超声波辅助法提取西藏芫根总皂苷的工艺

于翠翠

西藏自治区农牧科学院农产品开发与食品科学研究所（拉萨 850000）

西藏芜菁（Brassica rapa）是十字花科（Cruciferae）芸苔属（Brassica）草本植物[1]，2年生草本，块根肉质，无辣味，外形似圆萝卜，具有味甘性温、清热解毒、滋补增氧之功效[2]。芜根在我国青海、四川阿坝、甘孜自治州及西藏部分地区广泛栽培，是一种适于高寒地区栽培的作物，耐寒性极强，是在藏区特有的高寒低氧的恶劣环境下孕育出来的药、食、饲三用植物，常以块茎和种子入药。藏医使用时常将其根洗净，切片，煎煮浓缩成膏状入药。《藏药志》记载：芜菁为作物类药物，其植物称为蔓菁。蔓菁味辛、性温，治培根病，生赤巴，蔓菁连叶滋补，蔓菁子解毒，解诸种食物中毒 。

现代研究表明，芜菁功能性组分主要有多糖类、三萜皂苷、黄酮、有机酸等，其提取物具有抗缺氧、提高免疫力、抗辐射抗氧化、降血脂、抗疲劳等[3-6]活性。皂苷的提取方法包括浸提法、回流法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法[7-9]。杨保求等[10]研究结果表明，甲醇和乙醇提取皂苷无明显差异，但甲醇和乙醇提取皂苷含量均显著高于水提取；蒋卉等[11]利用类似提取工艺提取新疆产地芜菁皂苷，并用响应面法优化芜菁皂苷的提取工艺参数，确定芜菁皂苷提取工艺最佳参数：提取温度61.49 ℃，提取时间8.16 h，料液比1∶10.5 g/mL，甲醇体积分数67.30%。关于芫根皂苷的提取主要集中在新疆地区种植芫根，而对于西藏地区种植的芫根研究较少，试验以拉萨地区种植的芫根为原料，进行皂苷提取工艺的优化，以期为西藏地区芫根利用提供基础。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

薯蓣皂苷（沃凯生物技术有限公司）；香草醛（北京酷来搏科技有限公司）；冰醋酸（成都市科隆化学品有限公司）；石油醚（天津市富宇精细化工有限公司）；等。

移液枪（德国艾本德公司）；电热鼓风干燥箱（101-1AB型，天津市泰斯特仪器有限公司）；全波长酶标仪（北京凯奥科技有限公司）；台式离心机（TDL-5-A，上海安亨科学仪器厂）；超声波清洗器（KH-500DE，昆山禾创超声仪器有限公司）；等。

1.2 试验方法

1.2.1 总皂苷的提取

芫根经清洗、除杂后切片烘干，粉碎过0.42 mm直径筛，称取5 g芫根粉，按照一定比例加入一定质量分数的乙醇，在一定条件下进行超声波处理，将所得提取液在4 000 r/min条件下离心15 min。除渣后用70%乙醇定容至250 mL后取1 mL定容至10 mL。取0.1 mL上清液，按照1.2.2方法测定总皂苷含量。

1.2.2 总皂苷得率的计算

1.2.2.1 标曲的制作

准确称取10 mg薯蓣皂苷元对照品，置于25 mL容量瓶中，加甲醇定容至刻度线，得质量浓度0.4 mg/mL的薯蓣皂苷元对照品。精确吸取0，0.2，0.04，0.06，0.08和0.10 mL标准品于1.5 mL离心管中，水浴65 ℃挥干溶剂后，加入0.04 mL质量浓度50 g/L香草醛冰醋酸（新鲜配制）和0.16 mL高氯酸，在60 ℃水浴中加热15 min，冷却后加0.5 mL冰醋酸，在540 nm波长下测定吸光度（A540）[12]。以薯蓣皂苷元质量为横轴（x），以A540为纵轴（A），绘制标准曲线，得回归方程A=8.460 7x-0.006，R2=0.996 6；标准曲线在薯蓣皂苷质量为0.008～0.04 mg范围内线性关系良好。

