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正交试验法优化灵香草中总皂苷提取工艺



全 文 :食品研究与开发2010年 11月第 31卷第 11期
灵香草( Lysimachia foenum-graecum Hance )为报
春花科珍珠菜属植物,主产于广西、广东、四川、云南、
贵州等地[1]。作为一种纯天然香料来源,灵香草精油在
食品工业和烟草行业中被广泛应用 [2],备受消费者青
睐。同时,灵香草全草入药,味辛、甘,性平,无毒,归肺、
胃经,具有解表、止痛、行气、祛风寒、辟秽浊、驱蛔的功
效[3]。研究表明,灵香草中含有大量皂苷类化合物[4],且
香草醛-高氯酸能与皂苷反应形成特征紫色,是常用
的皂苷测定方法之一[5]。皂苷在珍珠菜属植物中广泛
存在,具有免疫调节、抗肿瘤、抗病毒等生理活性[6]。本
文采用正交试验,通过香草醛-冰醋酸-高氯酸比色法
对灵香草中总皂苷的提取工艺进行了研究,为灵香草
资源的进一步开发利用提供科学参考。
1 仪器与材料
1.1 仪器
RE-52AA型旋转蒸发器:郑州长城科工贸有限公
司;TU-1901紫外-可见分光光度计:北京普析通用仪
器有限责任公司;BS/BT124S型电子天平:北京赛多利
斯天平有限公司。
1.2 材料
原料:灵香草(采于广西金秀县)。
试剂:齐墩果酸对照品(成都曼思特生物科技有
限公司,批号 QZ080220);甲醇、乙酸乙酯、95 %乙醇、
香草醛、冰醋酸、高氯酸均为市售分析纯。
2 方法与结果
2.1 灵香草中总皂苷含量的测定[7]
2.1.1 对照品溶液的制备
精密称取齐墩果酸对照品 5.0 mg用甲醇溶解,定
容至 50 mL,得浓度为 0.1 mg/mL的齐墩果酸溶液,冰
箱冷藏备用。
正交试验法优化灵香草中总皂苷提取工艺
杨瑞云,李远,梁凤琴,兰艳素,楚利敏,管海波,银小玲
(药用资源化学与药物分子工程教育部重点实验室,广西师范大学化学化工学院,广西桂林 541004)
摘 要:采用正交设计试验,考察乙醇浓度、液料比、提取次数、提取时间对灵香草中总皂苷提取率的影响。结果表明,
最佳提取工艺为 70 %乙醇,液料比 10∶1(mL/g),提取 3次,每次 2.0 h。此工艺条件下总皂苷的提取率为 5.01%。
关键词:灵香草;总皂苷;正交试验;提取工艺
Optimization of the Extraction Techniques of Total Saponins in Lysimachia foenum-graecum Hance by
Orthogonal Test
YANG Rui-yun, LI Yuan, LIANG Feng-qin, LAN Yan-su, CHU Li-min, GUAN Hai-bo, YIN Xiao-ling
(Key Laboratory for Chemistry and Molecular Engineering of Medincinal Resources,Ministry of Education of China,
School of Chemistry and Chemical Engineering,Guangxi Normal University,Guilin 541004,Guangxi,China)
Abstract: Orthogonal test was carried out to investigate the effects of concentration of solvent, the radio liquid to
material, time length of extraction, and frequency of extraction on extraction results of total saponins from
Lysimachia foenum-graecum Hance. The result shows that the optimum extraction technique was to extract in
70 % volume ratio ethanol with the ratio of liquid to material at 10 ∶1 for 3 times, with 2.0 hours for each time.
The efficiency of extraction is 5.01 % in this condition.
