葛根全原粉中葛根素的提取工艺研究

陈训等

摘要[目的] 优化葛根全原粉中葛根素的提取工艺。[方法]采用传统浸提法来提取葛根全原粉中的葛根素，考察提取时间、乙醇浓度、提取温度、固液比4个单因素对葛根素提取率的影响，并在此基础上，通过正交试验确立葛根全原粉中提取葛根素的工艺。[结果]试验表明，提取时间、乙醇浓度、提取温度以及固液比对葛根素的提取率均有影响，影响的大小顺序为乙醇浓度>提取温度>固液比>提取时间。正交试验确定葛根素提取最佳工艺为：提取温度为80 ℃、提取时间为60 min、乙醇浓度为50%、固液比为1∶30 g/ml。[结论] 研究可为工厂规模化提取葛根素提供适宜的参数。

关键词葛根全原粉；葛根素；提取

中图分类号R284.2；S609.9文献标识码

A文章编号0517-6611（2014）36-13018-03

Abstract [Objective] To optimize extraction technique for puerarin in pueraria original powder. [Method] Using traditional extraction method， effects of time， ethanol concentration， temperature， solidliquid ratio on extraction rate of puerarin were investigated， on the basis of this， orthogonal test was conducted to determine the extraction technique for puerarin in pueraria original powder. [Result] The results showed that four factors all affect the extraction yield of puerarin， the order is as following： ethanol concentration > extraction temperature > solidliquid ratio > extraction time. The optimal conditions are： extraction temperature 80 ℃， extraction time 60 min， ethanol concentration 50%， solidliquid ratio 1∶30 g/ml. [Conclusion] The study can provide appropriate parameters for largescale extraction of puerarin.

Key words Pueraria original powder； Puerarin； Extraction 葛属（Pueraria DC.），隶属豆科蝶形花亚科，主要分布于温带和亚热带，该属植物在全世界約有35种，在我国有8种及2变种。葛根是葛中可食用或药用的不定根，在葛根中可食用或药用的葛有两种及一个变种：葛（野葛）[Pueraria lobata （ Willd. ）Ohwi]、食用葛[Pueraria edulis Pampan]以及葛的变种——粉葛[P. var thomsouii （ Benth. ）Vander Maesen]。葛根生于山地疏或密林中，葛在我国除新疆、青海及西藏外，其他各省区均有分布[1-3]，目前栽培的葛根品种为粉葛和食用葛。

以新鲜葛根为原料，经过挑选、清洗、去皮、切片、护色、干燥、粉碎、去粗纤维和超微粉碎等工艺过程，得到的除葛根粗纤维以外的全部干物质的粉末状产品统称为葛根全原粉[3]。葛根全原粉中包含了大量的葛根功能性成分——葛根素，葛根素化合物具有降血糖、降血脂、增强免疫力、抗肿瘤、抗骨质疏松、促进心脑血管及视网膜血流等功能与作用[4-6]。笔者以富含葛根素的葛根全原粉为原料，采用传统浸提方法，在单因素试验的基础上，通过正交试验进行优化研究，期望能够为工厂工业化生产葛根素提供参数。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1原料。葛根全原粉，武冈市和鑫农产品有限责任公司。

1.1.2主要试剂。葛根标准品，中国食品药品检定研究院，纯度96.0%。

1.1.3主要仪器。恒温水浴槽（SY1210 数显），上海柯维仪器有限公司；紫外分光光度计（4802 UV＼VIS），尤尼科（上海）仪器有限公司。

1.2方法

1.2.1标准品溶液和样品溶液的制备。

标准品溶液的制备：精密称取在105 ℃中干燥至恒重的葛根素标准品5.5 mg，首先用少量95%乙醇溶解，再将溶液转移到50 ml的容量瓶中，加蒸馏水至刻度，制备成110 μg/ml的葛根素标准品溶液。

样品溶液的制备：准确称取5.0 g葛根全原粉，加入70%乙醇100 ml，在70 ℃水浴下提取60 min，将提取完以后的溶液3 000 r/min离心10 min，将上清液倒出并用等浓度乙醇定容至100 ml，作为样品溶液待测，沉淀物作为下次提取的样品。

