超声波辅助提取剑麻总皂苷的工艺研究

周　宁，赵晓璐，谢庆武

（广西大学生命科学与技术学院，广西南宁　530004）

超声波辅助提取剑麻总皂苷的工艺研究

周宁，赵晓璐，*谢庆武

（广西大学生命科学与技术学院，广西南宁530004）

以剑麻为原料，采用超声波辅助提取法对剑麻总皂苷进行提取。采用分光光度法测定总皂苷含量，以提取温度、超声时间、液料比和乙醇体积分数为考察因素，采用单因素试验和正交试验优选总皂苷的提取工艺。优化后总皂苷的提取工艺为提取温度65℃，超声时间30 min，液料比60∶1（mL∶g），乙醇体积分数70%，在此工艺条件下剑麻总皂苷的提取量为52.17 mg/g。试验结果表明，优选出的工艺稳定、方便快捷，适合剑麻总皂苷的提取。

超声波；剑麻；皂苷；提取；正交

剑麻（Agave sisalana Perrine）为龙舌兰科植物，又名菠萝麻，原产于美洲；我国为世界第二剑麻生产国，南方等地有广泛种植［1］。剑麻具有丰富的应用价值，其纤维常用于制备各种复合材料［2］。国内外研究表明，剑麻提取物具有杀虫［3］、抗肿瘤［4］、抗氧化、抗菌和防治植物炭疽病［5］等多种药用功能，其活性物质主要为剑麻皂苷，剑麻中含有大量的皂苷类活性物质［6］。目前，剑麻总皂苷的提取方法主要有常规浸提法［7］和超临界CO2萃取法［8］，往往具有耗时、提取量低、成本高等缺点，关于剑麻总皂苷的超声波提取法却少有研究。本研究采用超声波辅助提取法优化剑麻总皂苷的提取工艺，旨在为合理开发利用剑麻皂苷提供科学依据。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

剑麻，采自广西大学农学院试验田。

薯蓣皂苷标准品（纯度98.78%，生产批号为MUST-15110210），成都曼思特生物科技有限公司产品；无水乙醇、高氯酸、冰乙酸、香草醛，均为国产分析纯；水为蒸馏水。

1.2仪器与设备

DFT-200型手提式高速万能粉碎机，温岭市林大机械有限公司产品；101A-2B型电热鼓风干燥箱，上海实验仪器厂有限公司产品；Scientz-1000CT型超声波中药提取仪、DC-2006型节能型智能恒温槽，宁波新芝生物科技股份有限公司产品；UVmini-1240型紫外可见分光光度计，岛津有限公司产品。

1.3试验方法

1.3.1材料的预处理

取晒干后的剑麻渣，粉碎2 min，过40目筛后制成剑麻粉，放置于70℃干燥箱中烘干至恒质量后备用。

1.3.2标准溶液的配制

精密称取70℃下烘干至恒质量的薯蓣皂苷标准品5.0 mg，用甲醇溶解并定容于25 mL的容量瓶中，摇匀后得质量浓度为0.2 mg/mL的薯蓣皂苷标准液。

1.3.3标准曲线的制作［9］

分别吸取0.2 mg/mL的薯蓣皂苷标准液0，0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL于试管中，置于70℃干燥箱内蒸干溶剂后取出，先后加入0.2 mL质量分数为5%的香草醛-冰乙酸溶液和0.8 mL高氯酸，摇匀后于70℃水浴中闭口加热15 min，然后迅速置于冰水中10 min终止反应，再加入5 mL的冰乙酸稀释，摇匀后静置10 min，以不加标准液试管中的反应液为空白对照，于最大吸收波长454 nm处测定吸光度。以薯蓣皂苷标准品质量浓度为横坐标（X）、吸光度为纵坐标（Y）绘制标准曲线，得到线性回归方程为Y=4.009 6X-0.035 66，相关系数R2=0.999 13，表明皂苷标准品质量浓度在0.02～0.20 mg/mL的范围内线性关系良好。

1.3.4样品总皂苷的含量测定

按照1.3.3显色方法分别测定各提取参数下样品液反应后的吸光度，代入回归方程计算样品液总皂苷的质量浓度（C）。

总皂苷提取量计算公式为：

式中：C——测得的样品液总皂苷质量浓度，mg/mL；

n——液料比的倍数；

V——测定时吸取样品液的体积，mL。

1.3.5剑麻总皂苷的超声波提取条件优化

（1）单因素试验。提取温度的选择：精密称取0.4 g剑麻粉5份，选取超声时间18 min，液料比40∶1，乙醇体积分数60%，分别设置提取温度为35，45，55，65，75℃，考察提取温度对剑麻总皂苷提取量的影响。

