全 文 ：超声法提取竹节参总皂苷工艺条件的优化
吴文锦 1, 2, 3, 4 , 李露 2, 3 , 黄凤洪 4 , 杨玉平 1 , 沈飞 2, 3 , 程 薇 2, 3＊
(1.华中农业大学食品科技学院 ,湖北武汉 430070;2.湖北农业科技创新中心农产品加工与核农技术分中心 ,湖北武汉 430064;3.湖北省农业科
学院农产品加工与核农技术研究所 ,湖北武汉 430064;4.中国农业科学院油料作物研究所 ,湖北武汉 430062)
摘要　[目的 ]为竹节参皂苷进一步开发利用提供依据。 [方法]通过比色法测定竹节参总皂苷含量 ,考察料液比、乙醇浓度 、提取温度、
提取时间 、超声功率等因素对竹节参总皂苷得率的影响 ,并采用正交试验优化超声法提取竹节参总皂苷的工艺条件。 [结果 ]各因素对
竹节参总皂苷提取效果的影响顺序为:超声功率 >料液比 >提取时间>提取温度;得到最佳提取工艺为:浓度 70%乙醇 ,料液比 1∶20,提
取温度 50℃,超声功率为 32kHz,提取 3次 ,每次 30min。在该提取工艺下总皂苷得率为 13.15%。 [结论]优化出了超声法提取竹节参
总皂苷的最佳工艺条件 ,该工艺具有提取温度低 、时间短、得率高的优点。
关键词　竹节参;竹节参总皂苷;超声提取;正交试验
中图分类号　S567.23+9　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2009)34-17072-03
OptimizationoftheProcessingConditionofTotalSaponinExtractedfromJapaneseGinsengwithUltrasonicMethod
WUWen-jinetal　(ColegeofFoodScienceandTechnology, HuazhongAgriculturalUniversity, Wuhan, Hubei430070)
Abstract　[ Objective] ThebasisoffurtherdevelopmentandutilizationofsaponinfromJapaneseginseng(Panaxjaponicum)wasprovided.
[ Method] ThecontentoftotalsaponinfromJapaneseginsengwasmeasuredwiththemethodofcolorimetricdetermination.Theefectoftheratio
ofmaterialtosolution, theconcentrationofethanol, extractingtemperature, time, ultrasonicpowerandotherfactorsontheextractionoftotalsapo-
ninsofJapaneseginsengwasresearched.Andtheextractionconditionoftotalsaponinwithultrasonicmethodwasoptimizedwithorthogonaltest.
[Results] TheorderofvariousfactorsaffectingtheextractionoftotalsaponinfromJapaneseginsengwasasfolows:theultrasonicPower>the
ratioofmaterialtosolution>extractiontime>extractiontemperature.Thebestextractionprocesswasfolows:theconcentrationofethanol,
70%;theratioofmaterialtosolution, 1∶20;theextractiontemperature, 50℃;theultrasonicpower, 32kHzandtheextractiontime, 3timesfor
30minutesforeach.Therateoftotalsaponinextractedwas13.15%.[ Conclusion] TheconditionoftotalsaponinextractedfromJapanesegin-
sengwiththeultrasonicmethodwasoptimizedoptimum, whichadvantagewaslowextractiontemperature, shorttimeandhighyield.
