超聲波輔助提取劍麻總皂苷的工藝研究

周　寧，趙曉璐，謝慶武

（廣西大學生命科學與技術學院，廣西南寧　530004）

超聲波輔助提取劍麻總皂苷的工藝研究

周寧，趙曉璐，*謝慶武

（廣西大學生命科學與技術學院，廣西南寧530004）

以劍麻為原料，采用超聲波輔助提取法對劍麻總皂苷進行提取。采用分光光度法測定總皂苷含量，以提取溫度、超聲時間、液料比和乙醇體積分數為考察因素，采用單因素試驗和正交試驗優選總皂苷的提取工藝。優化后總皂苷的提取工藝為提取溫度65℃，超聲時間30 min，液料比60∶1（mL∶g），乙醇體積分數70%，在此工藝條件下劍麻總皂苷的提取量為52.17 mg/g。試驗結果表明，優選出的工藝穩定、方便快捷，適合劍麻總皂苷的提取。

超聲波；劍麻；皂苷；提??；正交

劍麻（Agave sisalana Perrine）為龍舌蘭科植物，又名菠蘿麻，原產于美洲；我國為世界第二劍麻生產國，南方等地有廣泛種植［1］。劍麻具有豐富的應用價值，其纖維常用于制備各種復合材料［2］。國內外研究表明，劍麻提取物具有殺蟲［3］、抗腫瘤［4］、抗氧化、抗菌和防治植物炭疽?。?］等多種藥用功能，其活性物質主要為劍麻皂苷，劍麻中含有大量的皂苷類活性物質［6］。目前，劍麻總皂苷的提取方法主要有常規浸提法［7］和超臨界CO2萃取法［8］，往往具有耗時、提取量低、成本高等缺點，關于劍麻總皂苷的超聲波提取法卻少有研究。本研究采用超聲波輔助提取法優化劍麻總皂苷的提取工藝，旨在為合理開發利用劍麻皂苷提供科學依據。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

劍麻，采自廣西大學農學院試驗田。

薯蕷皂苷標準品（純度98.78%，生產批號為MUST-15110210），成都曼思特生物科技有限公司產品；無水乙醇、高氯酸、冰乙酸、香草醛，均為國產分析純；水為蒸餾水。

1.2儀器與設備

DFT-200型手提式高速萬能粉碎機，溫嶺市林大機械有限公司產品；101A-2B型電熱鼓風干燥箱，上海實驗儀器廠有限公司產品；Scientz-1000CT型超聲波中藥提取儀、DC-2006型節能型智能恒溫槽，寧波新芝生物科技股份有限公司產品；UVmini-1240型紫外可見分光光度計，島津有限公司產品。

1.3試驗方法

1.3.1材料的預處理

取曬干后的劍麻渣，粉碎2 min，過40目篩后制成劍麻粉，放置于70℃干燥箱中烘干至恒質量后備用。

1.3.2標準溶液的配制

精密稱取70℃下烘干至恒質量的薯蕷皂苷標準品5.0 mg，用甲醇溶解并定容于25 mL的容量瓶中，搖勻后得質量濃度為0.2 mg/mL的薯蕷皂苷標準液。

1.3.3標準曲線的制作［9］

分別吸取0.2 mg/mL的薯蕷皂苷標準液0，0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL于試管中，置于70℃干燥箱內蒸干溶劑后取出，先后加入0.2 mL質量分數為5%的香草醛-冰乙酸溶液和0.8 mL高氯酸，搖勻后于70℃水浴中閉口加熱15 min，然后迅速置于冰水中10 min終止反應，再加入5 mL的冰乙酸稀釋，搖勻后靜置10 min，以不加標準液試管中的反應液為空白對照，于最大吸收波長454 nm處測定吸光度。以薯蕷皂苷標準品質量濃度為橫坐標（X）、吸光度為縱坐標（Y）繪制標準曲線，得到線性回歸方程為Y=4.009 6X-0.035 66，相關系數R2=0.999 13，表明皂苷標準品質量濃度在0.02～0.20 mg/mL的范圍內線性關系良好。

