超聲波輔助法提取西藏芫根總皂苷的工藝

于翠翠

西藏自治區農牧科學院農產品開發與食品科學研究所（拉薩 850000）

西藏蕪菁（Brassica rapa）是十字花科（Cruciferae）蕓苔屬（Brassica）草本植物[1]，2年生草本，塊根肉質，無辣味，外形似圓蘿卜，具有味甘性溫、清熱解毒、滋補增氧之功效[2]。蕪根在我國青海、四川阿壩、甘孜自治州及西藏部分地區廣泛栽培，是一種適于高寒地區栽培的作物，耐寒性極強，是在藏區特有的高寒低氧的惡劣環境下孕育出來的藥、食、飼三用植物，常以塊莖和種子入藥。藏醫使用時常將其根洗凈，切片，煎煮濃縮成膏狀入藥?！恫厮幹尽酚涊d：蕪菁為作物類藥物，其植物稱為蔓菁。蔓菁味辛、性溫，治培根病，生赤巴，蔓菁連葉滋補，蔓菁子解毒，解諸種食物中毒 。

現代研究表明，蕪菁功能性組分主要有多糖類、三萜皂苷、黃酮、有機酸等，其提取物具有抗缺氧、提高免疫力、抗輻射抗氧化、降血脂、抗疲勞等[3-6]活性。皂苷的提取方法包括浸提法、回流法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法[7-9]。楊保求等[10]研究結果表明，甲醇和乙醇提取皂苷無明顯差異，但甲醇和乙醇提取皂苷含量均顯著高于水提取；蔣卉等[11]利用類似提取工藝提取新疆產地蕪菁皂苷，并用響應面法優化蕪菁皂苷的提取工藝參數，確定蕪菁皂苷提取工藝最佳參數：提取溫度61.49 ℃，提取時間8.16 h，料液比1∶10.5 g/mL，甲醇體積分數67.30%。關于芫根皂苷的提取主要集中在新疆地區種植芫根，而對于西藏地區種植的芫根研究較少，試驗以拉薩地區種植的芫根為原料，進行皂苷提取工藝的優化，以期為西藏地區芫根利用提供基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

薯蕷皂苷（沃凱生物技術有限公司）；香草醛（北京酷來搏科技有限公司）；冰醋酸（成都市科隆化學品有限公司）；石油醚（天津市富宇精細化工有限公司）；等。

移液槍（德國艾本德公司）；電熱鼓風干燥箱（101-1AB型，天津市泰斯特儀器有限公司）；全波長酶標儀（北京凱奧科技有限公司）；臺式離心機（TDL-5-A，上海安亨科學儀器廠）；超聲波清洗器（KH-500DE，昆山禾創超聲儀器有限公司）；等。

1.2 試驗方法

1.2.1 總皂苷的提取

芫根經清洗、除雜后切片烘干，粉碎過0.42 mm直徑篩，稱取5 g芫根粉，按照一定比例加入一定質量分數的乙醇，在一定條件下進行超聲波處理，將所得提取液在4 000 r/min條件下離心15 min。除渣后用70%乙醇定容至250 mL后取1 mL定容至10 mL。取0.1 mL上清液，按照1.2.2方法測定總皂苷含量。

1.2.2 總皂苷得率的計算

1.2.2.1 標曲的制作

準確稱取10 mg薯蕷皂苷元對照品，置于25 mL容量瓶中，加甲醇定容至刻度線，得質量濃度0.4 mg/mL的薯蕷皂苷元對照品。精確吸取0，0.2，0.04，0.06，0.08和0.10 mL標準品于1.5 mL離心管中，水浴65 ℃揮干溶劑后，加入0.04 mL質量濃度50 g/L香草醛冰醋酸（新鮮配制）和0.16 mL高氯酸，在60 ℃水浴中加熱15 min，冷卻后加0.5 mL冰醋酸，在540 nm波長下測定吸光度（A540）[12]。以薯蕷皂苷元質量為橫軸（x），以A540為縱軸（A），繪制標準曲線，得回歸方程A=8.460 7x-0.006，R2=0.996 6；標準曲線在薯蕷皂苷質量為0.008～0.04 mg范圍內線性關系良好。

