吉林長白山刺五加總皂苷超聲提取工藝研究

杜 琨，陳錦屏

1陜西師范大學食品工程與營養科學學院，西安710062;2武警工程大學軍事經濟系，西安710086

刺五加是五加科刺五加屬的重要的藥用植物之一，主要分布在我國吉林、黑龍江、遼寧等地。我國刺五加資源豐富，特別是長白山地區因為得天獨厚的區域生態條件，為野生刺五加的生長提供了良好自然環境［1，2］。刺五加果實是中藥中的上品，又為第三代果品，含有豐富的營養成分和藥理活性，研究發現，刺五加果實含有皂甙、胡蘿卜素苷等多種生物活性成分［3-5］。近年來，皂甙因其具有良好的生物活性和多種藥理功效而備受關注，對其進行合理開發利用具有重要意義。超聲提取主要是利用超聲波的攪拌效應和空化效應等加速活性成分的溶出，目前超聲提取技術在皂甙的提取工藝研究中得到廣泛應用，但刺五加果實的超聲提取工藝未見報道，本試驗擬建立一種簡便、快捷的長白山野生刺五加果實總皂甙提取和測定方法，為野生刺五加新產品開發研究及深加工提供參考，以利于東北刺五加產業的發展。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

刺五加果實，于當年10月份采自吉林長白山地區，經陜西師范大學食品工程與營養科學學院段玉峰教授鑒定為刺五加;齊墩果酸對照品(中檢所購買);甲醇、乙醇、正丁醇、高氯酸等均為分析純。

1.2 儀器與設備

KQ3200DE型數控超聲波清洗器(昆山超聲儀器廠);電熱恒溫水槽(上海福瑪試驗設備有限公司);紫外-可見分光光度計(上海精密儀器有限公司);RE-52旋轉蒸發儀(上海亞榮生化儀器廠); ALPHA2-4冷凍干燥機(德國Marin Chris公司)。

1.3 刺五加果實總皂甙提取工藝流程

刺五加果實→干燥→粉碎→超聲提取→提取液過濾濃縮→水飽和正丁醇萃取→清液蒸發濃縮→甲醇溶解定容至25 mL→稀釋后顯色測定含量

1.4 標準曲線的繪制

1.4.1 對照品溶液的制備

精密稱取齊墩果酸對照品5.24 mg置于5 mL量瓶中加甲醇溶解并稀釋至刻度，搖勻即可。

1.4.2 供試品溶液的制備［6］

精密量取樣品1 mL，置于已處理好的樹脂柱(內徑1.5 cm，填充高度16 cm，AB-8型大孔吸附樹脂，乙醇裝柱，用水洗盡乙醇)，按3 M/min流速，以水70 mL洗脫;繼用70%乙醇洗脫，棄去初流出液5 mL，收集洗脫液50 mL，置水浴上蒸干。殘渣以甲醇溶解，定量移入5 mL量瓶中，以甲醇稀釋至刻度，搖勻即得。

精密量取對照品溶液、供試品溶液各60 μL，分別置于試管中，揮干，精密加入8%香草醛乙醇溶液0.5 mL，72%硫酸5 mL，搖勻，置60℃恒溫水浴加熱10 min，取出試管置冰水浴中冷卻15 min，以溶劑60 μL同樣操作制備空白，于500～600 nm波長范圍內掃描。對照品溶液和供試品溶液在540 nm波長處均有最大吸收，故選540 nm為檢測波長。

1.4.3 線性關系考察

精密稱取齊墩果酸對照品5.24 mg，置5 mL量瓶中加甲醇溶液并稀釋至刻度，搖勻。精密量取20、40、60、0、100、120 μL分別置于試管中，同樣操作，于540 nm處測定吸收度［6］，以刺五加皂甙含(ug)為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線得到標準曲線方程:Y=0.0032X+0.0158，R=0.9975

1.5 總皂甙得率的測定方法

精確稱取處理得到的樣品1 mL，用30%的乙醇溶解后，按“標準曲線的繪制”的方法進行操作，并以空白樣為對照，在540 nm出測定其吸光度，根據回歸方程計算出刺五加總皂甙的得率(mg/g)。

