مروری بر جداسازی، خالص‌سازی و شناسایی پلی‌ساکاریدهای غیرسلولوزی محلول در آب

نوع مقاله: تالیفی

نویسندگان

1 دانشجوی دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات

2 عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات

3 عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

امروزه یافتن پلیمرهای طبیعی با خواص مطلوب برای استفاده در صنعت از محورهای مهم پژوهش‌ها در دنیاست. پلی‌ساکاریدها یکی از انواع پلیمرهای طبیعی هستند که کاربردهای گوناگونی در صنایع مختلف و همچنین در زمینه دارویی دارند. به علت فراوانی، زیست‌تخریب‌پذیری، طبیعی‌بودن و تجدیدپذیری، گزینه مناسبی برای جایگزینی برخی از مواد پایه‌نفتی و کاربردهای نیازمند زیست‌سازگاری مطلوب هستند. تنوع ساختاری بسیار زیاد پلی‌ساکاریدها در طبیعت سبب ایجاد طیف وسیعی از خواص گوناگون شده است. بدین دلیل، شناسایی ساختار پلی‌ساکاریدها برای توجیه و بهبود خواص آن‌ها لازم است و یکی از علوم مورد توجه پژوهشگران در عصر حاضر قلمداد می‌شود. شناسایی ساختار پلی‌ساکاریدهای غیرسلولوزی محلول در آب، به‌دلیل تنوع ساختاری بسیار زیاد و نیز برای تعیین خواص و آثار دارویی آن‌ها به‌طور گسترده در پژوهش‌ها و مقالات سراسر دنیا انجام می‌شود. قدم اول برای شناسایی ساختار پلی‌ساکاریدها خالص‌سازی و جداسازی آن‌ها از هر گونه ناخالصی دیگر درون بافت طبیعی است. زیرا، پلی‌ساکاریدها در طبیعت توسط گیاهان، جانوران و باکتری‌ها تولید می‌شوند و در کنار سایر ناخالصی‌ها قرار دارند که هر کدام نیازمند روش خاصی برای جداسازی هستند. در این مقاله، انواع روش‌ها و آزمون‌های متداول استفاده شده برای جداسازی و خالص‌سازی پلی‌ساکاریدهای محلول در آب و شناسایی ساختار آن‌ها مرور شده‌اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Isolation, Purification and Characterization of Non-cellulosic Water-soluble Polysaccharides: A Review

چکیده [English]

Nowadays, finding biopolymers with desirable properties for wide industrial applications is one of the important issues to research around the world. Polysaccharides are the biopolymers which have a variety of applications in different industries and in the field of medicine. Abundance, biodegradability, renewability and being natural make them appropriate materials to replace some of petroleum-based products and to be used for the applications requiring biocompatibility. Due to their structural variations in nature, polysaccharides' properties are immense. In order to explain and improve the properties, structural characterization of polysaccharides is necessary and is of interest for the researchers nowadays. Because of structural varieties of non-cellulosic water-soluble polysaccharides, identification of the polysaccharides' structure for finding their medical properties is also of importance in the research studies. The first step in structural characterization of water-soluble polysaccharide is to isolate and purify the polysaccharide, as various sources of polysaccharides made by plants, animals and bacteria have different impurities. Every non-polysaccharide material in the samples requires specific method to be isolated. Different method and tools exist to characterize the chemical structure of these biopolymers. This review introduces the common methods and tests used for isolation, purification and structural characterization of the water-soluble polysaccharides.

کلیدواژه‌ها [English]