Keywords　Japaneseginseng;TotalsaponinofJapaneseginseng;Methodofultrasonicextraction;Orthogonaltest
基金项目　湖北省农业科技创新项目(2008102)。
作者简介　吴文锦(1982-),男 ,河南信阳人 ,硕士研究生 , 研究方向:
功能食品研究与开发。 ＊通讯作者。
收稿日期　 2009-08-03
　　竹节参为五加科人参属植物的干燥根茎 ,又称竹节三
七 、竹节人参 、白三七等;具有滋补强壮 、散瘀止痛 、止血祛痰
等功效;兼具我国北药人参和南药三七的功用;主要含有皂
苷类物质。药理研究表明 ,竹节参皂苷类物质对中枢神经系
统 、免疫系统和心血管系统具有广泛且稳固的药理作
用 [ 1-2] 。皂苷类物质常用的提取方法有加热回流法 、超声
法 、微波法 、酶法 、压力溶剂提取和超临界 CO2萃取等 [ 3-5] 。
超声提取技术是利用超声波产生的强烈振动 、高加速度 、强
烈的空化效应 、搅拌作用等加速活性成分溶解 ,从而提高提
取率 ,缩短提取时间 ,并可避免高温对活性成分的破坏 。笔
者选择人参皂苷 Rb1为对照品 ,采用香草醛 -高氯酸体系比
色法测定竹节参中总皂苷含量 ,采用正交试验优化提取工艺
条件 ,旨在为进一步开发利用竹节参皂苷提供依据。
1　材料与方法
1.1　材料　超声波清洗器(KQ-100DB,昆山市超声仪器有
限公司),旋转蒸发器(RE-52,上海亚荣生化仪器厂),循环
水真空泵(SHB-ⅢA,上海东玺制冷仪器有限公司),万分之
一天平(FA1104N,上海精密科学仪器有限公司),紫外可见
分光光度计(752型 ,上海光谱仪器有限公司)。
无水乙醇 、甲醇 、香草醛 、冰乙酸 、高氯酸等均为分析纯;
人工培植 5年竹节参由湖北省中药材研究所提供;人参皂苷
Rb1购于中国药品生物制品检定所 。
1.2　方法
1.2.1　竹节参总皂苷的提取。称取 3.0 g干燥的竹节参切
片 ,置锥形瓶中 ,加入一定量的乙醇溶液 ,浸泡过夜 ,在设定
的超声功率 、温度和时间下提取 ,提取液过滤合并 ,用相应浓
度的乙醇溶液定容至 250ml,得样品溶液备用 。
1.2.2　标准曲线的制作 [ 6] 。称取人参皂苷 Rb1标准品 5.0
mg用甲醇定容至 10 ml得人参皂苷 Rb1标准品溶液;吸取
Rb1标准品溶液 200、210、220、230、240、250、260、270、280 μl,
分别置于 5 ml具塞试管中 , 60℃水浴挥干溶剂 ,加入新配制
的浓度为 5%香草醛 -冰醋酸溶液 0.2ml,高氯酸 0.8ml,在
60 ℃水浴中恒温 15 min,立即置冰水中冷却 5 min,加入冰醋
酸 5.0 ml摇匀后 ,放置 15 min,于 560 nm波长处测定吸光
度。同时设置空白对照。
以吸光度 A值为纵坐标 ,人参皂苷 Rb1质量(μg)为横
坐标 ,制作标准曲线。得到人参皂苷 Rb1质量与吸光度 A值
的线性回归方程为 y=0.002 6x-0.074 3, R2 =0.999 5[ y为
吸光度;x为皂苷量(μg)] ,线性范围:88.0～ 123.2μg。
1.2.3　试验设计。
1.2.3.1　单因素试验。
(1)称取竹节参切片 5份 ,每份 3.0 g,分别选定超声功
率 24、28、32、36、40kHz;设定提取温度 50℃、36ml浓度 70%
乙醇提取 3次 ,每次 40 min,考察不同超声功率对竹节参总
皂苷得率的影响 。
(2)称取竹节参切片 5份 ,每份 3.0 g,分别选定提取温
度 30、40、50、60、70℃;设定超声功率 24kHz、36ml浓度 70%
乙醇提取 3次 ,每次 40 min,考察不同提取温度对竹节参总
皂苷得率的影响 。
(3)称取竹节参切片 5份 ,每份 3.0 g,分别选定提取时
间 20、30、40、50、60 min;设定超声功率 24 kHz、提取温度 50
责任编辑　张杨林　责任校对　卢瑶安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2009, 37(34):17072-17074
