全 文 ：第 39卷第 8期
2010年 8月
应　用　化　工
AppliedChemicalIndustry
Vol.39 No.8
Aug.2010
收稿日期:2010-06-07　　修改稿日期:2010-06-11
基金项目:安徽省高校省级自然科学研究重点项目(KJ2009A002)
作者简介:魏凤玉(1963-), 女 ,江苏靖江人 , 合肥工业大学教授 , 博士 , 从事化工传质与分离方面的研究。电话:0551 -
2901093, E-mail:weifyliuj@yahoo.com.cn
酶法提取无患子皂苷的工艺研究
魏凤玉 ,方春
(合肥工业大学 化工学院 ,安徽 合肥　230009)
摘　要:采用酶法提取无患子皂苷 ,研究了酶的类型对无患子皂苷提取的影响 , 并通过正交实验优化酶法提取工
艺。结果表明 , 纤维素酶有助于无患子皂苷的提取 , 酶提法的较优工艺条件为:纤维素酶用量为无患子粉末质量的
0.1%, 酶提时间 2.5h,酶提温度 50 ℃, pH值 4.7。此时 ,无患子皂苷的提取率达到 86.59%, 比未加酶处理时提
高了 19.63%。
关键词:无患子皂苷;纤维素酶;酶法提取
中图分类号:Q814.9 　　　文献标识码:A　　　文章编号:1671-3206(2010)08-1149-03
Enzyme-assistedaqueousextractionofsapindussaponins
WEIFeng-yu, FANGChun
(SchoolofChemicalEngineering, HefeiUniversityofTechnology, Hefei230009, China)
Abstract:Thesapindussaponinswasextractedbyenzymeextraction, theefectofenzymetypeonsapin-
dussaponinsextractionwasresearchedandtheextractionparameterswereoptimizedbyorthogonalexperi-
ment.Theresultsshowedthatcelulasecanbeusedtoenhancesapindussaponinsextraction.Theoptimal
celulasehydrolysisconditionsforextractingthesapindussaponinsareasfolows:celulaseamount
0.1%, extractiontime2.5h, temperature50 ℃ andpH4.7.Undertheoptimumconditions, theextrac-
tionyieldofsapindussaponinsreached86.59%, whichincreasedby19.63% thanofnon-treatedsam-
ple.
Keywords:sapindussaponins;celulase;enzymeextraction
　　无患子皂苷是一种天然温和型非离子表面活性
物质 ,除具有较好的起泡 、去污性能外 [ 1] ,还具有抗
菌 、消炎 、抗病毒 、杀虫等[ 2-4]多种生物活性。无患子
皂苷的提取方法很多种 , 如水提法[ 5] 、微波萃取
法 [ 6] 。本实验室采用水提-大孔树脂吸附法 [ 7-8]提取
和分离了无患子皂苷 。受植物细胞壁纤维组织的阻
碍 ,水提时产品收率不高。
酶具有高效性和特异性 ,可使植物细胞壁发生
不同程度的改变 ,如软化 、膨胀和崩溃等 ,从而改变
细胞壁的通透性 ,可提高药效成分的提取率 。如人
们采用酶提法对油脂 、皂苷 、多糖 、黄酮 、生物碱等的
研究结果表明 , 酶提能显著提高产物的收率 。
Cláudia等 [ 9]研究了酶法对油脂提取的影响 ,当提取
时间为 24h、pH4、温度为 30 ～ 40 ℃时 ,提取率为
