微波法提取鮮黃姜總皂苷的工藝研究

鄒 濤,劉 颋,黃衛東，劉先利，涂 保

(1.湖北理工學院化學與材料工程學院，湖北 黃石 435003;2.礦區環境污染控制與修復湖北省重點實驗室，湖北 黃石 435003)

黃姜又名盾葉薯蕷，屬薯蕷科薯蕷屬(DioscoreaL.)多年生草本植物，其根莖中含有一定量的薯蕷皂苷及其水解產物薯蕷皂苷元，擁有“藥用黃金”之美稱[1～3]。薯蕷皂苷元俗稱薯蕷皂素，具有溶血、降血脂、抗菌、消炎等作用，是合成甾體激素類(Steroid hormone)藥物和甾體避孕藥(Steroid prophylactic)的重要原料[4，5]。

與傳統加熱不同，微波加熱能保證能量的快速傳遞和充分利用，具有省時、選擇性好、溶劑消耗少、加熱效率和活性成分提取率高、提取效果不受物質水分含量影響等優點[6,7]，適用于熱不穩定性物質的提取，廣泛應用于藥物天然成分的提取。

作者在此采用微波法提取鮮黃姜總皂苷，通過單因素實驗和正交實驗研究酸解時間、微波功率、微波處理時間等因素對總皂苷提取率的影響，為黃姜總皂苷成分的研發提供理論依據。

1 實驗

1.1 材料、試劑與儀器

鮮黃姜：購于湖北省竹山縣黃姜開發公司，經鑒定為薯蕷科植物Dioscoreazingiberensis的根莖，帶須，呈黃色。

皂素對照品，中國藥品生物制品檢定所；濃硫酸、乙酸乙酯、氫氧化鈉、碘、碘化鉀等均為分析純；石油醚(60～90 ℃)；蒸餾水，自制。

UV1800型紫外分光光度計，島津公司；FZ102型微型植物粉碎機，濟南科翔實驗儀器有限公司；旋轉蒸發儀，上海亞榮儀器廠；循環水多用真空泵，鄭州杜甫儀器廠；微波爐(800 W)，廣東格蘭仕微波爐電器制造有限公司；手提式高壓蒸汽滅菌鍋，上海申安醫療器械廠；SHZ-D(Ⅲ)型減壓抽濾裝置、PF-101B型恒溫水浴鍋，鞏義予華儀器有限責任公司；PH030A型干燥培養箱，上海一恒科學儀器有限公司；JAS1002型電子天平，上海恒平科學有限公司。

1.2 方法

1.2.1 傳統提取方法

稱取一定量洗凈的鮮黃姜,用高速粉碎機粉碎，置于燒杯中，加入一定量的水，于高壓蒸汽滅菌鍋內蒸煮2 h，過濾，備用。

(1)酸解法處理：取50.00 g預處理后的黃姜，加入2 mol·L-1的硫酸，在高壓蒸汽滅菌鍋中酸解2 h，冷卻后用飽和氫氧化鈉溶液中和，過濾。

(2)酶解法處理：取50.00 g預處理后的黃姜，加少許水，于70 ℃水浴加熱，加入α-淀粉酶1.00 g，攪拌均勻，酶解12 h，水洗。

(3)酵解法處理：取50.00 g預處理后的黃姜，在無菌操作臺上加入一定量甜酒曲，混合均勻，裝入已滅菌的錐形瓶中，于30 ℃培養箱中培養至有明顯的酒香味后停止酵解，蒸餾，得到酒精，再水洗。

將以上3種處理方法處理后的物料置于40 ℃的干燥箱中干燥，以乙酸乙酯為提取劑進行索氏提取。

1.2.2 微波法

等量稱取12份50.00 g鮮黃姜分別置于燒杯中，加入一定量的酸于高壓蒸汽滅菌鍋內蒸煮一段時間后，過濾，置于干燥箱中40 ℃干燥；將干燥物料置于燒杯中，按液料比15∶1(mL∶g，下同)加入乙酸乙酯，置于微波爐中于一定功率下提取一定時間。