Key words: Lysimachia foenum-graecum Hance; total saponins; orthogonal test; extraction techniques
基金项目:973计划前期研究专项(2007CB516805);广西科技厅应
用基础研究(桂科基 0731050);广西医药产业人才小高地项目
(0809)
作者简介:杨瑞云(1978—),女(汉),副教授,博士,主要从事天然有
机化学研究。
基础研究
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食品研究与开发 2010年 11月第 31卷第 11期
2.1.2 香草醛-冰醋酸溶液的制备
精密称取香草醛 5.0 g,加入冰醋酸溶液溶解,定
容至 100 mL,得到 5 %香草醛-冰醋酸溶液,冰箱冷藏
备用。
2.1.3 最大吸收波长的测定
取齐墩果酸对照品溶液适量,至 10 mL具塞试管
中,分别于 70 ℃水浴加热挥干溶剂,试管中加入新配
制的 5 %香草醛-冰醋酸溶液 0.2 mL,高氯酸 0.8 mL,
混匀,置 70 ℃水浴加热 15 min,冷却后,加入乙酸乙
酯 4 mL,混匀,在 200 nm~600 nm波长之间进行紫外
扫描,确定 555 nm作为样品溶液中皂苷类化合物的
测定波长。
2.1.4 标准曲线的制备
精密吸取齐墩果酸对照品溶液 0.0、0.1、0.2、0.4、
0.6、0.8 mL 于 10 mL 具塞试管中,70 ℃ 水浴挥干溶
剂,于每个试管中加入新配制的香草醛-冰醋酸溶液
0.2 mL,高氯酸 0.8 mL,混匀,水浴加热 15 min,冷却后
加入乙酸乙酯 4.0 mL,混匀,在 200 nm~600 nm波长下
扫描空白溶液,确定空白溶液无吸收后,在 555 nm波
长下测定各试管中溶液的吸收值。以吸收度(A)对浓度
(C)作最小二乘法回归,得标准曲线方程为 C=37.649A+
0.063 9,R2=0.999 3。
2.1.5 含量测定方法
称取 10 g灵香草药材,用乙醇提取,提取液过滤,
浓缩并真空干燥。浸膏用 100 mL甲醇溶解,沉淀,取上
层清液 0.5 mL于 50 mL容量瓶中,定容至刻度,即得
待测样品溶液。取 0.5 mL样品溶液于 10 mL具塞试
管,70 ℃水浴加热挥干溶剂,试管中加入新配制的香
草醛-冰醋酸溶液 0.2 mL,高氯酸 0.8 mL,混匀,置
70 ℃水浴加热 15 min,冷却后,加入乙酸乙酯 4 mL,混
匀,在 555 nm测定吸光度,根据标准曲线方程计算总
皂苷含量。
2.2 单因素试验
2.2.1 乙醇浓度的考察
称取灵香草药材 5 份,每份 10 g,分别以 10 %、
30 %、50 %、70 %、80 %、95 %的乙醇回流提取。第 1次
加 10倍量提取 1.5 h,第 2次用等量溶剂提取 1 h,合并
2次提取液,过滤,浓缩并真空干燥,得灵香草提取物
干浸膏。按照 2.1.5方法进行含量测定,比较不同醇浓
度对总皂苷提取的影响。
2.2.2 溶剂量的考察
称取灵香草药材 5份,每份 10 g,将提取次数固定
为 1 次,提取时间固定为 2 h,分别以 8、12、16、20、
25 倍于药材的 75 %乙醇进行提取,提取液过滤,浓缩
并真空干燥,按照 2.1.5方法进行含量测定,考察不同
提取溶剂量对总皂苷提取的影响。
2.2.3 提取时间的考察
称取灵香草药材 5份,每份 10 g,将乙醇量固定为
10倍,提取次数固定为 1次,分别提取 0.5、1.0、1.5、
2.0、2.5 h,提取液过滤,浓缩并真空干燥,按照 2.1.5方
法测定含量,考察不同提取时间对灵香草总皂苷提取
的影响。
2.2.4 提取次数的考察
称取灵香草药材 5份,每份 10 g,将乙醇量固定为
12倍,提取时间固定为 2 h,分别按照 1、2、3、4、5次进
行提取,提取液过滤,浓缩并真空干燥,按照 2.1.5方法
测定含量,考察不同提取次数对灵香草总皂苷提取的
影响。
2.3 正交试验
采用 L9(34)正交试验设计,结合单因素试验结果,
进一步考察乙醇浓度(A)、液料比(B)、提取时间(C)、提
取次数(D)对总皂苷提取率的影响,以确定最佳提取
工艺条件,正交试验因素设计见表 1。
3 结果与分析
3.1 单因素试验
3.1.1 乙醇浓度对提取率的影响
不同浓度乙醇对总皂苷提取率的影响结果见图 1。