超声时间的选择：精密称取0.4 g剑麻粉5份，选取提取温度55℃，液料比40∶1，乙醇体积分数60%，分别设置超声时间为6，12，18，24，30 min，考察超声时间对剑麻总皂苷提取量的影响。

液料比的选择：分别称取0.800，0.533，0.400，0.320，0.267 g剑麻粉，选取提取温度55℃，乙醇体积分数60%，提取时间18 min，分别设置液料比为20∶1，30∶1，40∶1，50∶1，60∶1，考察液料比对剑麻总皂苷提取量的影响。

乙醇体积分数的选择：精密称取0.4 g剑麻粉6份，选取提取温度55℃，液料比40∶1，超声时间18 min，分别设置乙醇体积分数为50%，60%，70%，80%，90%，100%，考察乙醇体积分数对剑麻总皂苷提取量的影响。

（2）正交试验设计。根据单因素试验的结果，采用正交试验进一步优化工艺。选择提取温度（A）、超声时间（B）、液料比（C）和乙醇体积分数（D）为考察因素，选取L9（34）正交表设计正交试验。

正交试验因素与水平设计见表1。

表1　正交试验因素与水平设计

2　结果与分析

2.1剑麻总皂苷提取的单因素试验结果

2.1.1提取温度对总皂苷提取量的影响

提取温度对剑麻总皂苷提取量的影响见图1。

图1　提取温度对剑麻总皂苷提取量的影响

由图1可知，提取温度对剑麻总皂苷提取量有着较为显著的影响。提取温度为45～55℃，提取温度升高对剑麻总皂苷提取量有显著的促进作用；当提取温度高于55℃后，随着提取温度的升高，剑麻总皂苷的提取量趋于平稳，没有显著的提高。过高的提取温度容易造成溶剂的挥发及能量的过多损耗，因此选取提取温度45，55，65℃作为正交试验提取温度的考察水平较为合适。

2.1.2超声时间对总皂苷提取量的影响

超声时间对剑麻总皂苷提取量的影响见图2。

图2　超声时间对剑麻总皂苷提取量的影响

由图2可知，超声时间为6～30 min时，剑麻总皂苷的提取量逐渐增加；当超声时间超过24 min后，剑麻总皂苷提取量增加很少趋向稳定。过长的超声时间容易造成生产效率低下、生产成本较高等问题，因此选取超声时间18，24，30 min作为正交试验超声时间的考察水平较为合适。

2.1.3液料比对剑麻总皂苷提取量的影响

液料比对剑麻总皂苷提取量的影响见图3。

由图3可知，随着液料比的提高，剑麻总皂苷的提取量逐渐提高。在液料比为20∶1～50∶1时，剑麻总皂苷提取量增加较快；在液料比为50∶1～60∶1时，剑麻总皂苷提取量增加很少，提取量变化不大。较高的液料比能够提高溶质的溶解效率，提取后乙醇可通过蒸馏回收以节省溶剂，因此选择液料比40∶1，50∶1和60∶1作为正交试验液料比的考察水平较为合适。

2.1.4乙醇体积分数对剑麻总皂苷提取量的影响

乙醇体积分数对剑麻总皂苷提取量的影响见图4。

图4　乙醇体积分数对剑麻总皂苷提取量的影响

由图4可知，乙醇体积分数在50%～70%时，随着乙醇体积分数的提高，剑麻总皂苷提取量逐渐提高；当乙醇体积分数高于70%后，剑麻总皂苷提取量逐渐降低。剑麻总皂苷在乙醇体积分数为70%处有最大提取量，因此选取乙醇体积分数为60%，70%和80%作为正交试验乙醇体积分数的考察水平较为合适。

2.2剑麻总皂苷提取工艺的优化

依据单因素试验的结果，设计正交试验。

正交试验结果与分析见表2，方差分析见表3。

由表2和表3可知，以上4个因素对剑麻总皂苷提取量的影响大小依次为A＞C＞B＞D，即提取温度＞液料比＞超声时间＞乙醇体积分数，其中提取温度对剑麻总皂苷提取量有着较为显著的影响，乙醇体积分数对剑麻总皂苷的提取量影响较小。综合考虑剑麻总皂苷最佳提取工艺为A3B3C3D2，即提取温度65℃，超声时间30 min，液料比60∶1，乙醇体积分数70%。