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2009.34.045
℃、36 ml浓度 70%乙醇提取 3次 ,考察提取时间对竹节参总
皂苷得率的影响。
(4)称取竹节参切片 5份 ,每份 3.0 g,分别选定料液比
为 1∶8、1∶12、1∶16、1∶20、1∶24;设定超声功率 24 kHz、提取温度
50℃、浓度 70%乙醇提取 3次 ,每次 40 min,考察不同料液比
对竹节参总皂苷得率的影响。
(5)称取竹节参切片 5份 ,每份 3.0 g,分别选定乙醇浓
度 50%、60%、70%、80%、90%;各浓度乙醇 36 ml,设定超声
功率 24 kHz、提取温度 50 ℃、提取 3次 ,每次 40 min,考察不
同乙醇浓度对竹节参总皂苷得率的影响。
1.2.3.2　正交试验。综合单因素试验结果 ,采用 4因素 3水
平正交试验对超声法提取竹节参总皂苷工艺条件进行优化。
1.2.4　竹节参总皂苷得率的计算。准确吸取超声提取竹节
参皂苷样品溶液 75 μl,按标准曲线制作项方法操作 ,测定样
品溶液中总皂苷含量 ,并按公式计算总皂苷得率。
竹节参总皂苷得率 =M1 /M×100%
式中 , M为干燥的切片竹节参重量;M1 为提取物中总皂苷
重量。
2　结果与分析
2.1　单因素试验结果
2.1.1　超声功率对竹节参总皂苷得率的影响。由图 1可
知 ,开始总皂苷得率随超声功率的增加而提高 ,当超声功率
为 32 kHz时得率达到最大 ,之后随超声功率的升高得率反
而下降 ,这可能是超声波强空化作用所致。
图 1　超声功率对总皂苷得率的影响
Fig.1　Effectsofultrasound spowerontheextractionrateof
totalSaponin
2.1.2　温度对竹节参总皂苷得率的影响。由图 2可知 ,超
声温度在 40℃左右 ,总皂苷得率最高 , 50℃后皂苷得率下
图 2　提取温度对总皂苷得率的影响
Fig.2　Efectsofextractingtemperatureontheextractionrateof
totalSaponin
降 ,随后基本稳定。可见温度的升高可以促进皂苷成分的溶
出 ,但温度过高也会破坏皂苷。
2.1.3　提取时间对竹节参总皂苷得率的影响 。由图 3可
知 ,开始总皂苷得率随提取时间的增加而增加 ,当提取时间
为 40min时皂苷得率最高 ,之后随时间的增加皂苷得率
下降。
图 3　提取时间对总皂苷得率的影响
Fig.3　Efectsofextractingtimeontheextractionrateoftotal
Saponin
2.1.4　料液比对竹节参总皂苷得率的影响。由图 4可知 ,
低料液比时皂苷得率无明显变化 ,当料液比为 1∶16时皂苷得
率达到最高 ,之后皂苷得率随溶剂量的增加而下降。
图 4　料液比对总皂苷得率的影响
Fig.4　Effectsofsolid-liquidratioontheextractionrateoftotal
Saponin
2.1.5　乙醇浓度对竹节参总皂苷得率的影响。由图 5可
知 ,由于高浓度的乙醇水分含量降低 ,乙醇溶液的极性下降 ,
所以总皂苷提取率随之下降。根据相似相溶的原理 ,浓度
70%乙醇可能与竹节参总皂苷的极性最相近 ,所以总皂苷提
取率达到最大值 。
图 5　乙醇浓度对总皂苷得率的影响
Fig.5　Effectsofalcoholconcentrationontheextractionrateof
totalSaponin
1707337卷 34期　　　　　　　　　　　　　　　　吴文锦等　超声法提取竹节参总皂苷工艺条件的优化
2.2　竹节参总皂苷提取工艺条件的正交试验优化结果　根
据直观分析 ,竹节参总皂苷最佳提取工艺条件:超声功率 32
kHz,料液比 1∶20,提取时间 30 min,提取温度 50 ℃。由极差
可知各因素的影响顺序为:超声功率 >料液比 >提取时间 >
提取温度(表 1)。
表 1　正交试验设计及结果
Table1　Resultoforthogonaltest
试验号Testno.
