全 文 ：文章编号:1001-4721(2013)02-0035-05
收稿日期:2013-03-08
基金项目:公益性行业(农业)科研专项经费项目(200903031)
作者简介:杜新(1988-), 女 ,吉林省长春人 ,硕士研究生 , 从事天然产物化学研究。
▲通讯作者:张晶 , E-mail:zhjing0701@163.com;林年丰 , E-mail:linnianfeng@126.com
黄花草木樨总皂苷提取工艺优化研究
杜新1 ,林年丰2▲ ,张晶1▲ ,张振森2
(1.吉林农业大学中药材学院 ,长春 130118;2.吉林大学环境与资源学院 ,长春 130021)
摘要:研究黄花草木樨叶中总皂苷的最佳提取工艺。以黄花草木樨中总皂苷的含量为标准 , 采用超声提取工艺 ,用正交实验
设计对黄花草木樨总皂苷提取工艺中的温度 、溶剂 、提取时间 、料质比 4 个因素进行筛选 , 选定最佳工艺条件。 黄花草木樨总
皂苷最佳提取工艺为乙醇浓度 75%、料液比 1∶25 、提取时间 45min、提取温度 70℃。所选工艺方法简单 、稳定 ,提取效果好。
关键词:黄花草木樨;总皂苷;超声提取;正交实验
中图分类号:R284.2　　　　　文献标识码:A
Optimization of the Extraction Technique for the
Total Saponins of Melilotus officinalis
DU Xin
1 ,LIN Nian-feng2▲ ,ZHANG Jing1▲ ,ZHANG Zhen-sen2
(1.College of Traditional Chinese Medicinal Material Jilin Agricultural University ,Changchun 130118 ,China;
2.College of Resources and Environmental Science Jilin University ,Changchun 130021 ,China)
Abstract:To optimize the extraction process for total saponins from Melilotus officinalis by orthogonal test.The total saponins from Melilotus of-
ficinalis was taken as standard and used by ultrasound-assisted extraction.The orthogonal test was used to investigate the extraction effect on
total saponins of four factors(temperature of abstraction;concentration of alcohol;time of abstraction;ratio of material and solvent)in three lev-
els , to determine the best conditions for the extraction process.The optimal extracting condition was as follow:70% alcohol acted as solvent , the
ratio of material and solvent was 1∶25 , ultrasonic extraction time was 45 min and extraction temperature was 70℃.The optimal extraction pro-
cess was simple , stable , and highly efficient.
Key words:melilotus officinalis;total saponins;ultrasound-assisted extraction;orthogonal design test
　　黄花草木樨(Melilotus officinalis)为豆科(Legumi-
nosae)木犀属(Meliotus Mill)植物 ,又名辟汉草 、省头
草 、野苜蓿及铁扫把 ,为 1年或 2年生草本植物 ,生
于沙丘 、山坡 、草原 ,分布于西藏 、四川 、广西 、云南 、
贵州及陕西等地 。黄花草木犀全草入药 ,微甘 ,平 ,
具有清热解毒 、化湿 、杀虫的作用 ,常用于治疗暑热
胸闷 、疟疾 、痢疾 、淋病和皮肤疮疡[ 1] 。黄花草木樨
是优质牧草 ,其栽培适应性广 ,抗逆性强 ,具有改良
草地 、保持水土 、防风固沙的作用 ,还是很好的蜜源
植物[ 2 ,3] 。
超声辅助提取法在天然产物化学研究中已经被
广泛应用 。据已有文献而知 ,黄花草木樨中含有皂
苷类成分 ,主要为 β-香树脂型和羽扇豆烷型[ 4] ,且
根据前期研究成果可知 ,草木樨中皂苷含量达到
2%以上 ,是值得利用的资源 。齐墩果酸及 2α-羟
基熊果酸 2种皂苷在草木樨属植物中广泛存在[ 5] 。
特 产 研 究 Special Wild Economic Animal and Plant Research 35　
DOI :10.16720/j.cnki.tcy j.2013.02.005
本实验以齐墩果酸为标准品 ,总皂苷含量测定值为
考察指标 ,确定黄花草木樨总皂苷提取的最佳工艺
