張 潔，孫達(dá)峰，張衛(wèi)明

(南京野生植物綜合利用研究院，江蘇南京 210042)

白芨［Bletilla striata(Thunb.)Reichb.f.］是一種傳統(tǒng)中藥，常用于治療癰疽腫痛、創(chuàng)傷止血、手足皸裂等癥［1］?！渡褶r(nóng)百草經(jīng)》中稱其，“味苦平。主癰腫，惡創(chuàng)，敗疽，傷陰，死肌，胃中邪氣，賦風(fēng)，鬼?yè)?，痱緩，不收?！卑总傅呐R床應(yīng)用十分廣泛，給藥途徑多種多樣。除了以白芨粉或假鱗莖煎服入藥，還可以將其中的多糖成分直接用于醫(yī)學(xué)研究和臨床治療［2－3］。白芨葡甘聚糖(BSG)是白芨中重要的活性成分。它是由β－(1－4)－甘露糖、β－(1－4)－葡萄糖和α－(1－6)葡萄糖殘基組成的中性雜多糖［1］。BSG不僅能夠參與機(jī)體代謝，直接發(fā)揮止血斂創(chuàng)的治療作用［4］;還是很好的賦形劑，用作藥物載體，可以延長(zhǎng)主藥的作用時(shí)間，并降低毒性［5－6］。

BSG來(lái)源豐富，制備方法簡(jiǎn)單，具有良好的應(yīng)用前景。在最近的五年內(nèi)，關(guān)于白芨的新增專利達(dá)到638項(xiàng)，主要集中在醫(yī)學(xué)和衛(wèi)生學(xué)方面。研究中往往使用自制的BSG。制備工藝粗糙，得到的BSG的質(zhì)量差異較大，嚴(yán)重制約了BSG的應(yīng)用和基礎(chǔ)研究。因此，有必要進(jìn)一步明確BSG的制備工藝與理化性質(zhì)的關(guān)系。

真空加熱干燥是大分子制備過(guò)程中常用的處理方法。但是干燥過(guò)程可能使多糖分子失去結(jié)合水，分子結(jié)構(gòu)變化，從而使溶液黏度降低。在前面的工作中，我們已經(jīng)考察了經(jīng)過(guò)真空加熱干燥的白芨多糖樣品的溶液流變性［7］。BSG水溶液是假塑性流體。剪切速率＜1s－1，BSG 溶液的表觀黏度 η 隨降低＞1s－1，η達(dá)到穩(wěn)定;且溶液的η隨濃度的增加而增加。外加電解質(zhì)，或者改變?nèi)芤簆H值，都不會(huì)影響其流變性。對(duì)質(zhì)量濃度為16 g·L－1的BSG溶液，η與溫度的關(guān)系符合Arrhenius方程。

本文考察了未經(jīng)加熱干燥的白芨多糖樣品的溶液粘度，并比較了兩種處理方式下BSG溶液流變性。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

白芨鱗莖，干制品，市購(gòu);乙醇(體積分?jǐn)?shù)為95%)，NaOH、HCl、NaCl等均為分析純?cè)噭?/p>

1.2 主要儀器

RE－2000A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮儀器廠);EL 204電子天平(梅特勒－托利多儀器(上海)有限公司);NDJ－5S旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司);PHS－3C精密酸度計(jì)(上海理達(dá)儀器廠)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

根據(jù)芮海云等人的方法改進(jìn)［8］。將白芨塊莖粉碎，過(guò)80目篩，加入20倍體積的蒸餾水進(jìn)行提取，在70℃下攪拌浸提。所得提取液經(jīng)過(guò)離心，取上清液。藥渣用相同的方法浸提2次，合并3次上清液，70℃下減壓蒸餾濃縮上清液至原體積的1/3。加入3倍體積95%乙醇，4℃靜置、過(guò)濾、洗滌。所得BSG樣品不經(jīng)過(guò)真空加熱干燥，直接用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。取少量BSG測(cè)定固含量;并用高效液相凝膠滲透色譜法(HPG－PC)測(cè)定分子量，約為4.0×105ku。

