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超声法提取菝葜中绿原酸的工艺研究
潘永芳，郑国栋，张清峰
(江西农业大学江西省天然产物与功能食品重点实验室，江西南昌 330045)
摘要:用超声波法提取菝葜中的绿原酸，考察乙醇浓度、料液比、超声功率、超声时间 4 个因素对绿原酸得率的影
响，通过单因素试验和正交试验确定了提取的最佳工艺条件。L9(3
4)正交试验结果表明，各因素对菝葜中绿原酸得率
的影响大小顺序为乙醇浓度 ＞ 超声功率 ＞ 超声时间 ＞ 料液比;绿原酸提取的最佳工艺为乙醇浓度 50%，料液比
1 g ∶ 30 mL，超声功率 135 W，超声时间 35 min，绿原酸的得率高达 1． 324%。
关键词:菝葜;绿原酸;超声提取;正交设计
中图分类号: Ｒ284． 2 文献标志码: A 文章编号:1002 － 1302(2013)06 － 0259 － 03
收稿日期:2012 － 11 － 09
作者简介:潘永芳(1990—)，女，江西万载人，硕士研究生，研究方向
为天然产物的分离提取。E － mail:qiufengp@ 163． com。
通信作者:郑国栋，博士，副教授，研究方向为天然产物的分离提取和
功能食品等。Tel:(0791) 83813420;E － mail: zrs150716@ yahoo．
com． cn。
菝葜是百合科菝葜属植物菝葜的根茎，别称王瓜草、金刚
藤、金刚树，主要分布于热带地区，在我国主要分布于长江以
南各省区［1］。菝葜根、茎、叶均可入药，长期以来被广泛用于
治疗筋骨酸痛、小便淋漓、带下量多，疔疮痈肿等症［2］，具有
抗炎、抗风湿、抗肿瘤、降血糖、预防动脉粥样硬化等作
用［3 － 4］。随着检测和提取方法的迅速发展，国内外已从菝葜
中得到了多种类型的化学物质，主要以甾体皂苷类、氨基酸、
茋类、黄酮类，其中黄酮类主要是以黄酮、二氢黄酮、黄酮醇
为主［5 － 7］。
绿原酸是一种多酚类化合物，异名咖啡鞣酸，是植物在有
氧呼吸过程中产生的丙素类化合物［8］。绿原酸具有多种生
物活性，包括降血压、抗肿瘤、抗菌以及抗氧化作用等［9］。最
近，我们在研究菝葜提取物的抗氧化和细胞增殖的影响时，发
现菝葜中含有较高的绿原酸［10］。然而，菝葜中绿原酸含量及
其提取工艺的研究还未见报道。本试验研究超声波法提取菝
葜中绿原酸的工艺，用紫外光光度法进行测定，并运用正交试
验对相关工艺参数进行优化，以确定最佳的提取条件，为今后
进一步提取分离纯化菝葜中绿原酸提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 仪器
KQ3200DA 型数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限
公司提供;电子天平，上海精密科学仪器有限公司提供;电热
恒温干燥箱，宁波机电工业研究设计院;UV752 紫外可见分
光光度计，上海佑科仪器仪表有限公司。
1． 2 试剂与材料
菝葜购自福建宁化，粉碎后过 40 目筛，得到菝葜粉末。
绿原酸标准品，中国药品生物制品检定所。无水乙醇，天津永
大化学试剂有限公司。
1． 3 试验方法
1． 3． 1 绿原酸标准曲线的绘制 称取绿原酸标品 1． 4 mg，
用 60%的乙醇溶解定容到 10 mL的容量瓶中配成 140 μg /mL
的绿原酸标准溶液，分别吸取 0． 0、0． 2、0． 4、0． 6、0． 8、1． 0、
1． 2 mL 的标准溶液到 10 mL 的容量瓶中，定容到刻度，用紫
外分光光度计在 328 nm［11］处测定吸光度，再以吸光度 D 值
为纵坐标，以绿原酸浓度为横坐标绘制标准曲线(图 1)，得回
归方程:y = 0． 059 9x + 0． 000 4，r2 = 0． 999 7。
—952—江苏农业科学 2013 年第 41 卷第 6 期
DOI:10.15889/j.issn.1002-1302.2013.06.068
1． 3． 2 菝葜中绿原酸的提取［12］ 称取 1 g的菝葜粉末，按一
定的料液比加入乙醇溶液，摇匀，使粉末浸湿后，按照一定的
超声时间和功率进行超声提取，提取液摇匀后过滤，取
0． 2 mL 滤液到 10 mL的容量瓶中，定容到刻度，在 328 nm处
测吸光度，计算得率。
1． 3． 3 单因素试验 按照“1． 3． 2”项中菝葜中绿原酸的提
取方法，选取乙醇浓度、料液比、超声功率、超声时间 4 个可能
影响提取效果的因素做单因素试验。以绿原酸提取率为考察
指标，确定各因素的合适范围。在考察某一因素对菝葜绿原
酸得率的影响时，固定其他因素及水平，每次试验做 3 个
平行。
1． 3． 4 正交试验 在单因素试验的基础上，确定乙醇浓度、
料液比、超声功率、超声时间 4 个因素进行正交试验，以绿原
酸的得率为考察指标，确定提取菝葜中绿原酸的最佳工艺条
件，每次试验做 2 个平行，进行有重复试验的正交分析。
1． 3． 5 提取工艺的验证 为进一步考察最佳工艺的稳定性
和合理性，按最佳的工艺条件进行重复性试验 3 次，分别测定
菝葜绿原酸的得率。
1． 4 数据处理
单因素试验中均取 3 次平行试验的平均值进行分析作
图;正交试验的数据用 SPSS 17． 0 软件分析处理。