1.3.4樣品總皂苷的含量測定

按照1.3.3顯色方法分別測定各提取參數下樣品液反應后的吸光度，代入回歸方程計算樣品液總皂苷的質量濃度（C）。

總皂苷提取量計算公式為：

式中：C——測得的樣品液總皂苷質量濃度，mg/mL；

n——液料比的倍數；

V——測定時吸取樣品液的體積，mL。

1.3.5劍麻總皂苷的超聲波提取條件優化

（1）單因素試驗。提取溫度的選擇：精密稱取0.4 g劍麻粉5份，選取超聲時間18 min，液料比40∶1，乙醇體積分數60%，分別設置提取溫度為35，45，55，65，75℃，考察提取溫度對劍麻總皂苷提取量的影響。

超聲時間的選擇：精密稱取0.4 g劍麻粉5份，選取提取溫度55℃，液料比40∶1，乙醇體積分數60%，分別設置超聲時間為6，12，18，24，30 min，考察超聲時間對劍麻總皂苷提取量的影響。

液料比的選擇：分別稱取0.800，0.533，0.400，0.320，0.267 g劍麻粉，選取提取溫度55℃，乙醇體積分數60%，提取時間18 min，分別設置液料比為20∶1，30∶1，40∶1，50∶1，60∶1，考察液料比對劍麻總皂苷提取量的影響。

乙醇體積分數的選擇：精密稱取0.4 g劍麻粉6份，選取提取溫度55℃，液料比40∶1，超聲時間18 min，分別設置乙醇體積分數為50%，60%，70%，80%，90%，100%，考察乙醇體積分數對劍麻總皂苷提取量的影響。

（2）正交試驗設計。根據單因素試驗的結果，采用正交試驗進一步優化工藝。選擇提取溫度（A）、超聲時間（B）、液料比（C）和乙醇體積分數（D）為考察因素，選取L9（34）正交表設計正交試驗。

正交試驗因素與水平設計見表1。

表1　正交試驗因素與水平設計

2　結果與分析

2.1劍麻總皂苷提取的單因素試驗結果

2.1.1提取溫度對總皂苷提取量的影響

提取溫度對劍麻總皂苷提取量的影響見圖1。

圖1　提取溫度對劍麻總皂苷提取量的影響

由圖1可知，提取溫度對劍麻總皂苷提取量有著較為顯著的影響。提取溫度為45～55℃，提取溫度升高對劍麻總皂苷提取量有顯著的促進作用；當提取溫度高于55℃后，隨著提取溫度的升高，劍麻總皂苷的提取量趨于平穩，沒有顯著的提高。過高的提取溫度容易造成溶劑的揮發及能量的過多損耗，因此選取提取溫度45，55，65℃作為正交試驗提取溫度的考察水平較為合適。

2.1.2超聲時間對總皂苷提取量的影響

超聲時間對劍麻總皂苷提取量的影響見圖2。

圖2　超聲時間對劍麻總皂苷提取量的影響

由圖2可知，超聲時間為6～30 min時，劍麻總皂苷的提取量逐漸增加；當超聲時間超過24 min后，劍麻總皂苷提取量增加很少趨向穩定。過長的超聲時間容易造成生產效率低下、生產成本較高等問題，因此選取超聲時間18，24，30 min作為正交試驗超聲時間的考察水平較為合適。

2.1.3液料比對劍麻總皂苷提取量的影響

液料比對劍麻總皂苷提取量的影響見圖3。

由圖3可知，隨著液料比的提高，劍麻總皂苷的提取量逐漸提高。在液料比為20∶1～50∶1時，劍麻總皂苷提取量增加較快；在液料比為50∶1～60∶1時，劍麻總皂苷提取量增加很少，提取量變化不大。較高的液料比能夠提高溶質的溶解效率，提取后乙醇可通過蒸餾回收以節省溶劑，因此選擇液料比40∶1，50∶1和60∶1作為正交試驗液料比的考察水平較為合適。

