全 文 ：　　　　 天然产物研究与开发　 　　　　　
　　　　　　　　　　 NAT URAL PRODUCT RESEARCH AND DEVELOPMENT　 2004　Vol.16　No.3
　
　
　
　
　　收稿日期:2003-07-27　　　接受日期:2003-12-09
基金项目:湖南省高新技术产业化重点项目“药用植物功能成分
分离纯化技术研究与产业化开发”(HNHF-0105116)
　＊通讯作者 Tel:86-731-4635304;E-mail:sh qianliu@sina.com
水皂角多酚的提取工艺研究
刘硕谦＊　刘仲华　黄建安　田　娜
(湖南农业大学天然产物研究中心　长沙　410128)
摘　要　本研究通过单因素实验和正交实验 , 以提取物中水皂角总多酚含量为考察指标 , 对影响水皂角多酚
提取效果的各因素进行了研究。结果表明各因素对水皂角多酚提取效果的影响程度从高到低依次为:浸提温
度>乙醇浓度>固液比>浸提时间。确定了水皂角多酚的最佳提取工艺为乙醇浓度 70%, 浸提温度 70 ℃,
浸提时间 5 h , 固液比 1∶10。
关键词　水皂角;多酚;正交设计;提取工艺
STUDYON EXTRACTION PROCESS OF POLYPHENOLS
FROM CASSIA NOMAME
LIU Shuo-qian＊ ,LIU Zhong-hua ,HUANG Jian-an , TIAN Na
(Research Center of Natural Products , Hunan Agricultural University , Chang sha 410128 , China)
Abstract　To optimize the conditions for the ex traction of polyphenols f rom Cassia nomame
(Cassia m inosodies L.var.nomame Makino), ex traction w as studied by single factor and o rthog-
onal experiment guided by the content of total polyphenols presented in the ex tract.Results
show ed that the successive order of facto rs affecting ex traction w as ex traction temperature>alco-
hol concentation>solid-liquid ratio >ex traction time.The optima condit ions for the ex traction of
Cassia nomame polyphenols w ere determined to be 70 % alcohol at 70 ℃ in 5 h and solid to liq-
uid ratio 1∶10.
Key words　Cassia nomame ;polyphenols;orthogonal experiment;ext raction process
　　水皂 角(Cassia minosodies L.var.nomame
Makino)是一年生豆科植物 ,有清肝明目 、和脾利水
之功效 ,民间用于治黄疸 、利尿 、清心 、明目等 。研究
表明 ,水皂角植物中的多酚类化合物对肠胃脂肪酶
有明显的抑制作用 ,能有效阻止消化道内脂肪类物
质的分解 ,使其最终无法分解而被直接排出体外 ,从
而起到减肥 、降血脂的作用[ 1-6] 。因此 ,研究和开发
水皂角植物资源具有非常广阔的市场前景。日本对
水皂角的开发利用研究最早 ,开发出了多种以水皂
角多酚提取物为主要原料的减肥产品 ,并呈现出越
来越强劲的发展趋势 。然而 ,国内外对水皂角的研
究尚未见对其提取工艺的报道 。本文对水皂角多酚