2 结果与分析
2． 1 单因素试验
2． 1． 1 乙醇浓度对绿原酸得率的影响 从图 2 中可以看出，
不同的乙醇体积分数提取时绿原酸的得率不同，乙醇浓度在
50%以下时，绿原酸的得率随体积分数的增大明显升高，在
50%以上时随体积分数的增加而减小。这是由于溶剂不同的
介电性能及极性而造成的。50%体积分数的乙醇对菝葜绿原
酸的溶出性能在所试验范围内是最好的［13］。
2． 1． 2 料液比对绿原酸得率的影响 由图 3 可知，绿原酸得
率随提取溶剂所占比例增大而提高，特别是料液比在
1 g ∶ 15 mL 到 1 g ∶ 30 mL范围内时，溶剂比例增加对绿原酸
得率的影响更显著。在使用溶剂提取的方法中，较高比例的
料液比对于有固体基质的提取更有效，但考虑到节约能源等，
因此一般不能仅依据产品得率来选择料液比，因此选择
1 g ∶ 30 mL 为适宜。
2． 1． 3 超声功率对绿原酸得率的影响 从图 4 可以看出，在
75 ～ 120 W范围内，绿原酸的得率随超声功率的增加而增大，
当超声功率大于 120 W时，绿原酸得率有所下降。超声功率
的增大，加强了胞内物质的释放、扩散及溶解，从而提高了绿
原酸得率，但是随着超声功率的进一步增大，会对绿原酸造成
一定的破坏，以致绿原酸的得率降低，因此，最佳的超声功率
应该是 120 W。
2． 1． 4 超声时间对绿原酸提取率的影响 从图 5 可以看出，
在提取开始的 35 min内，绿原酸的得率随提取时间的延长而
增加，而当提取时间为 40 min 时，绿原酸的得率反而有所下
降。结果表明，提取了 35 min 后再延长时间也不能提高得
率，反而会使得率下降，可能是由于绿原酸超声时间过长会发
生部分分解。因此，选择超声时间 35 min为适宜。
2． 2 正交试验
试验中，由于各因素之间相互交叉影响，因此要全面考虑
—062— 江苏农业科学 2013 年第 41 卷第 6 期
超声提取法的工艺参数。根据单因素试验的结果及有关资
料，确定以乙醇浓度(A)、料液比(B)、超声功率(C)、超声时
间(D)4 个因素进行正交试验设计，见表 1。正交试验和方差
分析及显著性检验结果见表 2 和表 3，表明乙醇浓度、料液
比、超声功率、超声时间 4 个因素对绿原酸的得率均有显著的
影响。从表 2 中可以看出 4 个因素对绿原酸得率影响大小依
次为:乙醇浓度 ＞超声功率 ＞超声时间 ＞料液比，提取菝葜中
绿原酸的最佳工艺条件为 A2B2C2D2，即 50%乙醇，料液比
1 g ∶ 30 mL，超声功率 135 W，超声时间 35 min。
表 1 菝葜绿原酸提取工艺正交试验因素与水平
水平
因素
A(% ) B(g ∶ mL) C(W) D(min)
1 40 1 ∶ 25 120 30
2 50 1 ∶ 30 135 35
3 60 1 ∶ 35 150 40
表 2 菝葜绿原酸提取工艺正交试验结果
试验
号
因素水平
A B C D
得率(% )
重复Ⅰ 重复Ⅱ
1 1 1 1 1 1． 204 1． 197
2 1 2 2 2 1． 321 1． 301
3 1 3 3 3 1． 229 1． 247
4 2 1 2 3 1． 264 1． 272
5 2 2 3 1 1． 290 1． 281
6 2 3 1 2 1． 263 1． 255
7 3 1 3 2 1． 238 1． 249
8 3 2 1 3 1． 206 1． 205
9 3 3 2 1 1． 210 1． 208
k1 1． 250 1． 237 1． 222 1． 232
k2 1． 271 1． 267 1． 263 1． 271
k3 1． 219 1． 235 1． 256 1． 237
Ｒ 0． 052 0． 032 0． 041 0． 039
最优水平 A2 B2 C2 D2
表 3 正交试验的方差分析
变异来源 平方和 自由度 均方 F值 P值
乙醇浓度 0． 008 2 0． 004 67． 214 ＜ 0． 01
料液比 0． 004 2 0． 002 32． 500 ＜ 0． 01
超声功率 0． 006 2 0． 003 48． 758 ＜ 0． 01
超声时间 0． 005 2 0． 003 46． 214 ＜ 0． 01
误差 0． 001 9
采用上述最佳提取工艺条件进行 6 次重复试验，菝葜中
绿原酸提取率分别为 1． 334%、1． 344%、1． 274%、1． 327%、
1． 335%、1． 329%，绿原酸提取率的均值为 1． 324%，相对标
准偏差(ＲSD)为 1． 738%。由此可见，经过正交试验筛选出
来的菝葜绿原酸超声波辅助提取的工艺条件合理可行，稳定
可靠，具有较好的可操作性和重现性。
3 结论
以菝葜为原料、乙醇为提取剂，通过单因素试验和正交试
验，超声波法提取菝葜中绿原酸的最佳工艺条件是:乙醇浓度
50%，料液比 1 g ∶ 30 mL，超声功率 135 W，超声时间 35 min，
在此条件下进行提取，绿原酸得率为 1． 324%。本试验优化
了菝葜中绿原酸的提取工艺，测定了其含量，为以后进一步提
取分离纯化绿原酸提供了数据和理论依据。
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