无患子皂苷超声辅助提取及洗涤性能研究

戚佳浩，任茹晨，朱新艳，孙 妍，祝旭飞，张凯龙

浙江万里学院生物与环境学院，浙江宁波，315100

无患子又叫木患子、油患子等，是无患子科无患子属落叶乔木[1]。无患子果皮中含有丰富的皂苷，具有抑制肿瘤细胞增殖、抗炎、杀虫和灭螺等多种药理活性，且具良好的去污、起泡效果，可用于农药、医药、日用品和化妆品等行业[2-4]。

无患子在山区种植广泛，长期以来仅少量作为药用和洗涤，大量果实未开发利用，造成巨大浪费和环境污染，深入研究开发无患子相关产品，提升无患子附加值[5-6]，有利于减少资源浪费，变废为宝，增加林农的经济收入并改善环境。

水作为提取溶剂具有绿色、环保、成本低的优势[7-8]。超声作用下溶剂产生强冲击、微射流，可有效促进被萃取组分固液传质，同时其强度适中、热效应低、可以有效保护提取产物中不稳定化合物[9-10]。超声辅助水浸提工艺兼具两者优势，是天然产物活性组分提取的主要方法。

本研究建立了测定无患子皂苷的分光光度法，优化无患子果皮皂苷超声辅助水浸提条件，考察了不同因素对无患子皂苷表面张力的影响，进行了初步洗涤实验。旨在较为系统地研究无患子皂苷含量测定、提取、表面活性影响因素及洗涤能力，以期为宁波及周边植物资源高效利用及开发提供新思路。

1 实验部分

1.1 材料及仪器

实验材料为野生成熟无患子果皮，无患子果实采集清洗干净后，剥离果皮并烘干，粉碎后过筛收集，塑封保存待用。

齐墩果酸标准品、香兰素、高氯酸、冰醋酸、无水乙醇、氯化钙，均为国药分析纯试剂。

紫外-可见分光光度计(UV-3200，上海美谱达)，磁力搅拌器(HS7，德国IKA)，超声波清洗机(SB-3200，宁波新芝)，冷冻离心机(5810R，艾本德)，表面张力仪(DMPY-2C，南京南大万和)。

1.2 实验方法

1.2.1 分光光度法测定无患子皂苷

以齐墩果酸为对照，香兰素-冰醋酸-高氯酸体系显色[11]，在最大吸收波长处进行测定，以吸光度A为纵坐标，浓度c为横坐标，绘制齐墩果酸制标准曲线。计算方法的检出限(3 s/k)，在高、中、低浓度水平测定方法精密度、稳定性、加标回收率。

1.2.2 超声辅助无患子皂苷提取

准确称取干燥的无患子果皮样品粉末0.5 g，超声提取，柱层析净化，分离液测定吸光度值，计算皂苷含量和提取率。提取率(%)=皂苷质量/无患子质量×100%。

通过控制变量法优化提取条件，以提高皂苷提取率。

1.2.3 无患子皂苷表面张力及洗涤能力

使用最大泡压法测定无患子皂苷表面张力，分别研究不同浓度、pH、温度、硬度对表面张力的影响。

配制不同浓度的无患子提取液，投入蓝墨水染色纱布，浸泡后用磁力搅拌器搅拌，观察墨迹的清洗程度。

配制一定浓度的无患子提取液，投入甲基橙、罗丹明B、蓝墨水染色纱布，浸泡后磁力搅拌器搅拌，观察色块清洗程度。

2 结果和讨论

2.1 分光光度法测定无患子皂苷

无患子皂苷采用齐墩果酸对照法，分光光度法波长扫描显示541 nm 为最大吸收波长。由齐墩果酸标准曲线可知，在5～35 μg/mL齐墩果酸的浓度与吸光度之间呈线性关系，拟合方程为A=0.020c-0.014，相关系数为0.999，线性良好，可以用于计算样液中皂苷的浓度，检出限为7.810-2μg/mL。

对8.0、17.0、25.0 μg/mL齐墩果酸溶液连续测定6次，RSD分别为1.11%、1.40%、0.90%，精密度良好。

对8.0、17.0、25.0 μg/mL齐墩果酸溶液每2小时测定1次，连续测定12小时，RSD分别为0.18%、0.28%、0.16%，日内稳定性良好。

对8.0、17.0、25.0 μg/mL齐墩果酸溶液每2小时测定一次，每天测定4次，连续测定3天，RSD分别为0.48%、0.59%、0.37%，日间稳定性良好。