的提取工艺进行了研究 ,目的在于为水皂角的开发 、
利用提供优质 、有效的原材料。
1　材料与方法
1.1　材料
水皂角地上部分于 2003年 8月 20日在长沙市
望城地区采集 ,由湖南农业大学周扑华教授鉴定。
采集后自然凉干 ,低温干燥保存 。
1.2　试剂与设备　表儿茶素对照品购于 Sigma公
司 ,乙醇为食用级 ,其它试剂均为国产分析纯 ,岛津
公司 UV-2550 紫外分光光度计 ,瑞士 EL-131Buchi
旋转蒸发仪 ,德国 Christ gamama 1-20冷冻干燥机 。
1.3　测定方法
1.3.1　对照品溶液的配制　精密称取对照品表儿
茶素 2 mg ,于 100 mL 容量瓶中 ,超声溶解 10 min ,
冷却定容即得。
244
DOI :10.16333/j.1001-6880.2004.03.020
1.3.2　标准曲线的制备　精密吸取上述对照品溶
液0.2 mL , 0.4 mL , 0.6 mL , 0.8 mL , 1.0 mL ,1.2
mL , 1.4 mL ,1.6 mL于 100 mL 容量瓶中加 50 mL
水再加 5 mL Folin-ciocalteu试剂 ,摇匀后再加入 15
mL 20%的 Na2CO3 溶液 ,于 30 ℃反应 2 h。5 mL
Folin-ciocalteu试剂中加入15 mL 20%的 Na2CO3 溶
液 ,于 100 mL 容量瓶中 ,定容即得空白溶液 , 30 ℃
反应 2 h。随行空白 ,在 760 nm 波长处测定对照品
溶液的吸光度。以对照品的量为纵坐标 ,吸光度为
横坐标 ,绘制标准曲线(见图 1)。线性回归方程为:
Y=0.08926X+0.01709 , R2=0.9991 ,在 0.4 ～ 3.2
μg/mL 范围内对照品的量与吸光度有良好的线性
关系 。
图 1　标准曲线
Fig.1　The standard curve
1.3.3　提取物多酚含量的测定　取水皂角提取物
约 20 mg ,精密称量 ,置 100 mL 容量瓶中 ,加 80 mL
蒸馏水 ,60 ℃下加热 10 min ,冷却定容 ,精密吸取 10
mL ,于 100 mL 容量瓶中加 50 mL 蒸馏水 ,再加 5
mL Folin-ciocalteu试剂 ,摇匀后再加入 15 mL 20%
的Na2CO3 溶液 ,于 30 ℃反应 2 h。以上述相同的
方法配制空白溶液 ,在 760 nm 波长处测定样品溶
液吸光度 ,从标准曲线上读出或利用回归方程计算
出于样品溶液总多酚的浓度 ,按以下公式计算提取
物总多酚百分含量。
提取物总多酚
百分含量(%)=C(mg/mL)×10×100提取物重量(mg) ×100
1.4　浸提方法
取晾干的水皂角地上部分切成碎条 ,用一定体
积的乙醇水溶液分 3 次浸提 ,每次浸提液的体积以
及浸提时间都相同 ,不时搅拌 ,规定乙醇的浓度 ,提
取时间 ,提取温度 ,合并滤液 ,减压回收乙醇 ,冷冻干
燥得水皂角提取物 。
1.5　单因素实验
1.5.1　乙醇浓度选择实验　在确定 1∶12固液比 、
浸提温度为 60 ℃、浸提时间为 6 h 不变的条件下 ,
比较不同乙醇浓度对浸出物中水皂角多酚含量的影
响 。
1.5.2　浸提温度选择实验　固液比仍为 1∶12 ,浸
提时间为 6 h ,乙醇浓度由上实验确定 ,分别在 30 、
40 、50 、60 、70 、80 、90 ℃条件下进行浸提 ,考察浸提
温度对浸提效果的影响 。
1.5.3　浸提时间选择实验　在上述实验确定的乙
醇浓度 、浸提温度下选择浸提时间分别为 2 、3 、4 、5 、
6 、7 、8 、9 h考察浸提时间与浸出物中水皂角多酚含
量的关系 ,以确定最佳浸提时间 。
1.5.4　固液比选择实验　在乙醇浓度 、浸提温度和
浸提时间均确定后 ,进一步研究固液比对浸提效果
的影响 ,分别以 1∶5 、1∶6 、1∶7 、1∶8 、1∶9 、1∶10 、1∶11 、
1∶12 kg/L 的浸提液进行浸提 ,选择最佳固液比。