用NDJ－5S旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，1號(hào)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速60 r/min，測(cè)定溶液黏度(η)。取一定量的BSG分散在250 g水中，攪拌至均勻，靜置2 h，配制成不同濃度的溶液，20℃測(cè)定溶液的黏度。配制1.5%(w/w)BSG溶液，用NaCl調(diào)節(jié)溶液的電解質(zhì)濃度，并用HCl和NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH值，觀察溶液的表觀黏度的變化。在4℃到45℃范圍內(nèi)，改變?nèi)芤旱臏囟?T)，考察溶液η與T的關(guān)系。

2 結(jié)果與討論

2.1 白芨多糖溶液的黏度與濃度的關(guān)系

圖1 未經(jīng)干燥與經(jīng)過(guò)干燥處理的兩組BSG樣品的溶液黏度與濃度的關(guān)系(20℃)

多糖分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和分子構(gòu)象是決定其溶液的流變性的主要因素。白芨多糖溶液是假塑性流體［7］。本實(shí)驗(yàn)試圖明確制備過(guò)程中的高溫處理對(duì)BSG溶液黏度的影響。配制不同濃度的BSG溶液，室溫下分別測(cè)定其黏度。圖1顯示了未經(jīng)干燥與經(jīng)過(guò)干燥處理的兩組BSG樣品的溶液黏度η與濃度c的關(guān)系。以BSG溶液的質(zhì)量濃度c為橫坐標(biāo)，黏度η為縱坐標(biāo)，得到BSG溶液的η－c曲線(如圖1)。BSG溶液的η隨著溶液濃度的增加而增加。真空加熱干燥處理過(guò)程確實(shí)使BSG溶液的η略有降低，但是降低的幅度不大。對(duì)兩組BSG樣品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)非線性回歸處理。η－c的變化規(guī)律符合函數(shù)方程η=A+Bc+Cc2。圖1中實(shí)線為按照擬合方程所得曲線，數(shù)據(jù)點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)測(cè)量值。回歸分析結(jié)果總結(jié)在表1中，R2均在0.99以上，擬合的曲線方程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。

表1 兩組BSG溶液η－c關(guān)系方程(20℃)

BSG是一種由β－1，4－甘露糖(β－1，4－Man)，β－1，4－葡萄糖(β－1，4－Glu)和 α－1，6－葡萄糖(α－1，6－Glu)殘基組成的中性分子［8］。Wang Chunming等人認(rèn)為白芨多糖分子結(jié)構(gòu)可能是［9］:

BSG分子是一個(gè)帶有稀疏支鏈的直鏈型分子，其主鏈通常由Man殘基鏈接而成，而Glu殘基構(gòu)成分子支鏈。在大分子溶液中，分子之間的空間位阻、靜電作用、交聯(lián)、分子間氫鍵和范德華力等作用力都可以影響溶液的η。BSG分子是中性雜多糖分子，溶液的η 主要來(lái)自分子的空間位阻和氫鍵作用。溶液濃度增大，分子間更容易發(fā)生纏繞，同時(shí)分子間氫鍵作用增強(qiáng)，流體的流動(dòng)阻力增大，表現(xiàn)為BSG溶液的η增大。

2.2 外加電解質(zhì)對(duì)BSG溶液黏度的影響

對(duì)于未經(jīng)干燥的BSG樣品，向1.5%(w/w)溶液加入NaCl，配制成不同電解質(zhì)濃度的BSG溶液，考察溶液η變化。結(jié)果列于表2中。

表2 未經(jīng)干燥的BSG樣品，1.5%(w/w)溶液黏度η與NaCl濃度CNaCl的關(guān)系 (20℃)

與真空干燥所得BSG樣品的結(jié)果相同，外加電解質(zhì)對(duì)BSG溶液η沒(méi)有影響。BSG溶液的流變性主要取決于分子構(gòu)象、分子量和所帶電荷。制備過(guò)程中的真空加熱干燥處理，沒(méi)有改變BSG分子結(jié)構(gòu)的電性。BSG溶液的黏度對(duì)外加電解質(zhì)不敏感。