1.2.2.2 总皂苷的测定及得率的计算

皂苷含量测定：取1 mL芫根皂苷粗提液定容至10 mL，取0.1 mL定容后液体，按照薯蓣皂苷标准曲线测定方法测定皂苷含量，按式（1）计算皂苷得率。

式中：C为芫根总皂苷质量，g；M为原料质量，g；N为提取液稀释倍数。

1.2.3 单因素试验

1.2.3.1 物料细度的选择

准确称取筛网直径（0.42，0.178，0.150和0.125 mm）芫根粉各5 g，按1∶30 g/mL比例加70%乙醇，在超声功率500 W、55 ℃条件下超声30 min，将提取液以4 000 r/min离心15 min。取上清液定容至250 mL，得芫根总皂苷粗体液。按照1.2.2的方法，以提取液空白为对照，考察物料细度对西藏芫根皂苷得率的影响。

1.2.3.2 超声时间的选择

准确称取5 g芫根粉，按1∶30 g/mL比例加70%乙醇，在超声功率500 W、55 ℃条件下超声20，30，40和50 min，将提取液以4 000 r/min离心15 min。取上清液定容至250 mL，得芫根总皂苷粗体液。按照1.2.2的方法，以提取液空白为对照，考察超声时间对西藏芫根皂苷得率的影响。

1.2.3.3 超声功率的选择

准确称取5 g芫根粉，按1∶30 g/mL比例加70%乙醇，超声功率为200，300，400和500 W，在55 ℃超声30 min，将提取液在4 000 r/min条件下离心15 min。取上清液定容至250 mL，得芫根总皂苷粗体液。按照1.2.2方法，以提取液空白为对照，考察超声功率对西藏芫根皂苷得率的影响。

1.2.3.4 物料比的选择

准确称取5 g芫根粉，按物料比（1∶20，1∶25，1∶30，1∶35和1∶40 g/mL）加70%乙醇，在超声功率500 W、55 ℃条件下超声30 min，将提取液以4 000 r/min离心15 min。取上清液定容至250 mL，得芫根总皂苷粗体液。按照1.2.2的方法，以提取液空白为对照，考察物料比对西藏芫根皂苷得率的影响。

1.2.3.5 提取温度的选择

准确称取5 g芫根粉，按1∶30 g/mL比例加70%乙醇，在提取温度55，60，65和70 ℃，超声功率500 W条件下处理30 min，将提取液在4 000 r/min条件下离心15 min。取上清液定容至250 mL，得芫根总皂苷粗体液。按照1.2.2的方法，以提取液空白为对照，考察提取温度对西藏芫根皂苷得率的影响。

1.2.3.6 乙醇体积分数的选择

准确称取5 g芫根粉，按1∶30 g/mL比例加不同体积分数乙醇（60%，70%，80%和90%），在55 ℃，超声功率500 W条件下超声处理30 min，将提取液以4 000 r/min离心15 min。取上清液定容至250 mL，得芫根总皂苷粗体液。按照1.2.2的方法，以提取液空白为对照，考察超声时间对西藏芫根皂苷得率的影响。

1.2.4 正交试验设计

在单因素试验基础上，选出提取时间、提取温度、物料比作为试验因子（表1），以芫根皂苷得率为考核指标进行L9(33)正交试验，确定超声波辅助提取芫根皂苷得率的最佳工艺参数。

表1 正交试验设计表

1.3 数据处理

采用Excel 2010对试验数据进行分析和作图。

2 结果与分析

2.1 标准曲线绘制

由图1可知，薯蓣皂苷标准曲线的回归方程为y= 8.460 7x-0.006，R2=0.996 6，标准曲线的线性关系良好。根据提取液测定的吸光度，对应标准曲线方程可计算出芫根总皂苷含量，进一步计算出芫根总皂苷得率。