1.6 提取條件的單因素試驗

影響超聲提取野生刺五加總皂甙的因素很多，本試驗因條件所限，選取料液比、乙醇濃度、超聲功率、超聲時間4個主要因素做單因素試驗，考察它們對刺五加總皂甙的提取效果。

1.7 超聲波提取正交優化條件試驗

在單因素的基礎上，選取料液比、乙醇濃度、超聲功率、超聲時間進行正交試驗優化，從中篩選出最佳工藝條件和技術參數。

2 結果與分析

2.1 標準曲線的繪制

以刺五加標準品為標準，得到標準曲線方程為Y=0.0032X+0.0158，R=0.9975，其中y為吸光度為縱坐標，X為刺五加皂甙質量濃度(mg/mL)。

2.2 提取條件的單因素試驗

2.2.1 料液比對超聲提取總皂甙得率的影響

在超聲功率400 W，提取溫度45℃，乙醇體積分數60%，提取時間20 min的條件下，分別選取料液比1∶10，1∶15，1∶20，1∶25，1∶30，1∶35(g/mL)進行超聲提取試驗，結果見圖2。由圖2可知，當料液比超過1∶20時，提取率增加平緩，說明刺五加總皂甙基本溶出，再增加料液比，總皂甙得率變化不大，還會給后續的純化造成一定的困難，所以料液比選取1∶20。

圖1 料液比對粗提物中總皂甙得率的影響Fig.1 Effects of raw material-to-liquid ratio on the content of total saponins in crude extract

2.2.2 乙醇體積分數對超聲波提取總皂甙得率的影響

在超聲功率400 W，提取溫度45℃，料液比1∶20，提取時間20 min的條件下，分別選取乙醇體積分數為50%、60%、70%、80%、90%進行超聲提取試驗，結果見圖3。由圖3可知，當乙醇體積分數為70%時，溶劑對總皂甙的提取效果最好。因此，選擇乙醇體積分數70%較為適宜。

圖2 乙醇體積分數對粗提物中總皂甙得率的影響Fig.2 Effects of ethanol concentration on the yield of total saponins in crude extract

2.2.3 超聲功率對提取效果的影響

在提取溫度45℃，料液比1∶20，提取時間20 min，乙醇體積分數為70%的條件下，分別選取超聲功率150、250、350、450、550、650、750 W進行超聲提取試驗，結果見圖4。由圖4可知，在一定范圍內，總皂甙得率隨著超聲功率的增大而增加，但超聲功率增加到一定程度就會破壞總皂甙的結構，反而不利于提取，因此選擇超聲功率為450 W。

圖3 超聲功率對粗提物中總皂甙得率的影響Fig.3 Effects of ultrasonic power on the yield of total saponins in crude extract

2.2.4 超聲時間對提取效果的影響

在超聲功率450 W，提取溫度45℃，料液比1∶20，乙醇體積分數為70%的條件下，分別選提取時間10、20、30、40、50、60 min進行超聲提取試驗，結果見圖5。由圖5可知，隨著超聲時間的增長，總皂甙得率呈遞增趨勢，這主要是由于超聲時間較短時，刺五加總皂甙不易溶出，但超聲時間過長，總皂甙得率增加不明顯，綜合考慮超聲時間為40 min。

圖4 提取時間對粗提物中總皂甙得率的影響Fig.4 Effects of extraction time on the yield of total saponins in crude extract

2.3 正交試驗優化提取條件

選用L9(34)正交表進行試驗，并以總皂甙得率為考察指標，試驗因素水平見表1。

表1 正交試驗因素及水平Table 1 Factors and levels in orthogonal array design

表2 L9(34)正交實驗設計及結果Table 2 Orthogonal array design matrix and experimental results

表3 方差分析表Table 3 Analysis of variance of orthogonal array design experimental results

由正交試驗結果和方差分析綜合分析可知，長白山刺五加果實總皂甙超聲提取最佳工藝參數為料液比1∶20、乙醇體積分數70%、超聲波功率450 W、超聲提取時間50 min。各因素對總皂甙提取效果影響的權重依次為料液比＞超聲波功率＞乙醇體積分數＞超聲提取時間。

3 結論

3.1 將超聲波提取應用于長白山野生刺五加果實中粗總皂甙含量的提取和測定，測得刺五加總皂甙含量為3.57 mg/g。如采用單純的溶劑浸提法測得總皂甙的含量為2.12 mg/g，因此超聲波輔助提取應用于此效果良好。

3.2 正交試驗結果顯示各因素對總皂甙的提取影響順序依次為料液比＞超聲波功率＞乙醇體積分數＞超聲提取時間。因此長白山野生刺五加果實總皂甙提取的最佳工藝為料液比1∶20、乙醇體積分數70%、超聲波功率450 W、超聲提取時間50 min。該提取方法簡便、快捷，可用于長白山野生刺五加果實總皂甙提取和測定。

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7 Zhang N(張娜)，Chen JP(陳錦屏)，Yan J(嚴靜)，et al.Process optimization for the ultrasonic extraction of total saponins from hetian-jadejujnhe.Food Sci(食品科學)，2011，32:108-112.