2.1.4乙醇體積分數對劍麻總皂苷提取量的影響

乙醇體積分數對劍麻總皂苷提取量的影響見圖4。

圖4　乙醇體積分數對劍麻總皂苷提取量的影響

由圖4可知，乙醇體積分數在50%～70%時，隨著乙醇體積分數的提高，劍麻總皂苷提取量逐漸提高；當乙醇體積分數高于70%后，劍麻總皂苷提取量逐漸降低。劍麻總皂苷在乙醇體積分數為70%處有最大提取量，因此選取乙醇體積分數為60%，70%和80%作為正交試驗乙醇體積分數的考察水平較為合適。

2.2劍麻總皂苷提取工藝的優化

依據單因素試驗的結果，設計正交試驗。

正交試驗結果與分析見表2，方差分析見表3。

由表2和表3可知，以上4個因素對劍麻總皂苷提取量的影響大小依次為A＞C＞B＞D，即提取溫度＞液料比＞超聲時間＞乙醇體積分數，其中提取溫度對劍麻總皂苷提取量有著較為顯著的影響，乙醇體積分數對劍麻總皂苷的提取量影響較小。綜合考慮劍麻總皂苷最佳提取工藝為A3B3C3D2，即提取溫度65℃，超聲時間30 min，液料比60∶1，乙醇體積分數70%。

表2　正交試驗結果與分析

表3 方差分析

2.3劍麻總皂苷提取工藝的驗證

精確稱取0.267 g劍麻粉3份，采用正交試驗得到的最佳超聲波輔助提取工藝A3B3C3D2進行總皂苷的提取，得到在此優化條件下劍麻總皂苷的提取量平均值為52.17 mg/g，高于正交試驗中出現的最大提取量，表明該工藝合理可行。

3　結論

目前，超聲波提取法已應用到多種皂苷的提取并取得了不錯的效果［10］。試驗結果表明，采用超聲波法提取劍麻總皂苷穩定可行，優選的超聲波輔助提取劍麻總皂苷最佳工藝條件為提取溫度65℃，超聲時間30 min，液料比60∶1，乙醇體積分數70%。采用最優工藝后劍麻總皂苷的提取量可達52.17 mg/g，較常規方法節約時間且有著更高的提取效率，適合劍麻總皂苷的提取，為劍麻總皂苷的提取方法提供了一定的試驗基礎。

［1］姚先超，張雪紅，梁玉石，等.響應面分析法優化微波輔助提取劍麻果膠的工藝 ［J］.食品科學，2013，34（18）：56-60.

［2］李展洪，馮彥洪，劉斌，等.PBS/劍麻復合材料制備與性能研究 ［J］.現代塑料加工應用，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］胡力飛，梅文莉，易克賢，等.劍麻提取物的細胞毒活性研究 ［J］.天然產物研究與開發，2010，22：907-908.

［5］常金梅，詹儒林，柳鳳，等.劍麻葉汁對采后杧果炭疽病的防治效果及其抗逆指標研究 ［J］.果樹學報，2013，30（5）：865-870.

［6］趙文浩，黃周峰，王俊，等.劍麻渣中的皂苷皂苷元成分研究 ［J］.廣西大學學報，2015，40（3）：532-544.

［7］馬超，丁怡，王偉，等.劍麻總皂苷制備工藝研究 ［J］.中國中藥雜志，2005，30（5）：391-393.

［8］鄧楚津，聶芳紅.超臨界CO2萃取劍麻中總皂苷的工藝研究 ［J］.食品研究與開發，2008，29（2）：41-44.

［9］智秀娟，李棟，曹新杰，等.苦蕎總皂苷的提取工藝優化 ［J］.中國糧油學報，2015，30（7）：97-103.

［10］尤新軍，郭蕊，王琳，等.黃精總皂苷超聲提取工藝研究 ［J］.西北林學院學報，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

廣西科技計劃項目（桂科攻1348006-9）。

周寧（1990— ），男，碩士，研究方向為天然藥物。

謝慶武（1959— ），男，碩士，副研究員，碩士生導師，研究方向為生物技術。