图1 薯蓣皂苷标准曲线

2.1.1 物料细度对西藏芫根总皂苷得率的影响

由图2可知，芫根总皂苷得率在物料细度0.42～ 0.125 mm范围内呈现先增加后趋于平稳趋势，物料细度0.42 mm时芫根总皂苷得率最小，得率为13.28%，但物料达到0.178 mm时芫根总皂苷得率为15.29%，物料细度继续上升到0.15 mm和0.125 mm时，芫根总皂苷得率变化较小，因此选择物料细度0.178 mm作为芫根总皂苷的提取条件。

图2 物料细度对西藏芫根总皂苷得率的影响

2.1.2 超声时间对西藏芫根总皂苷得率的影响

由图3可知，芫根总皂苷得率随着超声时间增加呈现先增加后减少趋势，超声30 min时芫根总皂苷得率达到峰值，为13.08%，超声30 min后芫根总皂苷得率呈现下降趋势，因此选择超声时间20～40 min进行正交试验。

图3 超声时间对西藏芫根总皂苷得率的影响

2.1.3 超声功率对西藏芫根总皂苷得率的影响

由图4可知，超声功率200～500 W时对芫根皂苷得率影响较小，但超声功率400 W时芫根总皂苷得率最高，得率为13.85%，因此试验选择超声功率400 W作为芫根总皂苷的提取条件。

图4 超声功率对西藏芫根总皂苷得率的影响

2.1.4 物料比对西藏芫根总皂苷得率的影响

由图5可知，在物料比1∶25～1∶40 g/mL范围内，芫根总皂苷得率呈现逐渐增加趋势，液料比1∶40 g/mL时，料液比与芫根总皂苷提取率最高，得率为14.34%。因此选择物料比1∶30～1∶40 g/mL进行正交试验。

图5 物料比对西藏芫根总皂苷得率的影响

2.1.5 超声温度对西藏芫根总皂苷得率的影响

由图6可知，在超声温度55～70 ℃条件下，随着温度上升，芫根总皂苷得率呈现先增加后减少趋势，60 ℃时，芫根总皂苷得率达到峰值，因此选择超声温度55～65 ℃进行正交试验。

图6 超声温度对西藏芫根总皂苷得率的影响

2.1.6 乙醇体积分数对西藏芫根总皂苷得率的影响

由图7可知，在乙醇体积分数60%～90%范围内，芫根总皂苷得率呈现先增加后减少趋势，乙醇体积分数70%时芫根总皂苷得率达到峰值，得率为16.13%，随后芫根总皂苷得率呈现下降趋势，因此选择乙醇体积分数70%作为芫根总皂苷的提取条件。

图7 乙醇体积分数对皂苷得率的影响

2.2 正交试验优化芫根皂苷提取条件

选用80 mm芫根粉，用70%乙醇在400 W条件下进行L9(33)正交优化试验，获得最佳提取工艺，结果见表2。由表2极差分析结果可知，影响西藏芫根皂苷得率的各因素主次关系为C（超声温度）＞A（超声时间）＞B（物料比）。西藏芫根皂苷提取的最佳工艺组合为A2B2C2，即超声时间30 min、料液比1∶35 g/mL、超声温度60 ℃。在该条件下，进行验证试验，每5 g西藏芫根中皂苷的得率为16.78%。相比于其他正交试验组的结果要好。因此，此工艺条件对西藏芫根皂苷提取具有较好的稳固性和可行性。

表2 正交试验结果分析

3 结论与讨论

以西藏芫根为原料，以乙醇为提取剂采用超声波提取仪辅助提取西藏芫根皂苷，进行单因素试验和正交优化试验，探讨不同因素对西藏芫根皂苷提取工艺的影响。结果表明，影响西藏芫根得率的各因素主次关系为C（超声温度）＞A（超声时间）＞B（物料比）。西藏芫根皂苷提取的最佳工艺组合为A2B2C2，即超声时间30 min、料液比1∶35（g/mL）、超声温度60 ℃。在最优条件下，每5 g芫根皂苷得率达16.78%。因此该方法在一定程度上优化西藏芫根皂苷的提取工艺，具有方法简单、生产周期短的优势，可作为西藏芫根皂苷提取的理论参考。