1.2.2.2 總皂苷的測定及得率的計算

皂苷含量測定：取1 mL芫根皂苷粗提液定容至10 mL，取0.1 mL定容后液體，按照薯蕷皂苷標準曲線測定方法測定皂苷含量，按式（1）計算皂苷得率。

式中：C為芫根總皂苷質量，g；M為原料質量，g；N為提取液稀釋倍數。

1.2.3 單因素試驗

1.2.3.1 物料細度的選擇

準確稱取篩網直徑（0.42，0.178，0.150和0.125 mm）芫根粉各5 g，按1∶30 g/mL比例加70%乙醇，在超聲功率500 W、55 ℃條件下超聲30 min，將提取液以4 000 r/min離心15 min。取上清液定容至250 mL，得芫根總皂苷粗體液。按照1.2.2的方法，以提取液空白為對照，考察物料細度對西藏芫根皂苷得率的影響。

1.2.3.2 超聲時間的選擇

準確稱取5 g芫根粉，按1∶30 g/mL比例加70%乙醇，在超聲功率500 W、55 ℃條件下超聲20，30，40和50 min，將提取液以4 000 r/min離心15 min。取上清液定容至250 mL，得芫根總皂苷粗體液。按照1.2.2的方法，以提取液空白為對照，考察超聲時間對西藏芫根皂苷得率的影響。

1.2.3.3 超聲功率的選擇

準確稱取5 g芫根粉，按1∶30 g/mL比例加70%乙醇，超聲功率為200，300，400和500 W，在55 ℃超聲30 min，將提取液在4 000 r/min條件下離心15 min。取上清液定容至250 mL，得芫根總皂苷粗體液。按照1.2.2方法，以提取液空白為對照，考察超聲功率對西藏芫根皂苷得率的影響。

1.2.3.4 物料比的選擇

準確稱取5 g芫根粉，按物料比（1∶20，1∶25，1∶30，1∶35和1∶40 g/mL）加70%乙醇，在超聲功率500 W、55 ℃條件下超聲30 min，將提取液以4 000 r/min離心15 min。取上清液定容至250 mL，得芫根總皂苷粗體液。按照1.2.2的方法，以提取液空白為對照，考察物料比對西藏芫根皂苷得率的影響。

1.2.3.5 提取溫度的選擇

準確稱取5 g芫根粉，按1∶30 g/mL比例加70%乙醇，在提取溫度55，60，65和70 ℃，超聲功率500 W條件下處理30 min，將提取液在4 000 r/min條件下離心15 min。取上清液定容至250 mL，得芫根總皂苷粗體液。按照1.2.2的方法，以提取液空白為對照，考察提取溫度對西藏芫根皂苷得率的影響。

1.2.3.6 乙醇體積分數的選擇

準確稱取5 g芫根粉，按1∶30 g/mL比例加不同體積分數乙醇（60%，70%，80%和90%），在55 ℃，超聲功率500 W條件下超聲處理30 min，將提取液以4 000 r/min離心15 min。取上清液定容至250 mL，得芫根總皂苷粗體液。按照1.2.2的方法，以提取液空白為對照，考察超聲時間對西藏芫根皂苷得率的影響。

1.2.4 正交試驗設計

在單因素試驗基礎上，選出提取時間、提取溫度、物料比作為試驗因子（表1），以芫根皂苷得率為考核指標進行L9(33)正交試驗，確定超聲波輔助提取芫根皂苷得率的最佳工藝參數。

表1 正交試驗設計表

1.3 數據處理

采用Excel 2010對試驗數據進行分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 標準曲線繪制

由圖1可知，薯蕷皂苷標準曲線的回歸方程為y= 8.460 7x-0.006，R2=0.996 6，標準曲線的線性關系良好。根據提取液測定的吸光度，對應標準曲線方程可計算出芫根總皂苷含量，進一步計算出芫根總皂苷得率。