提取液背景浓度5.0 μg/mL，加标8.0、17.0、25.0 μg/mL进行回收率测试，结果如表1所示，加标回收率分别为97.5%、98.2%、97.2%，RSD为0.22%、0.35%、0.26%。

表1 齐墩果酸加标回收率(n=6)

2.2 无患子皂苷超声辅助提取实验条件的选择

提取过程中，温度、料液比、超声时间和功率对无患子皂苷提取率均具有影响，采用单因素方法对提取率进行优化。

温度对分子热运动影响较大，温度越高分子运动越激烈，扩散的速度也越快，有助于皂苷迁移溶出。温度过高时，活性成分遭到破坏，糖、果胶、蛋白等杂质溶出量也会增加，皂苷提取率反而下降，温度对提取率影响如图1(a)所示，40 ℃为最佳温度，提取率达到19.05%。

图1 温度(a)、料液比(b)、功率(c)和时间(d)对无患子皂苷提取影响因素

料液比是提取操作中重要因素，料液比太小提取不足，太大提取液后处理工作量大，必须优化选择合适的料液比。料液比对提取率影响如图2(b)所示，在1∶40时提取率达到最大19.02%，料液比继续增大，皂苷的提取率反而减少，可能是后期杂质析超声振荡有助于提取物加速迁移溶出，功率对提取率影响如图2(c)所示，100 W时提取率达到最大19.09%，超声功率过高导致杂质溶出量增多，皂苷也可能分解，导致皂苷提取率降低。

提取过程中迁移逐渐饱和，经济性方面考虑需要优化选择合适的提取时间。皂苷提取率与时间关系如图2(d)所示， 40 min提取率达到最大19%。40 min后提取率下降，可能是其他杂质组分增多、部分无患子皂苷分解所致。

综上，超声辅助水提无患子皂苷最佳条件为温度40 ℃、料液比1∶40、超声功率100 W， 40 min提取率为19%左右。

2.3 无患子皂苷表面张力及洗涤能力

无患子果皮中含有非离子表面活性物质，具有良好的洗涤去污能力，可用于生产天然绿色洗涤剂，有助于无患子高附加值利用。在实际洗涤过程中，浓度、pH、水硬度、温度对提取液表面活性均有一定影响[12]。

在常温状态下进行了测试，表面张力随浓度变化如图2(a)所示，随浓度增加，提取液表面张力略有降低，相比纯水，无患子皂苷液有效降低了体系表面张力。表面张力随pH变化如图2(b)所示，在pH较大的变化范围中，表面张力略有增加，变化范围较小。表面张力随水硬度变化如图2(c)所示，随温度变化如图2(d)所示，表面张力变化非常小。表面张力对pH、硬度、温度表现出良好地稳定性，表明无患子皂苷提取液具有广泛的适用性，符合作为良好洗涤剂的性质要求。

图2 浓度(a)、pH(b)、水硬度(c)和温度(d) 无患子皂苷表面张力影响

为了验证无患子皂苷提取液实际洗涤去污能力，对染色纱布进行洗涤实验。不同浓度无患子皂苷提取液对蓝墨水洗涤实验如图3所示，经过相同时间搅拌洗涤后，纱布蓝墨水斑点不同程度减褪，50、100 μg/mL比10 μg/mL色斑更浅，表明较高浓度洗涤能力更强，而高浓度时洗涤能力则较为接近。

图3 不同浓度无患子皂苷液洗涤效果

50 μg/mL无患子皂苷液对不同染料洗涤效果如表2所示，对比洗涤前后，其对甲基橙、罗丹明B和蓝墨水色斑均有良好的褪色表现。

表2 无患子皂苷液对不同染料的洗涤效果

3 结 论

进行了无患子皂苷含量测定方法建立、提取条件选择、表面张力影响因素考察及洗涤去污能力实验。无患子皂苷标准曲线在5～35 μg/mL范围内呈线性，精密度和稳定性良好，最佳条件超声功率为100 W、超声温度为40 ℃、料液比为1:40、40 min提取率达到19%。皂苷溶液表面张力对浓度、pH、水硬度、温度表现出良好的稳定性，实际洗涤表明，一定范围内无患子皂苷液洗涤能力随浓度的增加而增强，对不同种类染料显示出良好的洗涤能力，满足作为天然洗涤剂的性质要求。