微波輔助提取玉竹總皂苷工藝條件優化

王曉林，于麗穎，辛建娟

(吉林化工學院化學與制藥工程學院，吉林 吉林 132022)

微波輔助提取玉竹總皂苷工藝條件優化

王曉林，于麗穎，辛建娟

(吉林化工學院化學與制藥工程學院，吉林 吉林 132022)

目的：研究微波法提取玉竹總皂苷的最佳工藝條件。方法：以玉竹提取干浸膏中總皂苷的含量為評價指標，采用單因素和正交試驗法對微波法提取玉竹總皂苷的工藝條件進行優化。結果：確定玉竹總皂苷微波提取的最佳工藝條件為乙醇體積分數50%、微波提取時間10min、料液比1:20(g/mL)、提取次數3次、微波功率400W，該條件下提取的玉竹總皂苷的平均含量為5.414mg/g。結論：優選得到的微波提取工藝簡單易行，穩定性好。

微波；總皂苷；玉竹；提取

玉竹為百合科植物玉竹(Rhizoma Polygonati odorati)的干燥根莖，廣泛分布于東北、華北、華東及陜西、甘肅、青海、臺灣、河南、湖北、湖南、廣東等地，生物學物性宜溫暖濕潤氣候，喜陰濕環境，較耐寒，在山區和平壩都可栽培[1]。玉竹幼苗和根狀莖可食用，營養豐富[2]，可與肉、蛋、魚等食品炒食或燉食，是深受消費者青睞的保健美味佳肴[3]。現代藥理學研究表明，玉竹具有擴張冠脈、降血脂、降血糖和增強免疫力等作用，為滋養強壯劑，其綜合利用經濟價值已逐漸引起人們的重視[4-6]。玉竹主要含生物堿、黃酮類、苷類、多糖類、甾體、白屈菜酸、菠酸、維生素A類物質、鞣質、氨基酸等[7-8]。皂苷是植物中的一種重要的活性成分，除用作藥物外，還可以作為高級化妝品和食品添加劑，如作為抗菌劑、抗氧化劑、發泡劑等，在化妝品和食品工業中具有廣泛的應用[9]，皂苷類物質常用的提取方法有加熱回流法、超聲法、微波法、酶法、壓力溶劑提取和超臨界CO2萃取等。微波提取是利用微波能來提高提取率的一種新技術，可以使提取效率大大提高，有效地保護提取物質的功能成分，同時大大節省提取時間[10]，本實驗采用微波法[11-13]對玉竹總皂苷的提取工藝進行研究，以期為玉竹資源的綜合開發、利用提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

薯蕷皂苷元對照品 中國藥品生物制品檢定所；玉竹 安徽省亳州市華申藥業有限公司；水為重蒸餾水；無水乙醇、甲醇、硫酸、石油醚等均為分析純試劑。

1.2 儀器與設備

MAS-Ⅱ微波輻射萃取儀 上海新儀微波化學科技有限公司；752N型三用紫外分析儀 上海申光儀器儀表有限公司；FA2004型電子天平 上海精密科學儀器有限公司；KQ3200型超聲清洗萃取儀 昆山市超聲儀器制造廠；RE-52A型旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠；W5-100SP型恒溫水浴鍋 上海申生科技有限公司；RT-08型多功能粉碎機粉碎機 榮聰精密科技有限公司；101-1BS型電熱鼓風干燥箱 天津市華北實驗儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 總皂苷含量測定方法

1.3.1.1 檢測波長的選擇

精密稱取薯蕷皂苷元對照品1.50mg，置于100mL容量瓶中，加入無水甲醇溶解并定容至刻度，配制成質量濃度0.015mg/mL的薯蕷皂苷元對照品溶液。稱取干燥至質量恒定的玉竹干浸膏0.25g，置于具塞三角瓶中，加入25mL無水甲醇，超聲使溶解，加入25mL 15%硫酸溶液于沸水中回流2h冷卻至室溫，轉移到分液漏斗中，用石油醚萃取3次，每次25mL，合并石油醚萃取液，將萃取液水浴濃縮至干，殘渣用20mL無水甲醇溶解，過濾，濾液轉移到25mL容量瓶中，加無水甲醇至刻度，即得供試品溶液。取薯蕷皂苷元對照品溶液、供試品溶液各2.0mL，置10mL具塞試管中水浴揮干無水甲醇，加入濃硫酸溶液(1mol/L)10.0mL，置于50℃水浴保溫30min，冷卻4min，以相應試劑為空白，照紫外分光光度法，在波長300～600nm之間進行光譜掃描，結果薯蕷皂苷元在波長408～410nm區間出現最大吸收，供試品在波長410nm處有最大吸收峰，所以選410nm為測定波長[14]。