13.7%,比未用酶处理提高了 106%。Falshaw等 [ 10]
研究了银杏黄酮类化合物的提取 ,结果表明酶解预
处理后 ,再用乙醇提取 ,银杏总黄酮收率比直接醇提
法要高。本文采用酶法提取天然无患子中的皂苷 ,
为其工业化应用提供基础。
1　实验部分
1.1　试剂与仪器
　　盐酸 、氢氧化钠 、香兰素 、冰醋酸 、高氯酸等均为
分析纯;纤维素酶(酶活力≥15 000 U/g)、淀粉酶
(酶活力≥10 000 U/g)、果胶酶(酶活力≥50 U/g)
均为国药集团化学试剂有限公司生产。
UV-2550型紫外可见分光光度计;FA2004N型
电光分析天平;HH型数显恒温水浴锅;FE20 /EL20
型实验室 pH计;TDL-5-A、TDL-40B型离心机;
DHG-9146型电热恒温鼓风干燥箱 。
1.2　实验方法
　　将无患子果皮洗净 、烘干 、粉碎 ,准确称取一定
量的无患子粉末 ,用蒸馏水作为溶剂以 1∶5固液比
应用化工 第 39卷
放于三口烧瓶中 ,加酶后恒温回流提取一定时间 。
将提取液高温灭酶后絮凝沉降 ,离心后取清液用紫
外 -可见分光光度法检测提取液中的无患子皂苷含
量 [ 11] 。皂苷提取率计算如下:
η=cVm×100%
式中　η———无患子皂苷提取率 , %;
　c———提取液中的无患子皂苷的浓度 , g/L;
　V———提取液的体积 , L;
　m———无患子粉末中的总皂苷质量 , g。
2　结果与讨论
2.1　酶的选择
　　无患子细胞壁内除了主要成分纤维素外 ,可能
还有少量的淀粉和果胶 ,所以实验选择纤维素酶 、淀
粉酶 、果胶酶以及这几种酶的复配。控制酶的加入
量为无患子粉末质量的 0.1%,提取温度 50 ℃,提
取时间 3 h,水提液不调 pH,考察酶的种类对无患子
皂苷提取的影响 ,结果见表 1。
表 1　酶的种类对无患子皂苷提取的影响
Table1　Theeffectofenzymetypeontheextraction
ofsapindussaponins
实验号 酶的种类 η/%
1 无酶 66.96
2 纤维素酶 86.59
3 淀粉酶 74.56
4 果胶酶 60.88
5 纤维素酶∶淀粉酶 =1∶1 86.36
6 纤维素酶∶果胶酶 =1∶1 71.18
7 淀粉酶∶果胶酶 =1∶1 69.16
8 纤维素酶∶果胶酶∶淀粉酶 =1∶1∶1 84.47
　　由表 1可知 ,纤维素酶的加入显著促进了皂苷
的提取 ,淀粉酶的作用不明显 ,果胶酶对皂苷提取反
而有抑制作用;纤维素酶 、淀粉酶和果胶酶对无患子
皂苷的提取无协同作用 。所以选取纤维素酶进行
实验。
2.2　提取工艺条件
　　由酶的特性和酶解反应基本原理可知 ,酶法提
取时酶的用量和作用时间会直接影响酶解反应的速
率和酶解程度 ,从而影响产品的提取率;无患子皂苷
是酸性皂苷 ,其提取液 pH值为 4.7,溶液的 pH值
对皂苷的存在形态及稳定性会产生影响 ,同时系统
pH值和温度的过高或过低都会影响酶的活性 ,从而
影响皂苷的提取率 。因此 ,实验选取酶用量 、pH值 、
提取温度和时间 4个因素进行正交实验 ,因素水平
见表 2,结果见表 3。
表 2　正交实验水平因素表
Table2　Factorsandlevels
水平 A B C D酶用量 /% pH 温度 /℃ 时间 /h
1 0.05 4 40 2
2 0.1 4.7 50 2.5
3 0.15 6 60 4
表 3　正交实验结果分析计算表
Table3　Resultsanalysisoforthogonalexperiment
实验号 A B C D η/%
1 1 1 1 1 68.7
2 1 2 2 2 77.1
3 1 3 3 3 76.9
4 2 1 2 3 85.4
5 2 2 3 1 82.9
6 2 3 1 2 83.9
7 3 1 3 2 75.9
8 3 2 1 3 69.1
