超聲波法提取西洋參莖葉中人參皂苷Re工藝的優化

摘要：以甲醇為提取溶劑，采用超聲波法從西洋參（Panax quinquefolium L.）莖葉中提取人參皂苷Re，通過高效液相色譜法測定人參皂苷Re含量，設計單因素試驗和正交試驗考察超聲波頻率、超聲波時間、提取溫度和料液比對人參皂苷Re含量的影響，優化提取工藝條件。結果表明，各因素對西洋參莖葉中人參皂苷Re提取率的影響由大到小依次為提取溫度、料液比、超聲波時間、超聲波頻率。優化的提取條件為超聲波時間60 min、提取溫度45 ℃、超聲波頻率45 kHz、料液比m西洋參∶V甲醇=1∶20（g/mL）。

關鍵詞：超聲波法；提取；西洋參（Panax quinquefolium L.）；人參皂苷Re；高效液相色譜

中圖分類號：S567.5+3；R284.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）13-3137-03

西洋參（Panax quinquefolium L.）是五加科人參屬多年生宿根草本植物，其根是滋補強壯的名貴中藥，性寒，味甘微苦，具有補氣養陰、清熱生津之功效，通常用于氣虛陰虧、咳喘痰血、虛熱煩倦、口燥咽干等癥[1]。中國從20世紀80年代開始引種西洋參，現已大規模種植并實現產業化[2]。人參皂苷（Ginsenoside）是西洋參的次級代謝產物，屬于四環三萜皂苷類化合物，是其主要藥效成分之一，多積累于西洋參根的韌皮部和周皮以及葉中[3]。國內外對西洋參根中人參皂苷含量及生理活性的研究很多，發現人參皂苷Re在西洋參莖葉中的含量最高，其具有抑制腫瘤細胞增殖、保護神經的作用，是西洋參的主要生物活性成分之一，與人參皂苷Rg1和Rb1等均是西洋參的定量指標[1，4-10]。超聲波法具有高效、快速等優點，在天然產物有效成分的提取中被廣泛應用[11，12]。本研究采用超聲波法從西洋參莖葉中提取人參皂苷Re，通過高效液相色譜法（HPLC）測定其含量[13-15]，并在單因素試驗的基礎上采用正交試驗優化提取工藝條件，以期為西洋參莖葉中人參皂苷Re的提取及利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

西洋參莖葉采自陜西省留壩縣佳仕森中藥綜合開發有限公司西洋參種植基地，干燥后粉碎成80目的西洋參莖葉粉末備用。人參皂苷Re標準品為上海同田生物技術有限公司產品，純度98%，批號08072121。主要試劑乙腈為色譜純，甲醇和磷酸等均為國產分析純。主要儀器包括高效液相色譜儀（美國安捷倫1200系列）、KQ-700VDE型三頻數控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）等。

1.2 方法

1.2.1 超聲波法提取人參皂苷Re 稱取2.000 0 g干燥的西洋參莖葉粉末，置于50 mL錐形瓶中，加入80%（體積分數，下同）的甲醇20 mL，在超聲波清洗器中45 kHz下提取40 min，2 000 r/min離心分離5 min，取上清液，重復提取3次，合并提取液，用80%的甲醇定容至100 mL，得人參皂苷Re提取液。

1.2.2 超聲波時間的測定 精確稱取人參皂苷Re標準品用80%的甲醇配制成濃度為7 mg/mL的標準品溶液，分別取5、10、15、20 μL標準品溶液，用80%的甲醇補足至20 μL作為供試液。采用高效液相色譜法對供試液進行測定。色譜條件為：ZORBAX SB-C18色譜柱（4.6 mm× 250 mm，5 μm），柱溫35 ℃，檢測波長203 nm，流動相為0.05%磷酸水溶液-乙腈（體積比80∶20），流速1.0 mL/min，進樣量20 μL。根據供試品溶液的液相色譜圖求得人參皂苷Re濃度（x//mg/mL）對其峰面積（y）的線性回歸方程為y=127.11x+949.18，r=0.998 6。同法測定并計算提取液中人參皂苷Re的濃度。人參皂苷Re對照品及提取樣品液的液相色譜圖分別見圖1和圖2。