  • biopolymer
  • polysaccharide
  • isolation
  • purification
  • structural characterization
1.
Norström E., Fogelström L., Nordqvist P., Khabbaz F., and Malmström E., Xylan – A Green Binder for Wood Adhesives, Eur. Polym. J., 67, 1–11, 2015.
2.
Liu J., Willför S., and Xu C., A Review of Bioactive Plant Polysaccharides: Biological Activities, Functionalization, and Biomedical Applications, Bioact. Carbohydr. Dietary Fibre, 5, 31–61, 2015.
3.
Jia X., Zhang C., Qiu J., Wang L., Bao J., Wang K., Zhang Y., Chen M., Wan J., Su H., Han J., and He C., Purification, Structural
Characterization and Anticancer Activity of The Novel Polysaccharides from Rhynchosia Minima Root, Carbohydr. Polym., 132, 67–71, 2015.
4.
An N.T., Thien D.T., Dong N.T., Dung P.L., and Du N.V., Characterization of Glucomannan from Some Amorphophallus
Species in Vietnam, Carbohydr. Polym., 80, 308–311, 2010.
5.
Vilpoux O. and Averous L., Starch-based Plastics, in Technology,
Use and Potentialities of Latin American Starchy Tubers, NGO Raizes and Cargill Foundation, Sao Paolo, 521–553, 2002.
6.
Byern J.V. and Grundwald I., Biological Adhesive Systems from Nature to Technical and Medical Applications, Springer, Wien/NewYork, 189-199, 2010.
7.
Lindhorst T.K., Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, Wiley-VCH, Germany, 258-310, 2003.
8.
Belitz H.D., Grosch W., and Schieberle P., Food Chemistry, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg, Germany, 248-339, 2009.
9.
Walter R., Polysaccharide Association Structures in Food, Marcel Dekker, USA, 336-337, 1998.
10.
Chaplin M.F. and Kennedy J.F., Carbohydrate Analysis: A Practical Approach, Oxford University, Oxford, 1994.
11.
Du N., Tian W., Zheng D., Zhang X., and Qin P., Extraction, Purification and Elicitor Activities of Polysaccharides from Chrysanthemum Indicum, Int. J. Biol. Macromol., 82, 347–354, 2016.
12.
Food Polysaccharides and Their Applications, Alistair S., Philips M.G., and Wiliams P. ()Eds.), CRC, USA, 320-350, 2006.
13.
Yang R., Meng D., Song Y., Li J., Zhang Y., Hu X., Ni Y., and Li Q., Simultaneous Decoloration and Deproteinization of Crude Polysaccharide from Pumpkin Residues by Cross-linked Polystyrene Macroporous Resin, J. Agric. Food Chem., 60, 8450–8456, 2012.
14.
Liu J., Luo J., Sun Y., Ye H., Lu Z., and Zeng X., A Simple Method for the Simultaneous Decoloration and Deproteinization
of Crude Levan Extract from Paenibacillus polymyxa EJS-3 by Macroporous Resin, Bioresour. Technol., 101, 6077–6083, 2010.
15.
Izydorczyk M., Understanding the Chemistry of Food Carbohydrates,
CRC, USA, 1–64, 2005.
16.
Liu J., Sun Y., Liu L., and Yu C., A Water-Soluble Polysaccharide
()EFP-AW1) from the Alkaline Extract of the Roots of a Traditional Chinese Medicine, Euphorbia Fischeriana: Fraction
and Characterization, Carbohydr. Polym., 88, 1299–1303, 2012.
17.
Staub A.M., Removal of Proteins from Polysaccharides, Methods
Carbohydr. Chem., 5, 5–7, 1965.
18.
Younes I., Gorbel-Bellaaj O., Nasri R., Chaabouni M., Rinaudo
M., and Nasri M., Chitin and Chitosan Preparation from Shrimp Shells Using Optimized Enzymatic Deproteinization, Process Biochem., 47, 2032–2039, 2012.
19.
Natural Products Isolation, Sarker S.D., Latif Z., and Gray A.I. ()Eds), Humana, New Jersy, 159–169, 2006.
20.
Dubois M., Gilles K.A., Hamilton J.K., Rebers P.A., and Smith F., Colorimetric Method for Determination of Sugars and Related Substance, Anal. Chem., 28, 350–356, 1956.
21.
Bradford M.M., A Rapid and Sensitive Method for the Quantitation
of Microgram Quantities of Protein Utilizing the Principle
of Protein-Dye Binding, Anal. Biochem., 72, 248–254, 1976.

22.
Food Carbohydrates Chemistry, Physical Properties and Applications,
Cui S.W. ()Ed.), Taylor and Francis, USA, 58–167, 2005.
23.
Liu Y. and Wang F., Structural Characterization of An Active Polysaccharide from Phellinus Ribis, Carbohydr. Polym., 70, 386–392, 2007.
24.
Walford S.N., Gc-Ms As a Tool for Carbohydrate Analysis in a Research Envirnoment, Proc. Int. Soc. Sugar Cane Technol., 27, 1–15, 2010.
25.
Du Clou H. and Walford S.N., An Introduction to Gas Chromatography
Mass Spectroscopy for the Structural Elucidation of Polysaccharides from Sugar Processing Streams, Proc. South Afr. Sugar Technol. Assoc., 83, 392–409, 2010.
26.
Sassaki G.L., Iacomini M., and Gorin P.A.J., Methylation-GC-MS Analysis of Arabinofuranose- and Galactofuranose-Containing
Structures: Rapid Synthesis of Partially O-Methylated Alditol Acetate Standards, An. Acad. Bras. Cienc. (Anais da Academia Brasileira de Ciências), 77, 223–234, 2005.
27.
Sun Y., Li T., and Liu J., Structural Characterization and Hydroxyl
Radicals Scavenging Capacity of a Polysaccharide from the Fruiting Bodies of Auricularia polytricha, Carbohydr.
Polym., 80, 378–381, 2010.
28.
Jahanbin K., Gohari A.R., Moini S., Emam-Djomeh Z., and Masi, P., Isolation, Structural Characterization and Antioxidant
Activity of a New Water-Soluble Polysaccharide from Acanthophyllum bracteatum Roots, Int. J. Biol. Macromol., 49, 567–572, 2011.