9 3 3 2 1 77.0
K1 74.23 76.67 73.90 76.20
K2 84.07 76.37 79.83 78.97
K3 74.00 79.27 78.57 77.13
R 10.07 2.90 5.93 2.77
　　由表 3可知 ,影响因素效应主次为:酶用量 >提
取温度 >pH值 >酶提时间。
表 4　方差分析
Table4　Varianceanalysisoforthogonalexperiment
因素 偏差平方和 自由度 F比 F临界值 显著性
酶用量 198.087 2 16.664 有影响
pH 15.260 2 1.284 F0.10(2, 2)=9.000 -
温度 58.587 2 4.929 F0.05(2, 2)=19.000 -
时间 11.887 2 1.000 F0..01(2, 2)=99.000 -
误差 11.89 2 - -
1150
第 8期 魏凤玉等:酶法提取无患子皂苷的工艺研究
　　由表 4的方差分析可以看出 ,就酶法提取无患
子皂苷而言 , 酶用量的均方比 F大于其临界值
F0.10(2, 2)=9.000,说明有影响;而 pH、酶提温度和
时间的 F均小于其临界值 ,对皂苷提取的影响不明
显 。这是因为酶的用量直接影响酶解反应速率及酶
破坏细胞壁的程度 ,进而影响皂苷的提取率 。由于
体系温度 ,酶提时间和溶液 pH值均在酶的适宜范
围内考察 ,故对结果影响较小。正交实验得出最佳
酶提工艺条件为 A2B3C2D2 ,即酶用量为底物无患子
粉末质量的 0.1%,酶提温度 50 ℃, pH=6,酶提时
间 2.5h。但考虑到无患子皂苷的稳定性及过程的
经济性 ,提取时不调溶液 pH值 。
　　为了验证正交实验结果 ,采用酶用量为底物无
患子粉末质量的 0.1%,在 50 ℃酶提 2.5h下进行 ,
得到皂苷提取率达到 86.59%,优于已有的正交实
验方案 ,比未加酶处理所得皂苷提取率 66.96%提
高了 19.63%,说明酶有利于无患子皂苷的提取。
3　结论
　　(1)纤维素酶对无患子皂苷的提取有显著促进
作用 ,淀粉酶的作用不明显 ,果胶酶对皂苷提取反而
有抑制作用 ,纤维素酶 、淀粉酶和果胶酶对无患子皂
苷的提取无协同作用 。
(2)酶法提取无患子皂苷的工艺条件为:纤维
素酶用量为无患子粉末质量的 0.1%,溶液不调
pH,在 50℃下提取 2.5 h。在该工艺条件下 ,无患
子皂苷提取率达到 86.59%,比未加酶处理所得皂
苷提取率提高了 19.63%,说明酶有利于无患子皂
苷的提取。
参考文献:
[ 1] 　孙洁茹.天然表面活性植物无患子和木槿叶的研究及
应用 [ D] .上海:华东理工大学 , 2002.
[ 2] 　王建新.天然活性化妆品 [ M] .北京:中国轻工业出版
社 , 1997:71-184.
[ 3] 　AdrianaLA, JaymeAAS, ElfriedeMB.Antiulceractivi-
tyofsapindussaponariaL.intherat[ J] .JournalofEth-
nopharmacology, 2002, 82:41-44.
[ 4] 　HuangHC, LS, ChangFR, etal.Molluscicidalsaponins
from sapindusmukorossi, inhibitoryagentsofgolden
snailspomaceacanaliculata[ J] .AgricFoodChem, 2003,
51(17):4916-4919.
[ 5] 　张敏杰 ,高鸿宾 , 刘佩茹 , 等.HZ-天然表面活性剂的研
制 [ J] .化学工业与工程 , 1993, 11(1):46-49.
[ 6] 　饶厚曾 , 桑成涛.微波萃取法提取无患子皂苷工艺
[ J] .辽宁石油化工大学学报 , 2006, 26(4):70-72.