人參皂苷Re提取率=提取液中人參皂苷Re濃度×提取液體積/西洋參莖葉粉末質量×100%

1.2.3 單因素試驗 設置單因素試驗分別考察超聲波法提取西洋參莖葉粉末中人參皂苷Re時超聲波時間、提取溫度、超聲波頻率和料液比（m西洋參∶V甲醇，g/mL，下同）對人參皂苷Re提取率的影響。①超聲波時間。提取溫度45 ℃、料液比1∶10、超聲波頻率為45 kHz，超聲波時間分別為20、40、60 min。②提取溫度。超聲波時間40 min、料液比1∶10、超聲波頻率45 kHz，提取溫度分別為30、45、60 ℃。③超聲波頻率。超聲波時間40 min、提取溫度45 ℃、料液比1∶10，超聲波頻率分別為45、80、100 kHz。④料液比。超聲波時間40 min、提取溫度45 ℃、超聲波頻率45 kHz，料液比分別為1∶10、1∶15、1∶20。

1.2.4 正交試驗 設置四因素三水平正交試驗考察超聲波時間、提取溫度、超聲波頻率和料液比對人參皂苷Re提取率的影響，優化超聲波法提取西洋參莖葉粉末中人參皂苷Re的工藝條件。正交試驗因素與水平見表1。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 超聲波時間對人參皂苷Re提取率的影響 在提取溫度40 ℃、料液比1∶10、超聲波頻率45 kHz條件下提取西洋參莖葉粉末中的人參皂苷Re，不同超聲波時間對人參皂苷Re提取率的影響見圖3。從圖3可以看出，在試驗范圍內隨著超聲波時間的延長，人參皂苷Re的提取率呈升高趨勢，超聲波時間為20、40、60 min時人參皂苷Re提取率分別為2.39%、2.46%、2.56%，可見在一定范圍內延長超聲波時間有利于原料西洋參莖葉粉末中人參皂苷Re的溶出。

2.1.2 提取溫度對人參皂苷Re提取率的影響 在超聲波時間40 min、料液比1∶10、超聲波頻率45 kHz的條件下，提取溫度對西洋參莖葉粉末中人參皂苷Re提取率的影響見圖4。從圖4可以看出，人參皂苷Re的提取率隨提取溫度的升高呈先升高后降低的變化趨勢，提取溫度為45 ℃時提取率最高。這可能是因為溫度過低時人參皂苷Re向溶液中擴散的速度較慢，而溫度過高會導致部分人參皂苷Re分解，從而使提取率下降。

2.1.3 超聲波頻率對人參皂苷Re提取率的影響 超聲波時間40 min、提取溫度45 ℃、料液比1∶10時，超聲波頻率對西洋參莖葉粉末中人參皂苷Re提取率的影響見圖5。從圖5可以看出，在試驗范圍內人參皂苷Re的提取率隨超聲波頻率的增大呈降低趨勢，超聲波頻率為45 kHz時人參皂苷Re的提取率最高，可能是超聲波頻率過高導致了人參皂苷Re分子的降解。

2.1.4 料液比對人參皂苷Re提取率的影響 在超聲波時間40 min、提取溫度45 ℃、超聲波頻率45 kHz的條件下，不同料液比對人參皂苷Re提取率的影響見圖6。從圖6可以看出，在試驗范圍內人參皂苷Re的提取率隨溶劑用量的增加呈升高趨勢，料液比為1∶20時提取率最高，料液比過低，溶劑用量偏少，原料和溶劑間的濃度差小，不利于原料中人參皂苷Re的充分溶出。

2.2 正交試驗結果

超聲波法提取西洋參莖葉粉末中人參皂苷Re的正交試驗結果見表2。由表2可知，4個因素中提取溫度對人參皂苷Re提取率的影響最大，其次是料液比，再次是超聲波時間，超聲波頻率的影響最小。最佳提取條件組合為A3B2C1D3，即超聲波時間60 min、提取溫度45 ℃、超聲波頻率45 kHz、料液比1∶20，此條件下所得人參皂苷Re的提取率為2.77%，高于其他正交試驗組合的結果。

3 小結與討論

西洋參莖葉中人參皂苷Re含量較高，而莖葉資源相對價廉且豐富，可以作為人參皂苷Re的重要來源。本研究以甲醇作提取溶劑，采用超聲波法提取西洋參莖葉中的人參皂苷Re，并采用高效液相色譜法測定人參皂苷Re的含量。正交試驗結果表明，各因素對西洋參莖葉中人參皂苷Re提取率的影響由大到小依次為提取溫度、料液比、超聲波時間、超聲波頻率。優化的提取工藝條件為超聲波時間60 min、提取溫度45 ℃、超聲波頻率45 kHz、料液比1∶20。超聲波法從西洋參莖葉粉末中提取人參皂苷Re，提取溫度低、操作簡單、耗時短、提取效率較高，利于實際生產上降低能耗、節約生產成本、提高生產效率。而且目前國內大型超聲提取設備已經研發成功并開始推廣，對于超聲波提取工藝的研究將更為深入。

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