1.3.1.2 標準曲線繪制

精密量取質量濃度0.015mg/mL的薯蕷皂苷元對照品溶液0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0mL分別置于6個10mL具塞試管中，水浴揮干無水甲醇，加入濃硫酸溶液(1mol/L)10.0mL，置于50℃水浴保溫30min，冷卻4min，以相應試劑為空白，采用紫外分光光度法，在410nm波長處測吸光度。以質量濃度C為橫坐標，吸光度A為縱坐標，繪制標準曲線，進行直線回歸[15-17]，得回歸方程：A=0.04359C＋0.00123，R=0.9995，表明薯蕷皂苷元在0.75～12.00μg/mL范圍內呈良好的線性關系。

1.3.1.3 總皂苷含量測定

精密稱取玉竹提取干浸膏0.25g，置于100mL燒瓶中，加入25.0mL無水甲醇，超聲處理使溶解，取出，放冷，加入25.0mL 15%硫酸溶液于沸水浴回流2h，冷卻至室溫，轉移到分液漏斗中，用石油醚萃取3次，每次25.0mL，合并石油醚萃取液，將萃取液水浴濃縮至干，殘渣用20mL無水甲醇溶解，過濾，濾液轉移到25mL容量瓶中，加無水甲醇至刻度。取供試品溶液2.0mL置于10mL具塞試管中，水浴揮干無水甲醇，加入濃硫酸溶液(1mol/L)10.0mL，置于50℃水浴保溫30min，冷卻4min，以相應試劑為空白，在410nm波長處測吸光度[18]，將結果帶入回歸方程，計算出供試品中薯蕷皂苷元的相應質量濃度，并由下式計算樣品中總皂苷含量。

式中：C為測定樣液的質量濃度/(μg/mL)；m為干浸膏質量。

1.3.2 微波輔助提取玉竹總皂苷試驗

取玉竹適量，粉碎成粗粉，稱取10.0g，放入到燒瓶中，加入乙醇，放入微波萃取儀中，在固定的微波功率和溫度下微波提取10min，過濾，合并提取液，在70℃旋轉蒸發，回收乙醇，濾液濃縮至小于50mL，將濃縮提取液轉移至干燥的表面皿上進行水浴濃縮，待濃縮呈膏狀，將表面皿放入干燥箱內(65℃)進行干燥，等到充分干燥至質量恒定后，取干浸膏約0.25g，配制供試品溶液，按1.3.1.3節方法測定樣品總皂苷含量。以測定的干浸膏中總皂苷的含量為指標，分別考察料液比、乙醇體積分數、微波功率、微波時間、微波次數對提取效果的影響，并在單因素試驗基礎上，對主要影響因素進行正交試驗。

2 結果與分析

2.1 微波提取單因素試驗

2.1.1 料液比對提取效果的影響

圖1 料液比對提取效果的影響Fig.1 Effect of material-to-liquid ratio on TS yield

取玉竹適量，粉碎成粗粉，稱取10.0g，放入到燒瓶中，以料液比分別為1:10、1:15、1:20、1:25、1:30(g/mL)加入體積分數70%乙醇，然后放入微波萃取儀中，在固定的微波功率和70℃左右提取10min，過濾，濾渣重復提取1次，過濾，合并提取液，用旋轉蒸發儀回收乙醇，按1.3.2節方法制成干浸膏，測定干浸膏中總皂苷的含量。結果表明，總皂苷的含量開始隨溶劑量的增加有所增加，在料液比為1:20時最高，之后隨著料液比的增加而出現下降的趨勢，結果見圖1。為了進一步考察料液比對提取效果的影響，選擇料液比分別為1:17、1:20、1:23進行正交試驗。

2.1.2 乙醇體積分數對提取效果的影響

圖2 乙醇體積分數對提取效果的影響Fig.2 Effect of ethanol concentration on TS yield

取玉竹適量，粉碎成粗粉，稱取10.0g，放入到燒瓶中，料液比1:20，分別加入體積分數40%、50%、60%、70%、80%乙醇溶液，微波提取2次，每次提取10min，按1.3.2節方法制得干浸膏，測定干浸膏中總皂苷的含量。結果表明總皂苷含量在乙醇體積分數50%時達到最高值，之后隨乙醇體積分數的升高含量有所下降，結果見圖2。為了進一步考察乙醇體積分數對提取效果的影響，所以在正交試驗中選擇乙醇體積分數45%、50%、55%進一步考察對總皂苷含量的影響。

2.1.3 微波提取時間對提取效果的影響

圖3 提取時間對提取效果的影響Fig.3 Effect of the extracting time on TS yield

取玉竹適量，粉碎成粗粉，稱取10.0g，放入到燒瓶中，料液比為1:20，加入體積分數50%的乙醇溶液，提取2次，每次微波提取時間分別為5、10、15、25、35min，按1.3.2節方法制得干浸膏，測定干浸膏中總皂苷的含量。結果總皂苷的含量在10min時最高，之后隨提取時間的延長含量有所下降，結果見圖3。為了進一步考察微波提取時間對提取效果的影響，選擇微波提取時間分別為7、10、13min進行正交試驗。