1.6　正交设计
根据单因素实验确定的范围 ,乙醇浓度 ,提取温
度 ,提取时间 ,固液比作为考察的 4因素 ,每因素 3
水平 ,以总多酚含量为指标 ,用 L9(34)正交表安排
试验 ,得出最佳浸提条件。
图 2　乙醇浓度对提取效果的影响
Fig.2　The effect of EtOH concentration on extract effi-
ciency
2　结果与分析
2.1　提取条件对提取效果的影响
2.1.1　浸提溶剂浓度对提取效果的影响
不同乙醇浓度对浸提效果的影响见图 2。图 2
表明 ,当乙醇浓度<50%时 ,浸出物中水皂角多酚含
量随乙醇浓度的增加增长迅速 。乙醇浓度由 20%
2452004　Vol.16　No.3 刘硕谦等:水皂角多酚的提取工艺研究 　　　　　　　　　
增加到 50%时 ,浸出物总多酚含量则从 5.06%增长
到 16.71%,而高于此浓度后增长较缓慢 ,当达到
80%增长趋于平缓 , 此时水皂总多酚含量为
19.04%。由于乙醇浓度越高 ,生产成本也越高 ,并
且高浓度的乙醇挥发性大 ,生产条件较难控制 ,因此
宜选用乙醇浓度为 70%左右 。
2.1.2　浸提温度对提取效果的影响
不同的浸提温度对水皂角提取效果的影响见图
3。图 3表明 ,浸提温度在 30 ～ 60 ℃之间时 ,浸出物
中水皂角多酚含量随温度的增加而迅速增加 , 从
4.83%增加到 16.05%,增加 11.22个百分点 。在
60 ～ 80 ℃之间有所增加但增幅不大 ,仅增加 2.58
个百分点 ,而大于 80 ℃以后其含量反而呈下降趋
势。这可能是由于随着温度的升高 ,水皂角中的树
胶类物质浸出量增多 ,当温度到达 80 ℃时浸出的树
脂逐渐凝聚成团 ,这将带出一部分多酚类物质 ,从而
减小了产品多酚的含量 。实际过程中 ,当温度大于
80 ℃后 ,浸出液中确实有黑糊糊的粘性团状物出
现 ,经定性分析其中确实含有多酚类物质 、树胶以及
叶绿素等 。因此 ,为了尽量减小有用成分的损失 ,提
高产品活性成分的含量 ,降低生产成本 ,宜选择浸提
温度在 60 ～ 80 ℃之间。
图 3　温度对浸提效果的影响
Fig.3　The effect of temperature on ex tract efficiency
2.1.3　浸提时间对提取效果的影响
不同的浸提时间对水皂角多酚提取效果的影响
见图 4。图 4表明 ,浸提时间在 6 h 内 ,浸出物水皂
角多酚含量与浸提时间呈正相关 ,浸提时间从 2 h
增加到 6 h , 则浸出物水皂角总多酚含量也从
11.26%增加到 18.25%。当浸提时间延长到 7 h以
上 ,浸出物的多酚含量不会随着时间的增加而增大 ,
相反还有所下降。浸提时间为 7 h 时 ,浸出物水皂
总多酚含量为 18.92%,而浸提时间延长到 9 h时 ,
浸出物水皂角总多酚含量却只有 18.13%。这可能
是由于在一定范围之内 ,浸提时间越长 ,浸提液与被
提物质相互作用的时间也越长 ,因而浸出率就越高 ,
但当两者达到平衡后 ,浸出率将不再增长 ,如果再延
长浸提时间其它杂质也将被浸出 ,从而使产品的有
效成分的含量相对减少 。因此选择浸提时间为 6 ～
7 h为宜 。
图 4　时间对提取效果的影响
Fig.4　The effect of time on extract efficiency
2.1.4　固液比对提取效果的影响
不同固液比对水皂角多酚浸提效果的影响见图
5。图 5表明 ,浸出物多酚含量随固液比的增加而逐
渐增大 ,当固液比为 1:5时 ,浸出物水皂总多酚含量
仅为 13.05%,当固液比到达 1∶10 时多酚含量达到
19.11%。但大于此时后 ,水皂角多酚增加已近平
缓 ,固液比为 1∶12 ,浸出物水皂角多酚含量也仅为
19.41%。考虑到浸提液的用量过多 ,会给浓缩 、过
滤 、干燥等后续工作带来困难 ,同时也将造成更多的
损耗。因此 ,最佳固液比为 1∶10左右 。