1.2.2标准曲线的绘制。

用0～1 000 μl的移液枪精确吸取葛根素标准品溶液0、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0 ml分别置于10 ml刻度试管中，并用蒸馏水定容（相当于0、5.5、110、16.5、22.0、33.0 μg/ml的葛根素），混匀、静置。以0号作空白对照，在波长250 nm处测定各自吸光度。以葛根素质量浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。

1.2.3葛根全原粉中葛根素总含量的测定。

将“1.2.1”中的沉淀物在同条件下反复提取至提取液中葛根素的含量趋近于零。提取液中葛根素含量趋近于零，近似认为葛根素己被完全提出。按上述“1.2.2”项的方法操作，测定吸光度，根据线性回归方程计算各提取液中葛根素的含量。

1.2.4单因素对葛根全原粉中葛根素提取率的影响。

称取5.0 g葛根全原粉，按一定固液比加入一定浓度的乙醇，在不同的水浴温度下提取一段时间后将提取液在离心机中以3 000 r/min离心10 min，将上清液倒出并用等浓度乙醇定容至150 ml。精密吸取葛根全原粉葛根素提取液1 ml于50 ml容量瓶中，用蒸馏水稀释定容，按上述“1.2.2”项的方法操作，测定吸光度，根据线性回归方程计算各提取液中葛根素的含量。由此得出葛根中葛根素的提取率为[7]：

1.2.4.1提取时间对葛根素提取率的影响。

称取5.0 g干燥葛根全原粉，按固液比1∶20 g/ml加入70%的乙醇，70 ℃水浴分别提取40、60、80、100、120 min，考察不同提取时间对葛根素提取率的影响。

1.2.4.2乙醇浓度对葛根素提取率的影响。

称取5.0 g干燥葛根全原粉，按固液比1∶20 g/ml分別加入10%、30%、50%、70%、90%的乙醇，70 ℃水浴提取80 min，考察不同乙醇浓度对葛根素提取率的影响。

1.2.4.3提取温度对葛根素提取率的影响。

称取5.0 g干燥葛根全原粉，按固液比1∶20 g/ml加入70%的乙醇，改变提取温度，分别为40、50、60、70、80、90 ℃，提取时间为80 min，考察不同水浴加热温度对葛根素提取率的影响。

1.2.4.4固液比对葛根素提取率的影响。

称取5.0 g干燥葛根全原粉，按固液比分别为1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30 g/ml的比例加入70%乙醇溶液，提取温度为80 ℃，提取时间为80 min，测定并计算相应条件下葛根全原粉葛根素的提取率，考察不同固液比对葛根素提取率的影响。

1.2.5葛根全原粉中葛根素提取工艺优化。

单因素试验表明，提取次数、提取时间、溶剂体积分数、提取温度以及固液比对葛根总黄酮提取率均有影响。现采用正交试验设计， 选取提取温度（A）、提取时间（B）、乙醇浓度（C）、固液比（D）为考察因素， 以葛根素提取率为考察指标， 采用L9（34）表进行正交试验。正交试验因素水平设计见表1。

2.2测定葛根全原粉中葛根素的总含量

如图2所示，随着提取次数的增加，葛根素提取率呈下降趋势。当提取次数大于2次时，葛根素提取率接近于0。考虑到工厂生产成本，葛根素提取选择2次提取。将6次的提取液中葛根素的含量相加可得到葛根中总葛根素含量η值为15.58 mg/g。

2.3单因素试验结果与分析

2.3.1提取时间对葛根素提取率的影响。

如图3所示，在其他提取条件相同的情况下，在40～80 min时间段，葛根素的提取率呈增加趋势。当时间为80 min时，葛根全原粉中葛根素提取率达到最大值；当提取时间大于80 min时，葛根素提取率反而呈下降趋势。这是因为葛根素随着时间的延长向溶剂的扩散也逐渐充分，葛根细胞内外的溶剂浓度逐渐达到平衡。当加热的时间超过80 min后，异黄酮类物质氧化从而被破坏，造成部分葛根素的降解而导致提取率降低。而当提取时间大于100 min，则可能葛根素析出与损失的速度几乎达到动态平衡，所以葛根全原粉中葛根素含量处于一个稳定的水平。因此该试验提取时间单因素选择为80 min。