条件[ 6～ 8] ,为进一步开发利用黄花草木樨总皂苷提
供理论依据。
1　仪器 、材料与药品
1.1　仪器
超声波清洗器KQ-250DB(昆山市超声仪器有
限公司),UV2450紫外可见分光光度计(日本岛津公
司)。
1.2　材料与药品
黄花草木樨 ,产于吉林省大安市 ,原种为“黄花
草木樨斯列金 1号” ,引于俄罗斯西伯利亚 ,由吉林
大学环境与资源学院林年丰教授鉴定为黄花草木
樨。将叶干燥粉碎过 20目筛 ,得实验用样品 。
齐墩果酸(中国药品生物制品检定所 , 批号:
MUST-11090502 ,纯度≥98%),其余试剂均为分析
纯。
2　试验方法
2.1　总皂苷的测定
2.1.1　标准品的制备　精密称取经干燥至恒重的
齐墩果酸标准品 5.5mg ,用甲醇定容于 50mL容量瓶
中 ,即得 0.11mg/mL齐墩果酸标准品溶液。
2.1.2　标准曲线的绘制[ 9] 　精密吸取齐墩果酸对
照品溶液 0.1mL 、0.2mL、 0.4mL、 0.6mL 、 0.8mL 、
1.0mL 、1.2mL、1.6mL 、2.0mL ,分别置 10mL 的试管
中 ,水浴蒸干后加入 0.2mL 5%香草醛冰醋酸溶液
和 0.8mL 高氯酸。70℃反应 15min ,冰浴冷却后加
5mL冰醋酸 ,在 548nm 处测定吸光度 。以吸光度为
纵坐标 、质量浓度为横坐标绘制标准曲线。得回收
方程为 y =5.979 4x-0.022 2　R 2=0.999 1　线性
范围为0.022 ～ 0.220mg/mL。
2.1.3　样品溶液的制备　精密称取黄花草木樨干
燥叶粉末 25g ,置 500mL 烧杯中 ,用 10倍量石油醚超
声 30min ,过滤 ,将残渣放入 500mL 烧杯中 ,在乙醇
浓度为 80%、70℃水浴温度下以超声辅助萃取。旋
转蒸发仪回收乙醇 ,得浸膏后用 100mL 的热水充分
溶解 。将水溶液用等体积的正丁醇反复萃取 3次 ,
合并正丁醇提取液 ,减压干燥后即得黄花草木樨总
皂苷粉末。
2.1.4　样品溶液的测定 　甲醇溶解提取物置于
10mL 容量瓶中。精密量取 0.1mL 样品液 , 按
“2.1.2”项方法测定吸光度 ,依照回归方程计算总皂
苷含量 。
2.2　单因素实验
分别以提取温度 、乙醇浓度 、提取时间 、料质比
为因素研究其对黄花草木樨总皂苷提取效果的影
响 。
2.2.1　提取温度对提取率的影响　取黄花草木樨
叶粉末 5份 ,每份 1g ,超声功率 300W ,频率 80Hz ,液
料比1∶15 ,超声时间 30min ,提取溶剂 70%乙醇 ,分
设 50℃、60℃、70℃、80℃、90℃条件下进行提取 ,提
取后按“2.1.3”项下方法制备 ,并计算黄花草木樨总
皂苷的含量 。
2.2.2　溶剂浓度对提取率的影响　取黄花草木樨
叶粉末 5份 ,每份 1g ,超声功率 300W ,频率 80Hz ,液
料比 1∶15 ,超声时间 30min ,提取温度 70℃,分设提
取溶剂浓度 50%、60%、70%、80%、90%共 5个提取
浓度进行提取 ,提取后按“2.1.3”项下方法制备 ,并
计算黄花草木樨总皂苷的含量。
2.2.3　提取时间对提取率的影响　取黄花草木樨
叶粉末 5份 ,每份 1g ,超声功率 300W ,频率 80Hz ,液
料比 1∶15 ,提取温度 70℃,提取溶剂 80%乙醇的条
件下 , 分设超声时间 10min 、20min 、30min 、40min 、
50min共 5个超声时间进行提取 ,提取后按“2.1.3”
项下方法制备 ,并计算黄花草木樨总皂苷的含量 。
2.2.4　料液比对提取率的影响　取黄花草木樨叶
粉末5份 ,每份 1g ,超声功率 300W ,频率 80Hz ,提取
温度 70℃,提取溶剂 80%乙醇的条件下 ,分设提取
36　 特 产 研 究 2013 年第 2 期
溶剂料液比1∶5 、1∶10 、1∶15 、1∶20 、1∶25共 5个提取
条件进行提取 ,提取后按“2.1.3”项下方法制备 ,并
计算黄花草木樨总皂苷的含量 。
2.3　正交实验
根据单因素实验结果 ,以总皂苷含量为指标 ,选
择提取温度 、乙醇浓度 、提取时间 、料液比 4个因素进
行 L9(43)正交实验。正交实验因素水平表见表 1。
　
　　表 1 正 交 实 验 因 素 水 平 表
　　Table 1 Orthogonal test factor level table
水平
(Level)
A 料液比(m/V)
A(the ratio of feed and liquid)
B乙醇浓度(%)
B(the concentration of alcohol)
C提取温度(℃)
C(Injection tempreture)
D 提取时间(min)
D(Extraction time)
1 1∶15 75 65 40
2 1∶20 80 70 45
3 1∶25 85 75 50
3　结果与讨论
3.1　单因素试验
3.1.1　提取温度的确定　随着温度的升高 ,总皂苷
含量呈先升高后下降的趋势。当温度达到70℃时 ,总
皂苷含量最高。随着浸提温度继续提高 ,浸提液中皂
苷达到平衡后 ,净浸出量增加不多 ,而且多糖 、黄酮类
物质的浸出 ,总浸出量增加 ,使皂苷的浸出量反而降
低。因此 ,最佳提取温度为 70℃(图 1)。
图 1　温度对提取效果的影响
Fig.1　The effect of temperature on extract efficiency