试验结果表明,70 %乙醇的提取效果较好,往后
表 1 因素水平表
Table 1 The level of factors
1
2
3
A溶剂浓度/%
60
70
80
B液料比/(mL/g )
8∶1
10∶1
12∶1
C提取时间/h
1.5
2.0
2.5
D提取次数
1
2
3
序号
因素
图 1 不同乙醇浓度对灵香草总皂苷提取的影响
Fig.1 Effect of concentration of ethanol on total saponins of
Lysimachia foenum-graecum Hanc






/%
乙醇浓度/%
基础研究
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食品研究与开发2010年 11月第 31卷第 11期
表 4 验证试验结果
Table 4 The result of extract processing
编号
1
2
3
总皂苷提取率/%
5.08
5.01
4.92
平均提取率/%
5.01
RSD/%
1.69
随着乙醇浓度的加大,皂苷含量反而下降,有可能是随
着乙醇浓度的增加,某些脂溶性杂质的溶出量增加,干
扰因素增多。
3.1.2 溶剂量对提取率的影响
不同溶剂量对灵香草总皂苷提取率的影响结果
见图 2。
从图 2中可知,随着液料比增加,皂苷含量也在
不断增大。但当溶剂量大于 10倍时,提取率基本上已
趋于恒定,即灵香草中皂苷类化合物溶出量已趋向最
大值。因此,选择液料比 10∶1左右作为考察对象。
3.1.3 提取时间对提取率的影响
提取时间对灵香草总皂苷提取率的影响结果见
图 3。
结果表明,提取 2 h后总皂苷含量增长速度有所
减缓。考虑到生产工艺对时间的要求,选择 2 h左右的
时间作为考察对象。
3.1.4 提取次数对提取率的影响
不同提取次数对灵香草总皂苷提取率的影响结
果见图 4。
结果表明,随着提取次数增加,总皂苷的含量也
增加。但提取 3次后,含量变化曲线已较为平缓。考虑
到生产工艺对时间的要求和溶剂量的损耗,提取次数
以 3次为宜。
3.2 正交试验
正交试验结果见表 2,方差分析见表 3。
由表 2可知,在试验范围内影响灵香草总皂苷提
取率的主次因素为 D> C > A > B,即提取次数>提取时
间 >乙醇浓度>液料比。从表 3方差分析可知提取次
数为显著因素,其它 3个为不显著因素。通过综合以上
因素,确定最佳提取工艺条件为 A2B2C3D3,即 70 %乙
醇、液料比 10∶1、每次 2 h、提取 3次。
3.3 最佳提取工艺条件的验证
按上述最佳提取工艺条件进行 3次验证试验,其
结果见表 4。
由验证结果可知,按最佳工艺条件提取得到的总
皂苷提取率均高于其它各正交试验值,同时其 RSD =
图 2 不同溶剂量对灵香草总皂苷提取的影响
Fig.2 Effect of ratio of solution to material on total saponins of
Lysimachia foenum-graecum Hanc
图 3 不同提取时间对灵香草总皂苷提取的影响
Fig.3 Effect of different extraction time on total saponins of
Lysimachia foenum-graecum Hanc
图 4 提取次数对灵香草总皂苷提取的影响
Fig.4 Effect of extraction times on total saponins of Lysimachia
foenum-graecum Hanc
表 2 正交设计及数据处理
Table 2 Orthogonal design and data processing
试验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
K1
K2
K3
R
A
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4.182
4.527
4.323
0.345
B
1
2
3
1
2
3
1
2
3
4.314
4.527
4.190
0.337
C
1
2
3
2
3
1
3
1
2
4.164
4.332
4.536
0.372
D
1
2
3
3
1
2
2
3
1
3.376
4.722
4.934
1.558
总皂苷提取率/%
3.00
