全 文 ：苦瓜根总皂苷的提取及其对 α-葡萄糖苷酶活性抑制作用的研究
彭晓赟1， 陈紫东1， 尹志芳1， 钟桐生1， 杨小琴2， 赵运林1*
(1． 湖南城市学院化学与环境工程学院，湖南 益阳 413000;2． 陕西省榆林市农业科学研究院，陕西 榆林
719000)
收稿日期:2014-07-07
基金项目:湖南省科技计划重点项目 (2012WK2013) ;湖南省教育厅一般项目 (12C0576)
作者简介:彭晓赟 (1983—) ，女 (苗族) ，硕士，讲师，从事植物化学的开发及应用研究。Tel: (0737)6353033，E-mail:bsfnhd@
163． com
* 通信作者:赵运林 (1959—) ，男，博士，教授，博士生导师，从事植物学、生态学的教学和科研工作。Tel: (0737)4628888，E-
mail:zyl8291290@ 163． com
摘要:目的 研究了苦瓜根总皂苷的提取工艺及其对 α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用。方法 以人参皂苷 Ｒb1 为对照，
采用分光光度法对苦瓜根总皂苷的含有量进行定量分析，通过正交试验 L16(4
5)对其进行以提取温度、浸泡时间、乙
醇体积分数和料液比为考察因素的工艺优化试验，同时对最优条件下制备得到的总皂苷进行了 α-葡萄糖苷酶的抑制
活性实验。结果 在浸提温度 40 ℃，浸提时间 6 h，乙醇体积分数 70%及料液比 1 ∶ 5 的最佳提取条件下，苦瓜根总
皂苷的提取率为 2. 3%，纯度达 98%，而且对 α-葡萄糖苷酶具有良好的抑制作用，IC50为 1 538 μg /mL。结论 通过正
交试验得到了苦瓜根总皂苷的最佳提取工艺，而且其对 α-葡萄糖苷酶表现出抑制作用，显示出一定的降糖活性。
关键词:苦瓜根;总皂苷;提取工艺;α-葡萄糖苷酶;降糖活性
中图分类号:Ｒ284. 2 文献标志码:B 文章编号:1001-1528(2015)10-2312-03
doi:10. 3969 / j． issn． 1001-1528. 2015. 10. 050
苦瓜Momordica charantia L属于葫芦科植物，广泛种植
于热带和亚热带地区，是人们生活中的一种常用蔬菜，同
时也是功能食品原料［1-2］。皂苷是存在于植物界的一类比较
复杂的化合物，是由皂苷元和糖基部分组成，苦瓜中的这
类物质主要为三萜类和甾体类皂苷［3-6］，其结构比较复杂，
由于自身的羟基结构可能是某种酶的作用位点，因而具有
良好的生理活性，研究表明，苦瓜皂苷具有降血糖的作
用［7-11］。体外 α-葡萄糖苷酶抑制试验可以从一定程度上反
映活性物质通过抑制糖苷酶活性而发挥降血糖作用，是一
种较为快捷的降糖药物筛选方法［12-14］。目前，对苦瓜皂苷
的研究多集中在果实和种子部位，而仅有陈林等人对其根
部做过皂苷含有量和不同溶剂提取物的降糖活性研究
［15-16］，故为了开发利用苦瓜根资源，本实验在此基础上优
化了正交试验，对影响苦瓜根总皂苷提取效果的温度、浸
泡时间、乙醇体积分数和料液比这四个因素进行考察，选
择最佳提取工艺，并以人参皂苷 Ｒb1 为指标，采用高氯酸-
香草醛-冰醋酸比色法对其含有量进行测定。同时，以体外
α-葡萄糖苷酶抑制率为指标，评价苦瓜根总皂苷的降血糖
效果，旨在为进一步合理利用苦瓜资源奠定基础。
1 实验
1. 1 材料与试剂 苦瓜根 (湖南城市学院周边农田)。无
水乙醇、石油醚、甲醇、正丁醇、香草醛、冰乙酸、高氯
酸、碳酸钠等均为分析纯 (国药集团化学试剂有限公司)。
96孔板 (美国 Corning Costar公司);α-葡萄糖苷酶、对-硝
基酚-α-D-吡喃葡萄糖苷、DMSO (美国 Sigma 公司) ;牛血
清白蛋白 (国药集团化学试剂有限公司) ;阿卡波糖 (美
国 TCI公司);人参皂苷 Ｒb1 对照品 (纯度≥98%，成都曼
斯特生物科技有限公司)。
1. 2 仪器与设备 UV3010 紫外可见分光光度计 (日本岛
津公司);GZX-9076MBE数显鼓风干燥箱 (上海博迅实业
有限公司) ;AvantiJ25 高速冷冻离心机 (美国 Beckman 公
司);旋转蒸发仪 (上海雅荣生化设备仪器有限公司) ;中
药粉碎机 (北京兴时利和科技发展有限公司) ;W-O 型数
显恒温水浴锅 (江苏省金坛市金祥龙电子有限公司) ;
SHZ-D (Ⅲ)循环水式真空泵 (巩义市英峪予华仪器有限
公司) ;电子天平 (北京赛多利斯仪器系统有限公司) ;
FD-1PF 真空冷冻干燥机 (北京德天佑科技发展有限公
