全 文 ：!#$
余甘子总皂苷提取工艺优化的研究
林恋竹!，赵谋明!，!，饶国华
（!华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 #!$%&$；
’广东中烟工业公司技术中心，广东广州 #!$!&#）
摘( 要：以余甘子干粉为原料提取皂苷，研究了乙醇浓度、提取时间、温度、料液比对总皂苷提取率的影响，在此基础上
以乙醇浓度、提取时间、温度、料液比为考察因素，以提取率为指标，采用响应面分析法，确定了余甘子皂苷提取的最优
工艺参数，即乙醇浓度 #’&)，加液量 %$*+（料液比 !,’$），提取时间 ’-./，提取温度 %$0，其总皂苷提取率达到最大
为 ’1!&)。实际测得余甘子皂苷提取率为 ’.2-)。在上述条件下对样品进行超声波前处理，对皂苷提取率影响不
显著，但可显著缩短提取时间。
关键词：余甘子，皂苷，响应面分析，提取率
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中图分类号：HE’$!!( ( ( ( 文献标识码：N( ( ( ( 文 章 编 号：!$$’3$-$%（’$$2）$13$!%.3$&
收稿日期：’$$13!!3$%( !通讯联系人
作者简介：林恋竹（!21#3），女，硕士研究生，研究方向：食品生物技术。
基金项目：国家十一五科技支撑计划项目（’$$%ONP’.O$-）；企业横向
课题（粤烟工 $#QR3ST［’$$.$$’ 号］）。
( ( 余甘子在我国已有 ’$$$ 年的栽培历史，主要分
布在云南、贵州、福建、广东、广西、台湾等省区，其中
广西西南及西北部分布最多［!］。余甘子含有丰富的
超氧化歧化酶（EUP）、维生素 4、多酚类及多糖等活
性物质［’］，除此之外还含有丰富的皂苷［-］。皂苷具有
防止炎症［&］、抗癌［#，%］、抗真菌［.，1］、提高免疫活性［2］等
生理活性作用，此外，皂苷也是余甘子回味甘甜的重
要呈味成分。丰富的余甘子资源，皂苷的功效使得
对其总皂苷提取工艺的研究具有十分重要的现实意
义。本文以乙醇为溶剂，采用水浴振荡提取法及超
声波3水浴振荡提取法对余甘子进行提取，以总皂苷
提取率为考察指标，确定了余甘子总皂苷提取的最
优工艺条件。
!< 材料与方法
!=!< 材料与设备
余甘子鲜果( 购自广东省惠州市，&$0烘干，粉
碎，过 1$ 目筛；人参皂苷 V8!( 购于上海同田生物技
术有限公司；其它试剂( 均为分析纯。
.#’W紫外可见分光光度计( 上海精密科学仪器
有限公司；EXY31’ 水浴恒温振荡器( 金坛市恒丰仪
器厂；!$!3- 电热鼓风恒温干燥箱( 上海浦东兴荣科
学仪器有限公司；4F%$$ 型电热恒温水箱 ( 上海福
玛实验有限公司；J+3’!R高速冷冻离心机( 长沙湘
仪离心机仪器有限公司；WZ3E3!#3#$$ 超声波生化
仪( 广东新栋力超声电子有限公司。
!=< 实验方法
!’!( 余甘子皂苷的提取
!’!!( 水浴振荡提取法提取( 称取 -$8 余甘子粉
（干基），加入一定体积的提取剂，在一定温度下水浴
!#$
振荡一定时间，离心分离，取上清液，用蒸馏水定容
至 !#$，待测。
!%&%!%&’ 超声波(水浴振荡提取法提取 ’ 称取 )%*
余甘子粉（干基），加入一定体积的提取剂（按照水浴
振荡提取法得出的最优提取工艺参数来调配提取剂
及添加提取剂），在超声波发生器功率：&+，频率：
,-./下，超声处理一定的时间后，将样品放入恒温
振荡器中振荡，离心分离，取上清液，用蒸馏水定容
至 !#$，待测。
!%&%&’ 总皂苷含量的测定 ’ 采用香草醛(高氯酸
法［!］测定，以人参皂苷 0*! 为标准品绘制曲线。
!%&%)’ 总皂苷提取率的计算
总皂苷提取率（1）2提取液中皂苷总量
所用余甘子粉总量
3 !1
!%&%4’ 数学模型的建立’ 采用单因素实验法考察乙
醇浓度、提取时间、提取温度、料液比对水浴振荡提
取法制得的总皂苷提取率的影响，并采用响应面分
析法设计实验方案，建立数学模型，得出最优工艺
条件。
! 结果与讨论
!#$ 单因素实验
在水浴振荡提取条件下，李健［!］等选用不同浓
度的甲醇、乙醇、热水等进行提取，兼顾皂苷提取率、
分离纯化难度及溶剂毒性，确定最佳的提取溶剂为
乙醇。因此，本文选择乙醇作为提取剂。
不同的乙醇浓度影响到提取剂的极性大小，从
而影响到对活性物质的溶解能力；提取时间影响到
溶剂与不同细胞位置活性物质的接触。温度影响皂
苷在提取剂中的溶解度与提取剂的黏度。温度升高
不仅提高皂苷在提取剂中的溶解度，而且减少提取
剂的黏度，增大了扩散系数，加速传质，从而提高皂
苷的提取率；不同的液料比会影响到提取溶剂对活
性物质的溶解情况，料液比过低，活性物质不能充分
溶解，影响到提取率。料液比过高，虽然能充分溶解
活性物质，但不仅增加提取成本，还给后期的分离纯
化带来困难。通过单因素实验，选择乙醇浓度
41561，提取时间 !5&7，提取温度 4568，料液
比 !9!5!9& 为宜。
!#! 响应面分析以及实验条件的优化
&%&%!’ 响应面分析实验方案及结果 ’ 根据 :;<=>?@
:A#BACD=;实验设计原理，综合单因素实验所得结果，
选取乙醇浓度、提取温度、提取时间和料液比四个因
素，采用响应面分析法优化提取工艺，其具体实验方
案及结果见表 !。为方便实验，做适当替换，将加液
量替代料液比来设计实验。
’ ’ 由响应面软件 E;CD*< FGB;>= H%% 得到的分析结
果见表 & 和表 )。
表 )’ 模型分析表
指标 标准差 平均值 离散系数 0& 调整 0&
结果 %)) &%,6 !%&I %JH,H %J,)!