A料液比g/mlSolid-liquidratio
B提取时间∥minExtractingtime
C提取温度∥℃Extractingtemperature
D超声功率∥kHzUltrasonicPower
皂苷得率∥%TheextractionrateofSaponin
1 1(1∶12) 1(30) 1(30) 1(28) 9.19
2 1 2(40) 2(40) 2(32) 10.49
3 1 3(50) 3(50) 3(36) 10.61
4 2(1∶16) 1 2 3 11.88
5 2 2 3 1 9.89
6 2 3 1 2 11.66
7 3(1∶20) 1 3 2 13.15
8 3 2 1 3 12.00
9 3 3 2 1 8.82
R 1.266 1.044 0.820 2.467
　注:最优结果为A
3
B
1
C
3
D
2
。
　Note:TheoptimumresultsareA3B1C3D2。
　　方差分析结果表明 ,超声功率是总皂苷得率的最显著影
响因素 ,与直观分析结果一致。
2.3　验证试验结果　依得到的最佳提取工艺条件进行验证
试验 ,结果表明 , 3次平行试验重复性较好 ,平均得率为
12.18%(表 2)。
表 2　验证试验结果
Table2　Resultofverificationtest
竹节参切片重∥gSliceweightofpanaxjaponicus
平均吸光度Averageabsorbance
皂苷得率∥%TheextractionrateofSaponin
平均得率∥%Averageextratingrate
RSD%
3.020 0.227 12.79 12.18 0.67
3.002 0.194 11.46
3.019 0.215 12.29
3　结论
试验结果表明 ,竹节参总皂苷超声法提取各单因素影响
顺序为:超声功率 >料液比 >提取时间 >提取温度。超声法
提取竹节参总皂苷的最佳工艺条件为:浓度 70%乙醇 ,料液
比 1∶20,提取温度 50 ℃,超声功率 32kHz,提取 3次 ,每次 30
min。该工艺具有提取温度低 ,提取时间短 ,得率高的优点。
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(上接第 17071页)
取 ,另外 3份分别加入 30 ml浓度 40%乙醇水浴浸提 1 h,计
算总黄酮提取率。。结果表明 ,采用超声波辅助提取所得总
黄酮提取率为 4.03%,而采用常规水浴浸提法所得总黄酮提
取率为 2.92%,说明超声波辅助提取能提高紫苏叶总黄酮的
提取率。
表 2　正交设计试验结果
Table2　Orthogonaldesigntestresults
试验号
TestNo. A B C D
提取率∥%
Extractionrate
1 1 1 1 1 3.22
2 1 2 2 2 3.76
3 1 3 3 3 3.86
4 2 1 2 3 3.55
5 2 2 3 1 2.72
6 2 3 1 2 3.34
7 3 1 3 2 3.55
8 3 2 1 3 3.58
9 3 3 2 1 3.14
R 0.410 0.094 0.106 0.636
3　讨论
传统浸提技术是靠溶剂的渗透来进行的。细胞壁和细
胞膜产生的阻力致使浸提速率缓慢 ,提取率低 ,提取时间长 。
而超声波处理可使内部组织的温度升高 ,加速提取物的溶
出;超声波产生的震荡作用还可促进细胞内物质的释放 、扩
散及溶解 [ 8] ,有利于提高提取物的提取率。该试验对紫苏叶
先进行超声处理再进行水浴浸提 ,总黄酮的提取率比单纯进
行水浴浸提有所提高 ,说明超声处理确实能有效地提高总黄
酮提取率。从正交试验结果看 ,水浴浸提的温度对黄酮提取
率有明显的影响 ,说明温度也是有效提取总黄酮的一个重要
因素。因此 ,用超声波辅助提取紫苏叶总黄酮是一种行之有
效的提取手段 ,为以后的总黄酮提取提供了理论依据。
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17074 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2009年}