司);MultiSkan FC 酶标仪 (美国热电公司)。
1. 3 实验方法
1. 3. 1 苦瓜根总皂苷的提取方法 (1)苦瓜根原料前处
理。将苦瓜根洗净，阴干，40 目筛粉碎，得到苦瓜根粉，
密封保存备用。(2)苦瓜皂苷的定量分析。按照崔恒林等
报道的方法［17］提取苦瓜根中的总皂苷，提取液依次经石油
醚和水饱和正丁醇萃取后，正丁醇部位经 60 ℃减压浓缩，
得到褐色稠状物，用甲醇溶解，丙酮充分搅拌使其产生沉
淀，离心，将沉淀冷冻干燥，计算提取率。然后，将粗皂
苷用甲醇稀释至 1. 000 mg /mL，利用高氯酸-香草醛-冰醋酸
法［17］测定其在 552 nm下的吸光度，并计算皂苷含有量。
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1. 3. 2 正交试验优化苦瓜皂苷的浸提工艺 影响苦瓜根总
皂苷提取的因素很多，根据文献 ［15，17-19］报道的单因
素试验及预试验来确定因素范围，选择 A (浸提温度)、B
(浸提时间)、C (乙醇体积分数)、D (料液比)作为考察
因素，以总皂苷含有量为指标，对提取工艺参数进行四因
素四水平优化，实验方案见表 1。
表 1 L16(4
5)正交实验设计方案
水平
因 素
A /℃ B /h C /% D
1 40 6 50 1 ∶ 5
2 50 9 60 1 ∶ 7
3 60 12 70 1 ∶ 10
4 70 16 80 1 ∶ 12
1. 3. 3 苦瓜根总皂苷抑制 α-葡萄糖苷酶的测定方法 参
考 Feng等［20］建立的 96 微孔板试验法，测定最优提取条件
下总皂苷对 α-葡萄糖苷酶活性的抑制效果。总反应体系为
240 μL，其中含 0. 01 mol /L、pH 为 6. 8 磷酸钾缓冲液 120
μL (样品溶解在此溶液中)，加入 0. 8 U /mLα-葡萄糖苷酶
溶液 20 μL (α-葡萄糖苷酶用含 0. 2% BSA 的 0. 01 mol /L、
pH为 6. 8 的磷酸钾缓冲液配制) ，37 ℃下恒温反应 15 min
后加入 5. 0 mmol /L PNPG溶液 20 μL (PNPG用 0. 1 mol /L、
pH为 6. 8 的磷酸钾缓冲液配制)，37 ℃下恒温反应 15
min，再加入 0. 2 mol /L Na2CO3 溶液 80 μL，在 405 nm波长
下测 OD值，每个样品平行测定 3 次。同时，制得相同体
系下的样品空白组，酶与底物用 0. 01 mol /L、pH 为 6. 8 的
磷酸钾缓冲液代替背景组、不加样品的阴性对照组和以阿
卡波糖为抑制剂的阳性对照组，并用 Sigma Plot 10. 0 软件
拟合非线性方程，计算 IC50值。酶活性抑制率公式为酶活
性抑制率 = ［OD 阴性 － (OD 样品阴性 － OD 样品背
景) ］/OD阴性 × 100%
2 结果与分析
2. 1 正交试验结果 根据表 1 中的试验因素设计方案，加
E误差列，套用 L16(4
5)正交试验表，以总皂苷含有量为
指标，结果见表 2 和表 3。通过正交试验来比较各因素的
极差值，发现其大小依次为 C ＞ D ＞ B ＞ A，即影响苦瓜根
总皂苷提取率的试验因素顺序为 C (乙醇体积分数)、D
(料液比)、B (浸提时间)、A (浸提温度)，由方差分析
结果可知，这四个因素对提取效果均无统计学意义 (P ＞
0. 05)。综上所述，最佳提取工艺是 A1B1C3D1，即乙醇体
积分数 70%、料液比 1 ∶ 5、浸提时间 6 h、浸提温度
40 ℃。
2. 2 苦瓜根总皂苷的验证试验 在上述工艺条件下，10 g
苦瓜根粉平均得到的总皂苷提取物为 0. 23 g，得率为
2. 3%。经比色分析，总皂苷含有量为 0. 98 mg /mL，纯度
达到 98%，优于陈林等［8］报道的结果。
2. 3 苦瓜根总皂苷对 α-葡萄糖苷酶活性的影响 α-葡萄糖
苷酶是一种存在于小肠绒毛黏膜细胞刷状缘的酶类，可催
化淀粉、麦芽糖或其他碳水化合物非还原末端的 α-1，
表 2 正交试验结果
试验号
因素
A B C D E空列
总皂苷 /
(mg·mL －1)
1 40 9 70 1 ∶ 10 0 0. 82
2 50 16 50 1 ∶ 7 0 0. 42
3 60 16 70 1 ∶ 12 0 0. 68
4 70 9 50 1 ∶ 5 0 0. 49
5 40 12 50 1 ∶ 12 0 0. 38
6 50 6 70 1 ∶ 5 0 0. 96
7 60 6 50 1 ∶ 10 0 0. 42