3.1.2　溶剂浓度的确定　在乙醇浓度50%～ 80%范
围内 ,随着乙醇浓度的升高 ,总皂苷含量呈逐渐升高
的趋势。当浓度达到 80%时 ,黄花草木樨总皂苷含量
最高;提取浓度为 90%时 ,黄花草木樨总皂苷含量反
而有所下降。故最佳提取浓度为80%(图2)。
图 2　溶剂浓度对提取效果的影响
Fig.2　The effect of solvent concentration on extract efficiency
第 2期 杜新 , 等:黄花草木樨总皂苷提取工艺优化研究 37　
3.1.3　提取时间的确定　随着超声时间的延长 ,
总皂苷含量逐渐增加。当超声时间到达 50min时 ,
提取的总皂苷含量最高。因此 ,最佳超声提取时间
为 50min(图 3)。
图 3　超声时间对提取效果的影响
Fig.3　The effect of time on extract efficiency
3.1.4　料液比的确定 　随着料液比的升高 , 总皂
苷含量逐渐增加 。料液比达到 1∶20 和 1∶25时 ,总
皂苷的含量增加不明显。为了保证总皂苷能够提取
完全 ,又能节约能源和提高经济效益 ,最终确定料液
比为1∶20为最佳提取条件(图 4)。
图 4　料液比对提取效果的影响
Fig.4　The effect of the ratio of solid to liquid on extract efficiency
3.2　正交实验考察
为了全面考察温度 、料液比 、时间 、乙醇浓度 4
个影响因素 ,采用 L9(34)正交表考察最佳提取工艺
条件 。以皂苷含量作为指标优化黄花草木樨中皂苷
的提取工艺。各因素对皂苷提取量的影响程度由大
到小的顺序为 B(乙醇浓度)>A(料液比)>C(提取
时间)>D(提取温度)。最优工艺为 B1A3C2D2 ,即乙
醇浓度 75%、液料比 1∶25 、提取温度70℃、提取时间
45min。从方差分析可知 ,乙醇浓度为最显著的因素
(表 2 、表 3)。
3.3　验证实验
按正交实验确定的最佳提取条件 ,即提取温度
70℃、乙醇浓度 75%、超声时间 45min 、料液比 1∶25 ,
3次测定总皂苷含量为 2.187%、2.172%、2.185%,
比正交实验结果中的较优组 2.136%含量高 ,稳定
性较好 ,表明此正交实验得出的最优组合符合实际。
表 2 正交试验设计及结果
Table 2　Orthogonal experimenta designed and results
试验号
(Test number) A B C D
皂苷含量%
(Saponin content)
1 1 1 1 1 1.195
2 1 2 2 2 1.613
3 1 3 3 3 0.790
4 2 1 2 3 2.136
5 2 2 3 1 1.699
6 2 3 1 2 1.014
7 3 1 3 2 1.948
8 3 2 1 3 1.634
9 3 3 2 1 1.187
K 1 3.598 5.279 3.843 4.081
K 2 4.849 4.946 4.936 4.575
K 3 4.769 2.991 4.437 4.560
R 1.251 2.288 1.093 0.494
38　 特 产 研 究 2013 年第 2 期
　　表 3 正交实验方差分析表
　　Table 3 Chart of variance analysis of orthogonal experiment
因素
(factors)
离差平方和
SS(Sum of squares
of deviations)
自由度
f(Freedom)
F值
(F value)
F 0.05临界值
(F 0.05 critical value)
显著性
P(Significance)
料液比(The ratio of solid to liquid) 0.327 2 6.170 19.000
乙醇浓度(The concentration of ethanol) 1.019 2 19.226 19.000 ＊
提取温度(Temperature on extract) 0.200 2 3.774 19.000
提取时间(Time on extract) 0.053 2 1.000 19.000
误差 e(Error) 0.050 2
注:＊代表具有显著性。 　　　　Note:＊represents significant
4　讨论
影响有效物质提取的因素很多 ,包括提取时间 、
溶剂选择 、提取方法 、提取次数 、提取温度 、溶剂用
量 、溶剂浓度等 。本实验选择了提取时间 、提取温
度 、溶剂用量 、溶剂浓度这 4个因素进行了考察。由
表2中极差 R分析可知 ,影响提取的各个因素主次
关系为:B(乙醇浓度)>A(料液比)>C(提取时间)
>D(提取温度)。由 K 值大小可知 ,提取黄花草木
樨总皂苷最优工艺为 B1A3C2D2 ,即乙醇浓度 75%、
液料比1∶25 、提取温度 70℃、提取时间 45min 。
正交实验结果显示 ,提取浓度对黄花草木樨总
皂苷的提取率影响较大 ,而超声辅助提取可以实现
在相对较低的试剂浓度下提取有效成分 。使用超声
提取法可以提高总皂苷的提取率 ,并可以节约试剂 ,
节省时间。由本实验可知 ,黄花草木樨中总皂苷的
含量比较丰富 ,但其生理活性有待于进一步研究。
参 考 文 献
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第 2期 杜新 , 等:黄花草木樨总皂苷提取工艺优化研究 39