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APS是黄芪中重要的活性成分,具有抗肿瘤、增强和调节人体免疫功能等多种活性。本文对纤维素酶法提取黄芪多糖(APS)的过程及机理进行了研究,为APS的开发利用提供理论基础。通过黄芪酶提和水提时产物的HPLC图谱、提取残渣的扫描电镜和X射线衍射实验考察了纤维素酶对黄芪组织结构和APS的影响。结果表明,纤维素酶不降解APS,仅破坏黄芪粉末中的纤维素,提高细胞的通透性,减小内扩散阻力,从而有利于APS的提取。根据Fick第二定律,建立了基于圆柱型结构的APS提取动力学方程,即ln(C∞/(C∞-C))=kt+b,表观速率常数k=5.78D/λ2R02表观扩散系数D’=D/λ2。实验研究了酶的用量、浸提温度、颗粒粒径、液固比和转速等工艺参数对APS提取速率的影响,求得了k、Dˊ和提取活化能Ea等有关动力学参数。结果表明,模型计算值与实验结果吻合较好,仅在小粒径提取的初始阶段有一定误差。酶提时C∞和k明显大于水提时的,如40℃酶用量为90U/g时,C∞和k分别比水提时提高了7.8%和43.24%;随着纤维素酶用量增加k增大但C∞几乎不发生改变,且当纤维素酶用量到一定程度时提取k不再发生变化。粒径减小水提和酶提APS的平衡浓度C∞和k均增大;温度升高水提和酶提APS的C∞增大,水提时k随温度升高而增大,而酶提时k随温度升高先增大后下降,较佳的温度为60℃。水提时,APS的表观扩散系数Dˊ与温度和粒径的关系为ln D ’=-9.27926.7/T+1.76lnR0;酶提时为ln D’=10.61421.2/T+1.75lnR00.035ln(T-329)2。在40℃-70℃,水提时的Dˊ为2.17×10-12~1.646×10-11m2· s-1,酶提时Dˊ增加到2.75×10-12~1.829×10-11m2· s-1。Ea为3.923kJ·mol-1,比水提时降低了约54.5%。增大液固比有利于提取的进行,液固比≥20mL/g时多糖的提取过程由内扩散控制。水提时,转速对APS的提取过程几乎没有影响;而酶提时,APS的提取率和C∞随转速的增加而略有下降。计算了水提和酶提APS过程的热力学常数ΔHθ、 ΔSθ和ΔGθ。结果表明:水提和酶提APS均为吸热熵增过程,提取是一个自发进行的过程;酶提的ΔHθ和ΔSθ明显高于水提的ΔHθ和ΔSθ,说明酶提过程需要吸收的能量大于水提过程。另外,加酶使提取过程的ΔG0变小,意味着酶对体系的作用明显,更有利于溶质的提取。