8 70 12 70 1 ∶ 7 0 0. 50
9 40 6 80 1 ∶ 7 0 0. 79
10 50 12 60 1 ∶ 10 0 0. 58
11 60 12 80 1 ∶ 5 0 0. 63
12 70 6 60 1 ∶ 12 0 0. 56
13 40 16 60 1 ∶ 5 0 0. 80
14 50 9 80 1 ∶ 12 0 0. 56
15 60 9 60 1 ∶ 7 0 0. 56
16 70 16 80 1 ∶ 10 0 0. 73
K1 2. 79 2. 73 1. 71 2. 89 2. 28 T = 9. 88
K2 2. 52 2. 43 2. 50 2. 27 2. 43 Q = 6. 51
K3 2. 29 2. 09 2. 95 2. 55 2. 54 P = 6. 10
K4 2. 28 2. 63 2. 72 2. 17 2. 63
k1 0. 70 0. 68 0. 43 0. 72 0. 57
k2 0. 63 0. 61 0. 62 0. 57 0. 61
k3 0. 57 0. 52 0. 74 0. 64 0. 64
k4 0. 57 0. 66 0. 68 0. 54 0. 66
极差 Ｒ 0. 13 0. 16 0. 31 0. 18 0. 09
较优水平 A1 B1 C3 D1
因素主次 C ＞ D ＞ B ＞ A
表 3 方差分析
差异源 离差平方和 自由度 均方 F值 P值
A 5. 73 3 1. 91 1. 00 ＞ 0. 05
B 5. 75 3 1. 92 1. 01 ＞ 0. 05
C 5. 91 3 1. 97 1. 03 ＞ 0. 05
D 5. 77 3 1. 92 1. 01 ＞ 0. 05
误差 E 5. 71 3 1. 90 1. 00 —
注:F0 . 05(3，3)= 9. 28，F0 . 01(3，3)= 29. 46
4-糖苷键水解，并释放出葡萄糖酶，而其抑制剂通过可逆
性或竞争性抑制小肠刷状缘上 α-葡萄糖苷酶的活性，延缓
或抑制葡萄糖在肠道内的吸收，从而减缓餐后血糖的
升高［21］。
由表 4可知，苦瓜根总皂苷与阳性对照阿卡波糖对 α-葡
萄糖苷酶活性的抑制作用均呈一定量效关系，即均随抑制剂
质量浓度的增加而显著上升，虽然苦瓜根总皂苷对 α-葡萄
糖苷酶有一定程度的抑制作用 (IC50 = 1 538 μg /mL) ，但活
性明显弱于阿卡波糖 (IC50 = 454 μg /mL)。由此可知，苦瓜
根总皂苷对 α-葡萄糖苷酶的抑制活性相当于阿卡波糖的 1 /3
左右，与王琪等［8］报道的苦瓜果实皂苷的抑制活性结果相
一致，推测其活性可能与皂苷的构型有关。陈林等［3，22-23］
发现，苦瓜根中含有三萜皂苷，其结构中的羟基、阳离子、
三角形异头碳中心、共价连接环所形成的半椅状或椅状构
型，均能与酶有很好的结合能力，从而降低其活性。
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表 4 阿卡波糖与苦瓜根总皂苷对 α-葡萄糖苷酶活性的抑
制作用
苦瓜根总皂苷 阿卡波糖
质量浓度 /
(μg·mL －1)
抑制率 /
%
质量浓度 /
(μg·mL －1)
抑制率 /
%
125 1. 1 62. 5 9. 2
250 3. 8 125 17. 1
500 13. 1 250 39. 3
1 000 30. 1 500 52. 8
1 500 49. 0 1 000 69. 0
IC50 /(μg·mL －1) 1 538 454
3 结论
本实验以苦瓜根总皂苷的含有量为指标，对提取工艺
进行优化，发现最佳提取工艺条件为浸提温度 40 ℃、浸提
时间 6 h、乙醇体积分数 70%、料液比 1 ∶ 5。在此条件下，
总皂苷得率为 2. 3%，含有量为 0. 98 mg /mL，纯度达
98%，优于王琪等［8］研究报道，推测除了供试材料的品种、
地域差异、植株生产年限等因素外，可能还与试验设计的
各因素水平有关。
对总皂苷进行了 α-葡萄糖苷酶的抑制活性研究，结果
发现该条件下所得总皂苷的抑制活性均与抑制剂的质量浓
度呈正相关性，即具有剂量依赖性，因此有着较好的开发
价值。虽然 IC50值可较好地评价提取物的活性，但仍存在
一定片面性，因此评价抑制剂活性时，应从多方面进行综
合评价。
综上所述，苦瓜根总皂苷具有一定的 α-葡萄糖苷酶抑
制活性，可采用活性追踪方法对其提取物进行进一步的分
离纯化研究。
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