马铃薯茎、叶中茄尼醇皂化研究

王秉鹏，肖庆红，郭 玫，黄新异，吴焜玥，邸多隆*

(1.甘肃中医药大学药学院，甘肃省高校中(藏)药化学与质量研究省级重点实验室，甘肃兰州 730000；2.中国科学院兰州化学物理研究所，中科院西北特色植物资源化学重点实验室，甘肃省天然药物重点实验室，甘肃兰州 730000；3.宁夏自治区农业综合开发办公室，宁夏银川 750011)



马铃薯茎、叶中茄尼醇皂化研究

王秉鹏1,2，肖庆红3，郭 玫1*，黄新异2，吴焜玥3，邸多隆2*

(1.甘肃中医药大学药学院，甘肃省高校中(藏)药化学与质量研究省级重点实验室，甘肃兰州 730000；2.中国科学院兰州化学物理研究所，中科院西北特色植物资源化学重点实验室，甘肃省天然药物重点实验室，甘肃兰州 730000；3.宁夏自治区农业综合开发办公室，宁夏银川 750011)

摘要[目的] 建立一种用NaOH皂化马铃薯茎、叶中茄尼醇的方法，并考察浓度、温度、时间等因素对皂化的影响。[方法] 采用加热回流提取法从马铃薯茎、叶中提取得到茄尼醇浓缩液，再用NaOH对茄尼醇酯进行皂化，得到更多游离茄尼醇。[结果] NaOH皂化的条件为NaOH浓度0.75 mol/L、皂化时间0.5 h、皂化温度40 ℃，经皂化后可使溶液中茄尼醇含量增加37%。[结论] 该方法操作简便、合理，可行性强，有利于提高茄尼醇含量。

关键词NaOH；马铃薯茎、叶；茄尼醇；皂化

茄尼醇(Solanesol)为一种不饱和的聚异戊二烯醇，属于四倍半帖烯醇，分子式为C45H74O，分子量为631.08[1]。纯品为蜡状白色固体，或略带淡黄色，熔点为42 ℃，无旋光性，易溶于乙酸乙酯、石油醚、甲醇、乙醇等有机溶剂，不溶于水[2]。由于茄其醇本身含有非共轭双键，能非常强烈地吸收自由基，不仅本身具有消炎、抗菌、补血和抗癌活性，且是合成抗溃疡、抗心血管疾病、抗癌等药物的中间体，如维生素K、辅酶Q10和抗癌药SBD[3-6]，在欧美医药行业受到广大重视，需求量逐步增加，因此其具有很高的医疗和商业价值[7-8]。茄尼醇广泛存在于哺乳动物的肝、肾等脏器和高等植物中，尤其在烟叶和马铃薯、茄等茄科植物分布较广，含量也居多[9]。国外研究人员对茄尼醇研究较早，早在1956年，Rowland等[10]首次从烤烟中提取分离出茄尼醇，其后Erickson等[11]对其分子结构进行鉴定。20世纪80年代，日本学者从烟叶中提取分离出茄尼醇，并对其精制和半工业化合成辅酶Q10，由此申请了这2项专利并垄断市场[12-13]。在国内对于茄尼醇的研究也集中在对烟草的提取和纯化，有关精制研究也多停留在实验室阶段[14-20]，虽然也有用烟草工业化生产茄尼醇纯品，但由于目前生产卷烟的技术日益完善，烟草的利用率也越来越高，导致提取茄尼醇的烟草资源日趋匮乏，再加上国家对烟草的强制管控[21]，使得应用烟草生产茄尼醇成本更加高昂，因此研究从马铃薯茎、叶中提取分离茄尼醇具有十分重要的意义。