分別就酸解時間(1.0～2.5 h)、微波功率(300～600 W)、微波提取時間(2～5 min)3因素對鮮黃姜總皂苷提取率的影響進行單因素實驗。然后以酸解時間、微波功率、微波提取時間為考察因素，以鮮黃姜總皂苷提取率為考核指標，進行L9(34)正交實驗，以確定微波提取鮮黃姜總皂苷的最佳工藝條件。

2 結果與討論

2.1 單因素實驗

2.1.1 酸解時間對鮮黃姜總皂苷提取率的影響

固定提取溶劑為乙酸乙酯、液料比為15∶1、微波功率為400 W、微波提取時間為4 min，考察酸解時間對鮮黃姜總皂苷提取率的影響，結果見圖1。

圖1 酸解時間對鮮黃姜總皂苷提取率的影響

由圖1可知,隨著酸解時間的延長,總皂苷提取率先上升后下降，在酸解時間為2.0 h時，提取率達到最高。這可能是由于，酸解時間過長會使皂苷徹底水解，成分遭到破壞，產生人工產物。因此,選擇1.5 h、2.0 h和2.5 h作為正交實驗中酸解時間的3個水平。

2.1.2 微波功率對鮮黃姜總皂苷提取率的影響

固定提取溶劑為乙酸乙酯、液料比為15∶1、酸解時間為2.0 h、微波提取時間為4 min，考察微波功率對鮮黃姜總皂苷提取率的影響，結果見圖2。

圖2 微波功率對鮮黃姜總皂苷提取率的影響

由圖2可知,隨著微波功率的增大，總皂苷提取率先上升后下降，在微波功率為400 W時，提取率達到最高。這可能是由于，微波功率越大，溶劑及細胞液吸收的微波能量越多，細胞內部溫度及壓力上升越快，細胞壁越容易破裂，從而使更多的有效成分從細胞中釋放出來；但微波功率過大，容易暴沸，不易控制，因此，選擇300 W、400 W和500 W作為正交實驗中微波功率的3個水平。

2.1.3 微波提取時間對鮮黃姜總皂苷提取率的影響

固定提取溶劑為乙酸乙酯、液料比為15∶1、酸解時間為2.0 h、微波功率為400 W，考察微波提取時間對鮮黃姜總皂素提取率的影響，結果見圖3。

圖3 微波提取時間對鮮黃姜總皂苷提取率的影響

由圖3可知,隨著微波提取時間的延長,總皂苷提取率先上升后下降，在微波提取時間為4 min時，提取率達到最高。因此,選擇3 min、4 min和5 min作為正交實驗中微波提取時間的3個水平。

2.2 正交實驗

正交實驗的結果與方差分析分別見表1、表2。

由表1可知，在不考慮交互作用的情況下，各因素對鮮黃姜總皂苷提取率的影響大小依次為：微波提取時間>酸解時間>微波功率，且各因素對總皂苷提取率的影響均不顯著(表2)。最佳組合為A2B2C2，即在液料比為15∶1時的最佳提取條件為：酸解時間2.0 h、微波功率400 W、微波提取時間4 min。此時鮮黃姜總皂苷提取率達到0.26%。

表1 正交實驗的結果與分析

表2 方差分析

在上述優化的工藝條件下，進行5 次平行驗證實驗。鮮黃姜總皂苷平均提取率為0.24%，RSD 為1.12%。說明該工藝條件穩定，具有良好的重復性。

2.3 與傳統提取方法的比較(表3)

由表3可看出，與3種傳統提取方法相比，微波法提取的總皂苷提取率較高， 而且耗時短、操作簡單，是一種比較理想的提取鮮黃姜總皂苷的方法。

表3 微波法與傳統提取方法的比較

3 結論

通過單因素實驗和正交實驗確定微波法提取鮮黃姜總皂苷的最佳工藝條件為：液料比15∶1(mL∶g)、酸解時間2.0 h 、微波功率400 W、微波提取時間4 min，在此條件下，鮮黃姜總皂苷提取率達0.26%。該工藝條件穩定，具有良好的重復性。與傳統提取法相比，微波提取法高效、節能、省時、操作簡單，是理想的提取鮮黃姜總皂苷的方法，適合于工業化生產。

參考文獻：

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