表2　正交试验结果与分析

表3 方差分析

2.3剑麻总皂苷提取工艺的验证

精确称取0.267 g剑麻粉3份，采用正交试验得到的最佳超声波辅助提取工艺A3B3C3D2进行总皂苷的提取，得到在此优化条件下剑麻总皂苷的提取量平均值为52.17 mg/g，高于正交试验中出现的最大提取量，表明该工艺合理可行。

3　结论

目前，超声波提取法已应用到多种皂苷的提取并取得了不错的效果［10］。试验结果表明，采用超声波法提取剑麻总皂苷稳定可行，优选的超声波辅助提取剑麻总皂苷最佳工艺条件为提取温度65℃，超声时间30 min，液料比60∶1，乙醇体积分数70%。采用最优工艺后剑麻总皂苷的提取量可达52.17 mg/g，较常规方法节约时间且有着更高的提取效率，适合剑麻总皂苷的提取，为剑麻总皂苷的提取方法提供了一定的试验基础。

［1］姚先超，张雪红，梁玉石，等.响应面分析法优化微波辅助提取剑麻果胶的工艺 ［J］.食品科学，2013，34（18）：56-60.

［2］李展洪，冯彦洪，刘斌，等.PBS/剑麻复合材料制备与性能研究 ［J］.现代塑料加工应用，2010，22（2）：1-4.

［3］Jesus F N，Damasceno J C A，Barbosa D H S G，et al. Control of the banana burrowing nematode using sisal extract［J］.Research Article，2015，35：783-791.

［4］胡力飞，梅文莉，易克贤，等.剑麻提取物的细胞毒活性研究 ［J］.天然产物研究与开发，2010，22：907-908.

［5］常金梅，詹儒林，柳凤，等.剑麻叶汁对采后杧果炭疽病的防治效果及其抗逆指标研究 ［J］.果树学报，2013，30（5）：865-870.

［6］赵文浩，黄周峰，王俊，等.剑麻渣中的皂苷皂苷元成分研究 ［J］.广西大学学报，2015，40（3）：532-544.

［7］马超，丁怡，王伟，等.剑麻总皂苷制备工艺研究 ［J］.中国中药杂志，2005，30（5）：391-393.

［8］邓楚津，聂芳红.超临界CO2萃取剑麻中总皂苷的工艺研究 ［J］.食品研究与开发，2008，29（2）：41-44.

［9］智秀娟，李栋，曹新杰，等.苦荞总皂苷的提取工艺优化 ［J］.中国粮油学报，2015，30（7）：97-103.

［10］尤新军，郭蕊，王琳，等.黄精总皂苷超声提取工艺研究 ［J］.西北林学院学报，2010，25（3）：163-166.◇

Ultrasonic Extraction Process of Total Saponins from Agave Sisalana Perrine

ZHOU Ning，ZHAO Xiaolu，*XIE Qingwu
（College of Life Science and Technology，Guangxi University，Nanning，Guangxi 530004，China）

To optimize of ultrasonic-assisted extraction of total saponins from Agave sisalana Perrine.The content of total saponins is determined by spectrophotometer.The effects of four factors including extraction temperature，ultrasonic time，liquid-solid ratio and ethanol concentration on the yield of total saponins are investigated.The optimum technological conditions of total saponins exaction are confirmed through the single factor test and orthogonal test.The best optimization process of total saponins exaction are as follows：extraction temperature 65℃，ultrasonic time 30 min，liquid-solid ratio 60∶1（mL∶g）and ethanol concentration 70%.Under the conditions，the total saponins yield is 52.17 mg/g.The results show that this extraction method stable，convenient，rapid and applicable for the extraction of total saponins from Agave sisalana Perrine.

ultrasonic；Agave sisalana Perrine；saponins；extraction；orthogonal

R284.2

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.08.008

1671-9646（2016）08a-0026-03

2016-06-16

广西科技计划项目（桂科攻1348006-9）。

周宁（1990— ），男，硕士，研究方向为天然药物。

谢庆武（1959— ），男，硕士，副研究员，硕士生导师，研究方向为生物技术。