4.73
4.81
5.08
3.93
4.57
4.86
4.92
3.19
表 3 方差分析结果
Table 3 Analysis of variance
方差来源
A
B(误差)
C
D
自由度
2
2
2
2
离差平方和
0.060 174
0.058 105
0. 069 408
1.428 008
方差
0.030 087
0.029 052
0.034 704
0.714 004
F
1.035 6
1.000 0
1.194 5
24.576 6
注: F0.05(2,2)=19.00。






/%
溶剂量/(mL/g)






/%
时间/h






/%
次数
基础研究
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食品研究与开发 2010年 11月第 31卷第 11期
1.69 %(n=3),说明此工艺条件稳定、可行。
4 讨论
三萜类皂苷是灵香草中的主要化学成分之一,大
多具有齐墩果烷型结构。由于目前尚无灵香草中皂苷
类成分的标准对照品,故选用与其结构接近的齐墩果
酸作为对照,采用香草醛-冰醋酸-高氯酸体系显色并
测定灵香草中总皂苷含量。
结合单因素试验结果,采用正交试验对灵香草中
总皂苷提取工艺进行了筛选。结果表明 A2B2C3D3,即
70 %乙醇、液料比 10∶1、每次 2 h、提取 3次为最佳工艺
条件,所得总皂苷含量为 5.01 %。验证试验表明,此工
艺条件稳定可靠。
参考文献:
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收稿日期:2009-11-12
川菜的基本调料辣椒(Capsicum frutescens L.)是
茄科辣椒属植物的果实,又叫番椒、海椒、辣子、辣角、
秦椒等[1]。味感辛辣,主要成分为辣椒素;辣椒除可用
作辛辣调味品外,还可从提取具有药用价值的辣椒碱
和天然色素辣椒红色素。
辣味是一种强烈的刺激性味感,它可以刺激舌头
和口腔的味感神经,同时又会刺激鼻腔黏膜、皮肤神经
和三叉神经,从而产生尖利的刺痛感和特殊的灼烧感。
食品中添加辣椒后,辣感赋予食品具有特殊风味[2]。
以干红辣椒粉为原料提取的辣椒碱作为试验材
料,研究 4种基本味道对辣椒碱辣感阈值的影响情况。
从而为川菜的烹饪、食品生产提供理论基础。
辣椒碱辣感阈值影响因素的分析
游见明,曹新志
(四川理工学院生物工程学院,四川自贡 643000)
摘 要:通过将辣椒碱置于不同的环境条件下,对辣椒碱的辣感阈值进行测定,以研究环境因素对辣椒碱的感官性质
的影响。结果表明:呈味物质柠檬酸、蔗糖、硫酸喹啉、氯化钠在浓度增大时,辣椒碱的辣感阈值均有所增大。
关键词:辣椒碱;感官性质;阈值
Effect of Four Basic Taste to Threshold of Capsaicin Indicated
YOU Jian-ming, CAO Xin-zhi
(School of Biotechnology Engineering,Sichuan University of Science & Engineering,Zigong 643000,Sichuan, China)
Abstract: Used capsaicin to study the sensory properties of its piquancy. The results indicated as follows:the
thresholds of the capsaicin are all enhanced to the different extent with the tastant concentrations of citric acid,
sucrose,quinine, sodium chloride increased.
Key words: capsaicin; sensory properties; threshold
基金项目:四川省川菜发展研究中心科研项目(计划编号: CC06Z10)
作者简介:游见明(1966—),男(汉),副教授,硕士,主要从事生物技
术教学、科研工作。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
基础研究
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