’ ’ 经回归拟和后，各实验因子对响应值的影响可
通过如下的回归方程表示：
提取率 2 &%6& K %&L(%&4M K %J: K %!!E
K%!&LM K %4HL:(%!ILE K !%)H, 3 ! () M: K
%4HME(%4,:E(%6L& (&%)6 3 ! () M& (%HJ:&
K %,IE&
表 !’ 响应面分析实验方案及结果
实验号
L乙醇浓度
（1）
M加液量
（#$）
:提取时间
（7）
E提取温度
（8）
提取率
（1）
! 4 ) ! 4 &%)6J
& 6 ) ! 4 &%),H
) 4 6 ! 4 &%&4
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’ ’ 通过方差分析可知，该方程达到极显著水平。
同时，失拟检验结果表明，该方程对实验拟合度好，
可用该方程对不同提取条件下的余甘子皂苷提取率
进行预测。该模型的预测值和实际值比较接近。同
时根据 N值，可以得出诸因素对皂苷提取率的影响
大小顺序为：提取时间、提取温度 O加液量（料液比）
O乙醇浓度。
&%&%&’ 因素间的交互作用 ’ 由表 & 可知，L、M 、: 、
E、L:、ME、:E、L&、:&、E&对皂苷提取率有比较显著
的影响，而其他因素的影响相对较小。
乙醇浓度与提取时间之间的交互作用如图 ! 所
示，提取时间较短时，在乙醇浓度达到 ,1时，提取
率达到最大值；提取时间较长时，在乙醇浓度达到
,,1时，提取率达到最大值。乙醇浓度较低时，在提
取时间为 &7 时，提取率达到最大值；乙醇浓度较高
时，随着提取时间的增加，提取率增加。因此，保证
较长的提取时间，较高的乙醇浓度才有利于皂苷的
提取。
加液量（料液比）与提取温度之间的交互作用如
图 & 所示，提取温度较低时，随着料液比的增加，提
取率略有下降；提取温度较高时，随着料液比的增
!#$
表 ! 回归方程的方差分析表
项目 平方和 自由度 均方 #值 $%&’ ( # 显著性
回归模型 )*+,)-. -. )*).+./0 ./*)+-+1 2 )*)))- !
3 )*))4/- - )*))4/- 1*1),0)/ )*)-.- !
5 )*)--,/, - )*)--,/, -)*+0+). )*)),! !
6 )*-+/,/ - )*-+/,/ -,-*+/40 2 )*)))- !
7 )*!/-1/1 - )*!/-1/1 !-.*44,/ 2 )*)))- !
35 )*))!.)- - )*))!.)- !*!!+.), )*-,+.
36 )*)/,1!- - )*)/,1!- //*-!/.+ 2 )*)))- !
37 )*)).0 - )*)).0 .*,./+4, )*),))
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57 )*)/,,/! - )*)/,,/! /!*0.4.. 2 )*)))- !
67 )*)/-4+! - )*)/-4+! !0*,.,/- 2 )*)))- !
3! )*)//+. - )*)//+. /-*-0/4 2 )*)))- !
5! /*4189), - /*4189), )*)/,4++ )*4,!/
6! )*),4+1- - )*),4+1- ,.*.).00 2 )*)))- !
7! )*)/-/,0 - )*)/-/,0 !0*)14/+ 2 )*)))- !