我国是马铃薯种植大国，马铃薯茎、叶除少部分作为青贮饲料使用外，大部分多以就地翻埋于地下的方式处理，有的直接废弃，使“资源”成为一种“污染源”，不仅浪费资源，还对水资源造成一定的污染，另外其茎、叶所携带的植物病毒在土壤中无法降解，复种时又对新的马铃薯植株造成侵害[22]，严重减产欠收，不利于农民经济发展，因此研究有效利用废弃马铃薯茎、叶势在必行。以马铃薯茎、叶为原料生产茄尼醇是将马铃薯茎、叶资源化利用的重要途径，茄尼醇在马铃薯茎叶中除以游离形式存在外，还有部分以茄尼醇酯形式存在[23]。该研究以宁夏种植马铃薯所废弃的茎、叶为研究对象，以95%乙醇提取浓缩后再加入含不同浓度NaOH的80%乙醇溶液对其进行皂化，通过皂化反应将植物中含有的茄尼醇酯水解为游离茄尼醇，提高马铃薯茎、叶提取物中游离茄尼醇含量，为后期的茄尼醇纯化和精制提供原料。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1试验设备。Agilent1260型高效液相色谱仪(Agilent Technologies,USA)，包括G1311A 四元泵、G1315D DAD检测器、G1322B手动进样器。旋转蒸发仪(巩义市英峪予华仪器厂)，电热套(河南豫华仪器有限公司)，真空干燥箱(巩义市英峪予华仪器厂)，电子天平(BT224S分析天平 Sartorius公司)，多功能水浴恒温振荡器(江苏正基仪器有限公司)。

1.1.2试验试剂。NaOH(AR，烟台市双双化工有限公司)，95%乙醇(AR，天津利华隆博医药化学有限公司)，无水乙醇、甲醇(GR，江苏汉邦科技有限公司)，茄尼醇对照品(批号20140219，纯度≥97%，上海士峰生物科技有限责任公司)。

1.1.3试验材料。废弃马铃薯茎、叶(产地：宁夏固原)。

1.2方法

1.2.1色谱分析条件。C18液相色谱柱(spherisorb，250 mm×4.6 mm)；柱温为30 ℃；流动相为甲醇∶乙醇(25∶75，V/V)；检测波长210 nm；流速为1 mL/min。

1.2.2样品溶液的制备。将废弃马铃薯茎、叶去除主茎后，侧茎剪切成1 cm左右的小段，置于40 ℃恒温干燥箱干燥4 h后，均匀称取马铃薯茎、叶2 kg，加入10倍量95%乙醇分3批提取，分别提取2次，每次1.5 h；提取完成后合并提取液于旋转蒸发仪中浓缩(40 ℃，≥0.07 MPa)至800 mL，贮藏于4 ℃冰箱中备用。

1.2.3对照品溶液的制备。精密称取茄尼醇对照品4.5 mg，加甲醇溶解并定容于50 mL容量瓶中即得。

1.2.4茄尼醇皂化工艺研究。

1.2.4.1不同浓度NaOH对茄尼醇皂化的影响。用80%乙醇分别溶解配置0.25、0.50、0.75、1.00、1.25 mol/L不同浓度的NaOH乙醇溶液，分别量取10 mL 5种不同浓度的NaOH醇溶液于锥形瓶中，再分别加入10 mL马铃薯茎、叶提取浓缩液于室温下振摇皂化2 h后，测定溶液中茄尼醇含量。

1.2.4.2皂化时间对茄尼醇皂化的影响。量取10 mL马铃薯茎、叶浓缩液加含0.75 mol/L NaOH的80%乙醇溶液10 mL于锥形瓶中，在40 ℃下振摇皂化，以0.25 h为测定起点测定溶液中茄尼醇含量，0.5 h后以0.5 h为时间间隔测定溶液中茄尼醇含量，1.5 h后将溶液静置过夜，12 h后再次测定溶液中茄尼醇含量，考察长时间皂化对茄尼醇含量的影响。

1.2.4.3皂化温度对茄尼醇皂化的影响。量取10 mL马铃薯茎、叶浓缩液加10 mL含0.75 mol/L NaOH的80%乙醇溶液于锥形瓶中，分别在25、30、40、50、60、70 ℃不同温度条件下振摇皂化0.5 h，测定其茄尼醇含量。

2结果与分析

2.1不同浓度NaOH对茄尼醇皂化的影响从图1可以看出，随着NaOH浓度的增大，茄尼醇含量也逐渐升高，当NaOH浓度达0.75 mol/L以后，茄尼醇含量基本保持一致，说明0.75 mol/L NaOH皂化时提取物中茄尼醇酯已经反应完全，继续提高NaOH溶液浓度不能继续提高反应效率，且由于茄尼醇性质不稳定，在过酸或过碱的溶液中容易分解，反而会使茄尼醇含量降低，故确定用浓度为0.75 mol/L NaOH对茄尼醇酯皂化，既能增加茄尼醇含量，又不浪费试剂，还能保证茄尼醇的稳定性。