2.3.2乙醇浓度对葛根素提取率的影响。

从图4可看出，在乙醇浓度低于50%时，葛根素的提取率有随乙醇浓度增大而增大；在

乙醇浓度50%～70%时，葛根素提取率基本保持不变；当乙醇浓度大于70%时，葛根素提取率反而急速下降。这是因为溶液极性会随乙醇浓度的增大而增大，当乙醇浓度达到一定浓度时，溶液的极性与葛根葛根素的极性最为接近，这个浓度的乙醇提取葛根素提取率达到最大。此次试验选择乙醇浓度单因素为70%。

2.3.3提取温度对葛根素提取率的影响。

从图5可看出，提取温度在40～80 ℃，葛根素的提取率随温度的升高而增加，当温度达到80 ℃时，葛根素提取率达到最大，但是当温度大于80 ℃时葛根素提取率反而下降。这是因为随着温度的升高，扩散系数也随着增大，使葛根素的浸出速度也加快，从而提取率也较高。但高温会引起部分葛根素的结构破坏，即表现为葛根素提取率下降。该试验选择提取温度为80 ℃。

2.3.4固液比对葛根素提取率的影响。

从图6可看出，葛根素的提取率会随着溶剂用量的增大而提高，但是当固液比达到1∶20 g/ml后，提取率增大的趋势并不明显。这是因为溶剂量的增大，会直接影响到葛根细胞内外部之间葛根素的扩散平衡，该试验选择固液比为1∶20 g/ml。

2.4葛根全原粉中葛根素提取工艺优化

由表2正交试验结果分析可知，影响葛根素提取率的因素的主次顺序为C>A >D>B，即乙醇浓度>提取温度>固液比>提取时间，其中乙醇浓度对葛根全原粉中葛根素提取率的影响最大，而提取时间和固液比对葛根素的提取效果无显著影响。葛根全原粉中葛根素提取率的最佳工艺为：A2B1C1D3，即提取温度为80 ℃、提取时间为60 min、乙醇浓度为50%、固液比为1∶30 g/ml。在最佳优化工艺条件下进行3次平行验证试验，葛根素提取率分别为92.06%、91.48%、92.25%，RSD为044%。

3结论

该试验通过单因素试验和正交试验相结合的方法，以葛根素提取率为指标对葛根全原粉中葛根素的提取工艺进行了统计分析，得到了合理的提取葛根全原粉中葛根素的提取参数。通过该试验可得知：提取温度、提取时间、乙醇浓度和固液比对葛根全原粉的葛根素提取率均有影响，影响的大小顺序为乙醇浓度>提取温度>固液比>提取时间。葛根全原粉中葛根素提取最佳工艺为：提取温度为80 ℃、提取时间为60 min、乙醇浓度为50%、固液比为1∶30 g/ml。

安徽农业科学2014年

参考文献

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万凯. 班处理十吨鲜葛根的加工厂设计[D].南昌：江西农业大学， 2011.

[2] 赵世光. 葛根淀粉的酶法改性及化学改性——速溶即食葛粉的研制[D].合肥：安徽农业大学， 2003.

[3] 刘胜男. 富含纤维低聚糖葛根全粉的制备工艺研究[D].合肥：安徽农业大学， 2011.

[4] BOKI K，OHNO S.Moisture sorption hysteresis in kudzu starch and sweet potato starch[J]. Journal of Food Science， 1991， 56（1）： 125-127.

[5] 张东华， 董强波， 彭曙光. 葛根的化学成分， 药理作用和临床应用研究[J]. 首都医药， 2007， 6（2）： 44-45.

[6] BOKI K，OHNO S，SHINODA S.Moisture sorption characteristics of kudzu starch and sweet potato starch[J]. Journal of Food Science， 1990， 55（1）： 232-235.

[7] 甘琳， 周芳， 张越非， 等. 葛根总黄酮提取工艺的比较[J]. 时珍国医国药， 2010， 21（4）： 929.