形成较高的粘度，导致浓缩时需延长时间或消耗更高的能量。诸如碳水化合物(木质素、b-葡聚糖等)、淀粉、果胶及蛋白质等一些植物中的高聚物在较低浓度下即能增加持水量且大幅增加粘度，而酶对这类高聚物的降解因改变了其物化特性从而降低了持水率及粘度，从而可缩短浓缩的时间或降低成本。
在一些其它(例如蛋白质和咖啡生产的)工业应用中，只有通过使用酶法降低持水率及粘度才有可能在工业化规模上通过浓缩液加工出干燥的固体产品。
终产物纯度更高或杂质量更低
多酚类物质可聚合成更高分子量的聚合物，使之在离心或过滤时更易被除去。 酶可以使植物提取物中的多酚聚合(例如茶提取物)并通过离心或过滤的方法除去。如果产物中的杂质多有酚的基团，则可通过这种方式除去杂质从而纯化产品。
提取物在贮藏过程中出现的浑浊
有些植物提取物在贮藏过程中会出现浑浊及沉淀的问题，这些浑浊/沉淀物往往是果胶-多酚-蛋白质的复合体。果胶和蛋白质在生产过程中通过酶的方法被降解为小分子而避免浑浊物的形成从而生产出稳定的提取物。这项技术已经在果汁浓缩物的生产中使用了许多年，近期还在中国茶浓缩物的生产中得到应用。不同的水果种类及茶中所使用的酶是不同的，但在不同例子中均取得了较好的结果。
生物转化
通过加酶切断有效成分上糖链的b-糖苷键的连接，有效成分去糖基后很多情况下生物活性会提高，成为更有效的药物。去糖苷通常是通过酸水解或"自然发酵"的方法实现的。自然发酵可通过植物材料的内源性微生物或通过这些微生物发酵的酶来完成b-糖苷键的水解。
因为植物的内源微生物所产生的酶不标准并可能含有有害的副活力，这种自然发酵很难控制。当有效成分的糖基被水解掉后，其水溶性降低，它可能以沉淀的形式析出，有效成分溶解度的改变和不确定性使在生产中难以控制。 b-糖苷酶法提取用于生产则可改变这种状况使之易控制。当b-糖苷酶被加入第一次提取过程时，它会使水溶性有效成分经去糖基而转化为不溶性的有效成分。在水相提取液中同时加入有机溶剂(例如乙酸乙酯)，通过适量搅拌，可随着生物转化的发生同步使产物溶解于有机相,通过回收有机相即可得到需要的活性成分。因此， b-糖苷酶可用于生产过程中特定步骤中的生物转化反应。 | | |
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