图1　不同浓度NaOH对茄尼醇皂化的影响Fig.1　Effects of different NaOH concentrations on the saponification of solanesol

2.2皂化时间对茄尼醇皂化的影响从图2可以看出，皂化刚开始时茄尼醇含量随着时间的延长而不断升高，但在0.5 h后溶液中茄尼醇含量变化基本保持稳定；将溶液静置12 h后测定茄尼醇含量，茄尼醇含量有所降低，但降低幅度不大，其原因可能是茄尼醇结构本身不稳定，易分解，增长皂化时间，有部分茄尼醇与NaOH反应发生了降解。从图2可得出，0.75 mol/L NaOH对茄尼醇酯的皂化在0.5 h内就可以完成，故将皂化时间定为0.5 h。

图2　皂化时间对茄尼醇皂化的影响Fig.2　Effects of saponification time on the saponification of solanesol

图3　皂化温度对茄尼醇皂化的影响Fig.3　Effects of saponification temperature on the saponification of solanesol

2.3皂化温度对茄尼醇皂化的影响从图3可以看出，在温度逐渐升高的过程中，茄尼醇含量也逐渐升高，当温度为40 ℃时，茄尼醇含量达最大值，其后茄尼醇含量逐渐降低，虽然在60 ℃时也有所回升，但整体低于40 ℃时的数值，可能原因茄尼醇酯在NaOH存在的条件下分解为醇和有机酸的

反应是一个吸热反应，加热有助于反应正向进行，但茄尼醇分子不稳定，温度升高后，茄尼醇容易分解，皂化温度过高茄尼醇含量降低，故将茄尼醇的皂化温度定为40 ℃。

3结论

该研究采用加热回流提取法从马铃薯茎、叶中提取得到茄尼醇浓缩液，再用NaOH对茄尼醇酯进行皂化，考察浓度、温度、时间等因素对皂化的影响。结果表明，NaOH皂化的最佳条件为NaOH浓度0.75 mol/L、皂化时间0.5 h、皂化温度40 ℃，在此条件下可以将马铃薯茎、叶提取物中茄尼醇酯快速、高效地水解为游离茄尼醇，经皂化后可使溶液中茄尼醇含量增加37%。该研究中优化的皂化条件简单可靠、快速、成本低廉，在实验室和工业生产中容易实现，操作条件容易控制，具有极大的推广意义。

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Saponification Reaction of Solanesol in Potato Stems and Leaves

WANG Bing-peng1,2,XIAO Qing-hong3,GUO Mei1*,DI Dou-long2*et al

(1.Key Laboratory of Chemistry and Quality for Traditional Chinese Medicines of the College of Gansu Province,Department of Pharmacy,Gansu University of Medicine,Lanzhou,Gansu 730000; 2.Key Laboratory of Chemistry of Northwestern Plant Resources and Key Laboratory for Natural Medicine of Gansu Province,Lanzhou Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences,Lanzhou,Gansu 730000; 3.Comprehensive Development Office of Agriculture in Ningxia Autonomous Region,Yinchuan,Ningxia 750011)

Abstract[Objective] To establish a method for solanesol detection in potato stems and leaves by NaOH saponification,and to investigate the effects of concentration,temperature,time and factor on saponification.[Method] Concentrated solution of solanesol was extracted from the potato stems and leaves by heated reflux extraction.Then,saponification of solanesol was carried out by NaOH,so as to obtain more free solanesols.[Result] The conditions for NaOH saponification were as follows：0.75 mol/L NaOH; 0.5 h saponification time; 40 ℃ saponification temperature.After saponification,the solanesol content enhanced by 37% in the solution.[Conclusion] This method is simple,reasonable and practicable,which is beneficial to increase the content of solanesol.

Key wordsNaOH; Potato stem and leaf; Solanesol; Saponification

基金项目2015年宁夏农业综合开发科技推广项目(NTKJ2015-06-03)。

作者简介王秉鹏(1988-)，男，甘肃张掖人，硕士研究生，研究方向：中药有效成分与质量标准。*通讯作者，郭玫，教授，硕士，博士生导师，从事中药有效成分与质量标准研究；邸多隆，研究员，博士，博士生导师，从事基于传统中药功效的药物分子发现研究。

收稿日期2016-02-26

中图分类号S 532

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)08-132-02