图 5　固液比对提取效果的影响
Fig.5　The effect of the ratio of so lid to liquid on ex tract
efficiency
2.2　最佳提取工艺的确定
2.2.1　正交实验结果
根据前面的单因素实验确定正交实验各因素水
平范围如表 1所示 ,实验方案及结果分析见表 2。
246　　　　　　　　　 天然产物研究与开发 2004　Vol.16　No.3
表 1　因素水平表
Table 1　Facto r levels list
水平
Level
乙醇浓度
Concent ration A
温度(℃)
Temperature B
时间(h)
Time C
固液比(kg/ L)
Ratio D
1 60% 65 5 1∶9
2 65% 70 6 1∶10
3 70% 75 7 1∶11
表 2　正交实验表
Table 2　Orthogonal experiment
实验号
NO. A B C D
多酚含量(%)
Content of polypheno l
1 1 1 1 1 16.53
2 1 2 2 2 19.07
3 1 3 3 3 15.38
4 2 1 2 3 18.46
5 2 2 3 1 18.85
6 2 3 1 2 16.18
7 3 1 3 2 17.73
8 3 2 1 3 20.12
9 3 3 2 1 15.93
k1 16.99 17.57 17.61 17.10 Qt=2804.2689
k2 17.83 19.35 17.82 17.66 P=2782.5625
k3 17.93 15.83 17.32 17.99
R 0.93 3.52 0.50 0.88
Q a 2784.1430 2801.1134 2782.9407 2783.7594
Sa 1.5805 18.5509 0.3782 1.1969
极差分析表明 ,各因素对水皂角多酚提取效果
影响的程度从高到低依次为 B>A>D>C 。结合 k
值可知最佳条件应为 A3B2C2D3 。
2.2.2　正交实验的方差分析及结果
为进一步判断上述 4类受控制的因素对实验结
果的影响是否存在 ,将正交实验数据进行方差分析 ,
找出这些因素中起主导作用的变异来源 。正交实验
的方差分析结果见表 3。
表 3　正交实验方差分析表
Table 3　Variance analy sis of or thogonal experiment
变异来源
SV
偏差平方和
SS
自由度
DF
均方
MS
F 值
F value
显著水平 P
LS
乙醇浓度 1.5805 2 0.7902 4.1789 >0.10
温度 18.5509 2 9.2754 49.0504 <0.05
时间 0.3782 2 0.1891 1.0000
固液比 1.1969 2 0.5984 3.1646 >0.10
总和 21.7064 8
F0.1(2 , 2)=9　F0.05(2 , 2)=19
从方差分析表可以看出 ,温度的差异最大 ,呈显
著性水平(P <0.05),其它三因素中 ,乙醇浓度与固
液比次之 ,时间的显著性最低 。方差分析的结果说
明 ,温度是影响提取效果的最重要的因素 ,对水皂角
多酚的提取起主要作用;乙醇浓度和固液比对提取
效果影响不大 , 二者都没有达到显著水平(P >
0.1);时间因素的显著性最低(P >0.1),对提取效
果影响最小。而在实际生产中需尽量缩短提取时
间 ,减少浸提溶液的用量 ,从而达到加快生产周期 ,
降低生产成本 , 故选择最佳提取工艺条件为
A3B2C1D2 ,即乙醇浓度为 70%,浸提温度 70 ℃,浸
提时间为 5 h ,固液比 1∶10。
3　小结与讨论
水皂角提取物的多酚含量与其活性显著相关 ,
并且不同纯度的该产品在市场上的价格相差非常
大 ,因此开发高含量的水皂角多酚提取物已成为科
学研究和工业化生产追逐的主要目标 。本实验直接
以产品多酚含量为考察指标正是符合上述要求的需
要 ,以其开发出高质量的产品 ,在此基础之上同时还