2.1.4 微波功率對提取效果的影響

取玉竹適量，粉碎成粗粉，稱取10.0g，放入到燒瓶中，料液比為1:20，加入體積分數50%的乙醇溶液，微波功率分別為300、400、500、600、700W，提取2次，每次微波提取時間為10min，按1.3.2節方法制得干浸膏，測定干浸膏中總皂苷的含量。結果干浸膏中總皂苷的含量在500W時最高，結果見圖4。所以在正交試驗中選擇微波功率為400、500、600W進一步考察對總皂苷含量的影響。

圖4 微波功率對提取效果的影響Fig.4 Effect of microwave power on TS yield

2.1.5 微波提取次數對提取效果的影響

取玉竹適量，粉碎成粗粉，稱取10.0g，放入到燒瓶中，料液比1:20，加入體積分數50%的乙醇溶液，分別提取1、2、3、4、5次，每次微波提取時間為10min，按1.3.2節方法制得干浸膏，測定干浸膏中總皂苷的含量。結果干浸膏中總皂苷的含量除在提取1次時比較低以外，提取2、3、4、5次時總皂苷的含量相差不是很大，在提取3次時達到最高，結果見圖5。所以在正交試驗中將微波次數固定為3次。

圖5 提取次數對提取效果的影響Fig.5 Effect of extraction times on TS yield

2.2 微波輔助提取玉竹總皂苷正交試驗

2.2.1 因素及水平的考察

表1 微波輔助提取玉竹總皂苷正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal array design

根據單因素試驗所得結論，微波提取次數為3次，選擇料液比(1:17、1:20、1:23)、提取時間(7、10、13min)、乙醇體積分數(45%、50%、55%)和微波功率(400、500、600W)4個因素，每個因素選擇3個水平，設定因素水平表，見表1。

2.2.2 正交試驗結果

取玉竹適量，粉碎成粗粉，稱取10.0g，放入到燒瓶中，按正交試驗表進行試驗，結果見表2。

表2 微波輔助提取玉竹總皂苷正交試驗結果Table 2 Orthogonal array design arrangement and corresponding results

以干浸膏中總皂苷含量為考察指標，確定最佳提取方案為A2B2C2D1，即料液比1:20(g/mL)、微波功率400W、乙醇體積分數50%、提取3次、每次提取時間10min為玉竹總皂苷含量最高的提取工藝。各因素對提取工藝影響的主次順序為B＞A＞D＞C。

2.3 最佳工藝驗證實驗

為了考察上述優選工藝的穩定性，按該工藝條件重復提取3次，測得玉竹干浸膏中總皂苷的含量分別為5.351、5.414、5.478mg/g，平均為5.414mg/g，表明本實驗優選的工藝穩定可靠。

3 結 論

在單因素試驗基礎上，通過正交試驗優化玉竹總皂苷的提取方法，以玉竹干浸膏中總皂苷含量作為主要評價指標，得出各因素對提取效果影響的主次順序依次為料液比＞乙醇體積分數＞微波功率＞微波時間。通過極差分析可知，料液比對干浸膏中總皂苷含量影響顯著，微波時間、微波功率對干浸膏中總皂苷含量的影響不顯著。玉竹總皂苷微波提取的最佳工藝條件為料液比1:20(g/mL)、微波功率400W、乙醇體積分數50%、提取3次、每次提取時間10min，在此條件下所得的玉竹干浸膏中總皂苷的含量為5.414mg/g。本實驗為開發和利用玉竹有效部位提供了一定參考。

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Optimization of Microwave-assisted Extraction of Total Saponins from Rhizoma Polygonati odorati

WANG Xiao-lin，YU Li-ying，XIN Jian-juan
(School of Chemical and Pharmaceutical Engineering, Jilin Institute of Chemical Technology, Jilin 132022, China)

Objective: To optimize conditions for the ethanol extraction of total saponins (TS) in Rhizoma Polygonati odorati with the assistance of microwave. Methods: The optimization of extraction conditions was performed by single factor and orthogonal array design methods based on TS content of extracts. Results: The optimal extraction conditions were obtained as follows: ethanol concentration 50%, material-to-liquid ratio 1:20 (g/mL) and microwave power 400 W for extraction repeated times for 10 min each time. The average content of TS in dry extracts was 5.414 mg/g under the optimum extracting condition.Conclusion: The optimized extraction process is simple and easy to operate and has good stability.

microwave；total saponins；Rhizoma Polygonati odorati；extraction

R284.2

A

1002-6630(2011)08-0147-04

2010-07-15

王曉林(1969—)，男，副教授，碩士，主要從事天然產物有效成分的提取及純化工藝研究。E-mail：wangxiaolin69@eyou.com