2.3 溶液pH值變化對(duì)黏度的影響

對(duì)于未經(jīng)干燥的BSG樣品，用HCl和NaOH調(diào)節(jié)1.5%(w/w)溶液的pH值，測(cè)定溶液的 η，所得結(jié)果列于表3。

表3 未經(jīng)干燥的BSG樣品，1.5%(w/w)溶液的黏度η與pH值的關(guān)系(20℃)

1.5%(w/w)BSG原溶液的pH值為6.27。用HCl和NaOH調(diào)節(jié)BSG溶液的pH值，溶液的黏度幾乎不變。這也與經(jīng)過(guò)加熱干燥的BSG樣品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合。這是因?yàn)锽SG分子構(gòu)架上無(wú)電荷，H+和OH－不會(huì)影響分子的構(gòu)象和水化層結(jié)構(gòu)。真空加熱干燥過(guò)程并沒(méi)有改變BSG溶液優(yōu)良的耐酸堿性能。

2.4 溫度對(duì)白芨多糖溶液黏度的影響

圖2顯示了未經(jīng)干燥的BSG樣品溶液黏度η與溫度T的關(guān)系。根據(jù)Arrhenius公式，ln η=ln a，a，c為常數(shù)，Ea為摩爾流動(dòng)活化能，R為氣體常數(shù)，T為絕對(duì)溫度。以黏度的對(duì)數(shù)(ln η)為縱坐標(biāo)，絕對(duì)溫度的倒數(shù)(1/T)為橫坐標(biāo)作圖，得到一條直線。

BSG溶液的黏度隨溫度升高而降低(如圖2)。溫度升高，溶液中的分子能量增加，分子布朗運(yùn)動(dòng)增加，破壞了分子間的作用力，流動(dòng)阻力減小，表現(xiàn)為溶液η下降。表觀黏度隨溫度的變化規(guī)律符合Arrhenius公式，lnη與1/T符合一次線性方程。根據(jù)擬合直線的斜率(－Ea/R)得到不同濃度溶液的Ea，列于表5中。

圖2 溫度對(duì)未經(jīng)干燥的BSG樣品的溶液黏度的影響

表5 不同濃度BSG溶液的Ea和R2

經(jīng)過(guò)真空加熱干燥的BSG樣品的Ea=24.72 kJ·mol－1［7］。兩組 BSG 樣品的 Ea一致。真空加熱干燥過(guò)程沒(méi)有改變BSG樣品與溫度相關(guān)的穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

白芨無(wú)毒［10］，無(wú)變態(tài)性反應(yīng)和光毒反應(yīng)，對(duì)人體皮膚無(wú)明顯不良反應(yīng)［11］，可以安全地用在醫(yī)藥和日化原料中，是目前研究熱點(diǎn)之一。但是研究中往往使用自制的BSG，制備過(guò)程中操作不當(dāng)會(huì)影響B(tài)SG的質(zhì)量，嚴(yán)重制約了BSG研究的發(fā)展。因此，有必要進(jìn)一步明確BSG的制備工藝與理化性質(zhì)的關(guān)系，選擇最優(yōu)的工藝條件。

白芨多糖溶液是假塑性流體。本實(shí)驗(yàn)考察了未經(jīng)真空干燥處理的白芨多糖(BSG)溶液的流變特性，并與經(jīng)過(guò)干燥的白芨多糖樣品的溶液性質(zhì)相比較。兩組樣品的溶液黏度(η)變化規(guī)律相似。BSG溶液的η隨濃度增加而增大。BSG在酸堿溶液中非常穩(wěn)定，并具有優(yōu)良的耐鹽穩(wěn)定性。升高溫度，溶液η降低，η與T的變化關(guān)系符合Arrhenius方程。兩組BSG樣品的Ea一致。真空加熱干燥過(guò)程對(duì)BSG樣品與溫度相關(guān)的穩(wěn)定性沒(méi)有影響。

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