残差 )*)-+-1+ -, )*))-)14
失拟项 )*)-/1!1 -) )*))-/1/ !*4)!-4. )*-//,
净误差 )*))!..0 , )*))).0
注：“$%&’ ( #”2 )*),)) 为显著；“$%&’ ( #”( )*-))) 为不显著。
图 - 乙醇浓度与提取时间对皂苷提取率的影响
加，提取率略有增加。但不论加液量（料液比）或高
或低，随着提取温度的增加，提取率增加，且增幅较
大。因此，提高温度，可适当减少提取剂的用量，也
可以得到较高的提取率。
图 ! 加液量与提取温度对皂苷提取率的影响
提取时间与提取温度之间的交互作用如图 / 所
示，提取温度较低时，提取率随着提取时间的增加而
增加；提取温度较高时，在提取时间为 !: 时，提取率
达到最大值。但不论提取时间或长或短，随着提取
温度的增加，提取率增加。但当提取时间较短时，升
温导致提取率的增幅较大；当提取时间较长时，升温
导致提取率的增幅较小。因此，增加提取时间，适当
降低提取温度，也可以获得较高的提取率。
!*!*/ 水浴振荡提取法工艺条件的确定 结合回归
模型的数学分析得到余甘子皂苷提取最优工艺参数
为：乙醇浓度 ,!*.;，加液量 +)<=（料液比 ->!)），提
取时间 !*/1:，提取温度 +)?，此时提取率达到
图 / 提取时间与提取温度对皂苷提取率的影响
!*4-.;。为进一步检验该实验方法的可靠性，采用
上述最优提取条件进行皂苷的提取实验，重复实验
三次，实际测得余甘子皂苷提取率为 !*10/;，验证实
验结果与理论预测值误差在 -;以内。因此，采用响
应面分析法优化得到的提取条件参数准确可靠，具
有实用价值。
!#$ 超声波前处理对皂苷提取率的影响
超声波产生的强烈振动与空化效应、搅拌等特
殊作用，可以破坏植物细胞，加速溶媒渗透到细胞
中，以便使植物中的化学成分快速溶于溶媒中［--］。
!*/*- 超声时间对提取率的影响 由图 . 可知，在水
浴振荡提取的最优工艺条件下增加超声波前处理工
序对提取率的影响并不明显。当超声时间较短
（,@/)提取率最高，比水浴振荡提取法最优工艺下的提取
率高 /*.;；当超声时间过长（.)降。另一方面可得出，在水浴振荡提取法最优工艺
下，余甘子中的皂苷已经极大限度地溶出，增加超声
波前处理也不能显著增加皂苷的溶出量。
!*/*! 短时超声波前处理对皂苷提取时间的影响
超声处理 ,、-)提取率比未经超声处理的物料高 !,;左右；另外，经
过超声处理 ,经过超声处理 -)皂苷的提取率与未经超声处理的物料水浴时间
!#$
图 ! 超声时间对皂苷提取率的影响
#!$%&’ 的提取率相近。超声处理 (%&’ 可以缩减
#)*的水浴振荡提取时间，超声处理 #+%&’，可以缩
减 !!*的水浴振荡提取时间，由此可见，短时间超声
处理可以缩减水浴振荡提取时间（实验数据省略）。
! 结论
!#$ 在单因素实验的基础上，将响应面法应用于优
化余甘子皂苷的提取。结合回归模型的数学分析得
到余甘子皂苷提取最优工艺参数为：乙醇浓度
(,-!*，加液量 )+%.（料液比 #/,+），提取时间 ,-$01，
提取温度 )+2，实际测得余甘子皂苷提取率
为 ,-03$*。
!#% 在水浴振荡提取法最优条件下增加超声波前处
理，考察此前处理方式对皂苷提取率、提取时间的影
响。结果表明，在水浴振荡提取法最优工艺下，余甘
子中的皂苷已经极大限度地溶出，增加超声波前处
理过程也不能显著增加皂苷的溶出量；短时超声处
理可以缩减水浴提取时间。
参考文献
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$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
,536,3#-
（上接第 #)) 页）
0(2、CT5-+、提取时间 #,+%&’，在该条件下，椰花汁
多糖的提取率可达 ##-#$*。
表 , 正交实验结果
实验号 \ A 9 [ 提取率（*）
# # # # # )-),
, # , , , ##-#$
$ # $ $ $ )-#,
! , # , $ !-#!
( , , $ # )-$0
) , $ # , #+-$#
0 $ # $ , )-)$
5 $ , # $ (-,!
3 $ $ , # 0-#,
^# +-+5+ +-+(5 +-+0! +-+)0
^, +-+)3 +-+0) +-+0( +-+3!
^$ +-+)$ +-+03 +-+)! +-+(,
] +-+#0 +-+,# +-+## +-+!,
注：^ #、^ ,、^ $ 为同一水平提取率的平均值，]为极差。
表 $ 方差分析表
变异来源 自由度 平方和 方差 M实际 M
\ , +-+++!+0 +-+++,+! #-5$
A , +-+++0!) +-+++$0$ $-$! M+- +( _ )-3!
[ , +-++,)35 +-++#$!3 #,-#+! M+- +# _ #5-++
误差 , +-+++,,$ +-+++##,
总和 5 +-+,$)#)
注：“!”表示差异显著。
! 结论
本实验结果表明，提取的最佳工艺为：料水比
#/#+，温度 0(2，CT5-+、提取时间 #,+%&’，在该条件
下，椰花汁多糖的提取率可达 ##-#$*，所得椰花汁多
糖为白色絮状物，多糖含量为 3#-!!*。
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