圖1 薯蕷皂苷標準曲線

2.1.1 物料細度對西藏芫根總皂苷得率的影響

由圖2可知，芫根總皂苷得率在物料細度0.42～ 0.125 mm范圍內呈現先增加后趨于平穩趨勢，物料細度0.42 mm時芫根總皂苷得率最小，得率為13.28%，但物料達到0.178 mm時芫根總皂苷得率為15.29%，物料細度繼續上升到0.15 mm和0.125 mm時，芫根總皂苷得率變化較小，因此選擇物料細度0.178 mm作為芫根總皂苷的提取條件。

圖2 物料細度對西藏芫根總皂苷得率的影響

2.1.2 超聲時間對西藏芫根總皂苷得率的影響

由圖3可知，芫根總皂苷得率隨著超聲時間增加呈現先增加后減少趨勢，超聲30 min時芫根總皂苷得率達到峰值，為13.08%，超聲30 min后芫根總皂苷得率呈現下降趨勢，因此選擇超聲時間20～40 min進行正交試驗。

圖3 超聲時間對西藏芫根總皂苷得率的影響

2.1.3 超聲功率對西藏芫根總皂苷得率的影響

由圖4可知，超聲功率200～500 W時對芫根皂苷得率影響較小，但超聲功率400 W時芫根總皂苷得率最高，得率為13.85%，因此試驗選擇超聲功率400 W作為芫根總皂苷的提取條件。

圖4 超聲功率對西藏芫根總皂苷得率的影響

2.1.4 物料比對西藏芫根總皂苷得率的影響

由圖5可知，在物料比1∶25～1∶40 g/mL范圍內，芫根總皂苷得率呈現逐漸增加趨勢，液料比1∶40 g/mL時，料液比與芫根總皂苷提取率最高，得率為14.34%。因此選擇物料比1∶30～1∶40 g/mL進行正交試驗。

圖5 物料比對西藏芫根總皂苷得率的影響

2.1.5 超聲溫度對西藏芫根總皂苷得率的影響

由圖6可知，在超聲溫度55～70 ℃條件下，隨著溫度上升，芫根總皂苷得率呈現先增加后減少趨勢，60 ℃時，芫根總皂苷得率達到峰值，因此選擇超聲溫度55～65 ℃進行正交試驗。

圖6 超聲溫度對西藏芫根總皂苷得率的影響

2.1.6 乙醇體積分數對西藏芫根總皂苷得率的影響

由圖7可知，在乙醇體積分數60%～90%范圍內，芫根總皂苷得率呈現先增加后減少趨勢，乙醇體積分數70%時芫根總皂苷得率達到峰值，得率為16.13%，隨后芫根總皂苷得率呈現下降趨勢，因此選擇乙醇體積分數70%作為芫根總皂苷的提取條件。

圖7 乙醇體積分數對皂苷得率的影響

2.2 正交試驗優化芫根皂苷提取條件

選用80 mm芫根粉，用70%乙醇在400 W條件下進行L9(33)正交優化試驗，獲得最佳提取工藝，結果見表2。由表2極差分析結果可知，影響西藏芫根皂苷得率的各因素主次關系為C（超聲溫度）＞A（超聲時間）＞B（物料比）。西藏芫根皂苷提取的最佳工藝組合為A2B2C2，即超聲時間30 min、料液比1∶35 g/mL、超聲溫度60 ℃。在該條件下，進行驗證試驗，每5 g西藏芫根中皂苷的得率為16.78%。相比于其他正交試驗組的結果要好。因此，此工藝條件對西藏芫根皂苷提取具有較好的穩固性和可行性。

表2 正交試驗結果分析

3 結論與討論

以西藏芫根為原料，以乙醇為提取劑采用超聲波提取儀輔助提取西藏芫根皂苷，進行單因素試驗和正交優化試驗，探討不同因素對西藏芫根皂苷提取工藝的影響。結果表明，影響西藏芫根得率的各因素主次關系為C（超聲溫度）＞A（超聲時間）＞B（物料比）。西藏芫根皂苷提取的最佳工藝組合為A2B2C2，即超聲時間30 min、料液比1∶35（g/mL）、超聲溫度60 ℃。在最優條件下，每5 g芫根皂苷得率達16.78%。因此該方法在一定程度上優化西藏芫根皂苷的提取工藝，具有方法簡單、生產周期短的優勢，可作為西藏芫根皂苷提取的理論參考。