[ 7] 　魏凤玉 , 张道福.无患子总皂苷的制备方法:CN,
1935820A[ P] .2006-10-4.
[ 8] 　魏凤玉 , 余锦城.天然无患子皂苷的提取分离 [ J] .安
徽化工 , 2007, 33(3):15-17.
[ 9] 　CláudiaPPassos, SuleYilmaz, CarlosMSilva, etal.En-
hancementofgrapeseedoilextractionusingacelwall
degradingenzymecocktail[ J] .FoodChemistry, 2009,
115:48-53.
[ 10] FalshawR, HhblU, OfmanD.Comparisonoftheglyco-
saminoglyeanisolatedfromtheskinandheadcartilageof
Gouldsarrowsquid[ J] .CarbohydratePolymers, 2000,
41:3572-3641.
[ 11] 魏凤玉 ,张静 , 解辉.无患子总皂苷含量的测定 [ J] .天
然产物研究与开发 , 2008, 20:81-83, 102.
(上接第 1148页)
参考文献:
[ 1] 　仲鸣 , 周金能 , 肖国民.制备生物柴油的固体催化剂研
究进展 [ J] .化工时刊 , 2007, 21(1):66-69.
[ 2] 　乔仙蓉 , 李福祥.固体酸催化油脂酯交换制备生物柴油
[ J] .山西化工 , 2008, 28(4):30-32.
[ 3] 　江文辉 , 文鹤林.磺化碳固体酸催化麻疯油与甲醇的酯
交换反应 [ J] .林产化学与工业 , 2009, 29(4):113-116.
[ 4] 　文利柏 , 谭文广 ,王运 , 等.固体酸催化剂催化乌桕籽油
制备生物柴油 [ J] .中国油脂 , 2008, 33(6):44-47.
[ 5] 　宣景安 , 徐天凤 , 王赞莘.碳基固体酸催化剂的合成及
其催化酯化性能 [ J] .工业催化 , 2009, 17(3):49-52.
[ 6] 　刘庆辉 , 詹宏昌 , 汤敏擎.固体酸催化剂的分类以及研
究近况 [ J] .广州化工 , 2008, 36(6):14-17.
[ 7] 　朱开宏 , 袁渭康.化学反应工程分析 [ M] .北京:高等教
育出版社 , 2002:74-86.
[ 8] 　鲁波.甲基丙烯酸催化醇化反应动力学模型研究 [ J] .
化学反应工程与工艺 , 1995, II(4):332-341.
[ 9] 　赵永和 , 万福成 , 徐启杰.固体超强酸 SO2-4 /TiO2-SiO2
催化聚合松香酯化动力学的研究 [ J] .化学试剂 , 2008,
30(9):649-650.
[ 10] 李桂华.油料油脂检验与分析 [ M] .北京:化学工业出
版社 , 2006:101-103.
[ 11] 刘文明 , 杨惠 ,黄小强.SO2-4 /ZrO2-CeO2催化剂溶剂回
流法合成聚乳酸 [ J] .应用化工 , 2008, 37(5):487-494.
[ 12] 蔡伊莎 , 童冬梅 , 吴瑕.硫酸化剂和制备方法对锆基固
体酸催化剂的结构和性能的影响 [ J] .化学研究与应
用 , 2008, 20(8):996-1000.
[ 13] KathleneJacobson, RajeshGopinath, LekhaCharanMe-
her.Solidacidcatalyzedbiodieselproductionfromwaste
cookingoil[ J] .Environmental, 2008, 85(1/2):86-91.
[ 14] DoraELo′pez, JamesGGoodwinJr, DavidABruce.Es-
terificationandtransesterificationusingmodified-zirconia
catalysts[ J] .General, 2008(339):76-83.
[ 15] 彭宝祥 , 舒庆 ,王光润.酸催化酯化法制备生物柴油动
力学研究 [ J] .化学反应工程与工艺 , 2009, 25(3):
250-255.
1151