兼顾了产品产量的要求 ,以便充分利用资源 ,降低生
产成本 。为此 ,在确定了最佳工艺之后 ,重复了最佳
条件 ,测得多酚含量为 20.18%,对残渣继续用 70%
的乙醇溶液提取 5小时 ,依法测定 ,结果未测得总多
酚 ,可认为已基本提尽 ,说明本文选定的提取工艺是
完全可行的 。
植物多酚在植物体内通常与蛋白质 、多糖以氢
键和疏水键形式形成稳定的分子复合物 ,多酚分子
之间也是如此 ,这种现象对于分子量大 、羟基数量多
的植物多酚尤为突出。所以植物多酚通常以丙酮水
溶液为提取剂 ,有利于酚羟基与蛋白质 、多糖以及其
它酚羟基的解聚 ,具有抽提率高 ,提取速度快的优
点 。水皂角多酚多为二聚体 ,分子量大 、羟基数量
多 ,所以多酚分子之间及多酚与其它分子间形成复
合物的现象严重 ,适合以丙酮溶液为提取剂 。但丙
酮的毒性 、挥发性较高 ,产品中的残留溶剂对人体有
害 ,不适用于天然植物药品的提取。该工艺首次以
食用乙醇溶液为提取液 ,具有安全 、实用和经济科学
的特点 ,同时该工艺操作简单 ,步骤少 ,容易实现产
业化。
本研究确定了水皂角多酚的最佳提取工艺为
A3B2C1D2 ,即乙醇浓度为 70%,浸提温度 70 ℃,浸
提时间为 5 h ,固液比 1∶10。
参考文献
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mers w ith lipase inhibito ry activity from Cassia nomame.
Phy tochemistry , 1997 , 46(5):893-900
欧盟《传统植物药注册程序指令》修改条款简介
2004年 3月 30日 ,欧盟官方公报(Off icial Journal of the European Union)公布了欧盟部长理事会最新
通过的《传统植物药注册程序指令》 。
指令于公布之日起生效 ,欧盟成员国最迟于 2005年 10月 30日前执行该指令。
指令的在原有的基础上做了以下修订:
＊规定了传统植物药的简化注册程序 ———传统应用注册[章节 2a] ;
＊扩展了注册程序的适用范围 ,将适用注册程序的传统植物药的成分 ,从单纯植物活性成分扩展到也
可以含有维生素 、矿物质和其他非生物成分 [第 16a(2)条] ;
＊放宽了传统植物药注册的应用年限 [第 16c(4)条] ;
＊修改了标志上的歧视性文字 ,将原来必须在药品标签 、说明书和广告上注明的“该传统植物药的效力
未经临床证明” ,改为“用于指定适应症的传统植物药仅依赖于长期的使用情况”等较为客观的说明 [第 16g
(3)条] 。
指令放宽了传统植物药注册的应用年限 ,即降低了原指令中关于传统植物药的注册标准:1.统植物药在
申请注册前的使用期至少 30年 ,包括欧盟内使用期至少 15年[第 16c(1)(c)条] ;2.传统植物药在申请注册
前在欧盟内使用期少于 15年 ,也可以通过两种途径进行“传统应用注册”:提交欧盟传统植物药委员会 ,由该
委员会对各项指标进行评估 ,成员国根据评估意见决定是否给予“传统应用注册”[第 16c(4)条] ;如果这些
制品已被列入欧盟传统植物药清单或是传统植物药大全 ,则也可按照相应简化程序进行注册。上述程序同
样适用于在指令生效以后才开始进入欧盟的产品 [第 16d(1)(a),(b)条] 。指令规定 ,在生效日前已经在欧
盟成员国市场上存在的传统植物药 ,欧盟成员国可以给予最长 7年的过渡期保护 ,之后必须进行注册 [第 2
(2)条] 。(请浏览本刊网站了解全文)
新指令的通过为我国中药以药品身份进入欧洲市场提供了可能 ,如果一种中药能成功注册成为“传统植
物药” ,将有资格进入欧盟各国的医疗保险体系 ,同时也对其他尚未承认中药药品“身份”的国家产生示范效
应 ,由此将为我国中药出口带来巨大的商机。
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