超聲提取鐵棍山藥中薯蕷皂苷工藝研究

薛眾眾 崔錦燦 劉景輝

摘? 要：采用超聲提取鐵棍山藥中的薯蕷皂苷，通過單因素試驗和正交試驗比較，分析超聲提取溫度、提取時間、提取功率、料液比及乙醇體積分數對提取薯蕷皂苷的影響;以分析純薯蕷皂苷為對照，紫外分光光度法測定鐵棍山藥中的薯蕷皂苷的含量。結果表明：鐵棍山藥中的薯蕷皂苷的最佳提取參數為：超聲溫度50℃，超聲時間30min，超聲功率60W，料液比為1∶10，乙醇體積分數為80%。在此最佳條件下，鐵棍山藥中的薯蕷皂苷的提取率為0.0918%，且該方法簡單，結果重現性好。

關鍵詞：超聲提取;正交試驗;鐵棍山藥;薯蕷皂苷

中圖分類號 R285文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）13-0036-04

Abstract：In this study，ultrasonic technology was used to extract diosgenin from crowbar yams.The effects of ultrasonic extraction temperature，extraction time，extraction power，solid-liquid ratio and ethanol volume fraction on diosgenin extraction were investigated by single factor test and orthogonal test.The orthogonal experiment results show that the iron yam yam saponins in the optimal extraction parameters for ultrasonic temperature 50℃，30min ultrasonic time，ultrasonic power 60w，best material liquid ratio of 1：10，best ethanol volume fraction is 80%，under the best conditions of iron yam yam saponins in maximum extraction yield of 0.0918%.This method is simple and reproducible.

Key words：Ultrasonic extraction;Orthogonal test;Yams;Diosgenin

山藥為薯蕷屬植物薯蕷地下塊莖[1]的俗稱，其不僅是常用的中藥，也是人們生活中的保健食品，具有健脾、固腎、補肺等功效。鐵棍山藥是眾多山藥品種之一，表皮上有像鐵銹一樣的痕跡，因故得名鐵棍山藥，按照地理位置的不同，可分為臨近黃河的沙土和壚土2種。主產于河南焦作溫縣、沁陽（古懷慶府）等地，其中以溫縣為鐵棍山藥地理標識原產地[2]，產品不僅暢銷國內各地，還遠銷港澳地區和東南亞及歐美等地[3]。鐵棍山藥除含有淀粉、多種氨基酸、多糖、維生素、礦物質之外，還含有黏液質、多酚氧化酶、甾體化合物，如薯蕷皂苷、膽甾醇、麥角甾醇等[4]。藥理研究結果表明，薯蕷皂苷具有祛痰、脫敏、抗炎、降脂、抗腫瘤等作用[5，6]。薯蕷皂苷可水解成薯蕷皂苷元，薯蕷皂苷元是合成甾體激素類藥物的重要原料[7]。

山藥的塊莖中含有大量淀粉，皂苷酸解不易進行，給其檢測帶來了很大的困難。目前，對山藥總皂苷的提取工藝研究報道較少。超聲法提取具有簡單易操作、效率高等特點，近年來已被廣泛應用于植物皂苷的提取[8]。為此，本試驗以鐵棍山藥為試材，測定其皂苷的含量并確定皂苷超聲提取的最佳工藝參數，為更好地開發利用山藥皂苷成分提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑 鐵棍山藥：購于超市，焦作特產太極莊四大懷藥;薯蕷皂苷標準品（上海聯碩生物科技有限公司，純度98%），甲醇，冰醋酸，香草醛，高氯酸均為國產分析純，市售。試驗用水為超純蒸餾水。

1.2 儀器和設備 KQ2200DE型數控超聲儀器（常州諾基儀器有限公司），Evolution-201紫外-可見光分光光度儀（上海君翼儀器設備有限公司），SHB-III循環水式多用真空泵（鄭州長盛實驗儀器有限公司），電動離心機（常州翔天儀器廠），BSA224S電子天平（賽多利斯科學儀器（北京）有限公司），移液槍（大龍興創實驗儀器（北京）有限公司）、RE52-98型旋轉蒸發器（上海精密儀器儀表有限公司）、顆粒制冰機（鄭州昊博機械設備有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 山藥皂苷提取工藝 將山藥干片研磨過60目篩，按照一定固液比、乙醇體積分數超聲提取，在60℃下回流6h，石油醚脫脂，水飽和正丁醇萃取，靜置分離正丁醇相，減壓濃縮，得粗制品備用。

1.3.2 最大吸收波長的確定 精確稱取薯蕷皂苷標準品5.00mg，用甲醇溶解，轉入50mL容量瓶中并定容至刻度線，配制成0.1mg/mL的溶液，即為薯蕷皂苷標準溶液。準確量取標準液0.1mL置試管中，沸水浴揮干溶劑，準確加入新鮮配置的5%的香草醛冰醋酸溶液0.20mL，高氯酸0.80mL，混勻，置60℃恒溫水浴鍋中顯色15min，取出冷卻至室溫，加5mL冰醋酸搖勻，靜置20min。以空白試劑做參比，采用Evolution-201紫外-可見光分光光度計在波長350～700nm進行掃描，確定薯蕷皂苷的最大吸收波長。

1.3.3 薯蕷皂苷標準曲線的制作 準確量取薯蕷皂苷對照液0.00、0.40、0.80、1.20、1.60和2.00mL置于試管內，加入0.20mL5%的香草醛冰醋酸溶液和0.80mL高氯酸，混勻，置60℃恒溫水浴鍋中顯色15min，取出置冰水浴冷卻至室溫，加5mL冰醋酸搖勻，靜置20min，以空白試劑為參比，在最大吸收波長下測其吸光度。以薯蕷皂苷含量為橫坐標，吸光度A為縱坐標，繪制薯蕷皂苷標準曲線，得到線性回歸方程。

1.3.4 山藥皂苷及提取率的計算 計算公式為：皂苷提取率（Y）=C×N×V×/m，式中Y為山藥皂苷提取率;C為山藥皂苷質量濃度，mg/mL，N為樣品定總容體積數;m為山藥粉質量g。

1.4 試驗設計

1.4.1 單因素試驗 選取料液比、乙醇體積分數、超聲浸提溫度、時間和功率5個單因素，確定皂苷提取的適宜參數。

1.4.1.1 料液比對皂苷提取的影響 準確稱取0.5g山藥粉5份，按照料液比為1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30的比例溶于60%乙醇溶液中，在超聲溫度為50℃，功率60W條件下超聲提取30min，回流，抽濾，脫脂，萃取，濃縮萃取液至干。然后用無水甲醇溶解定容5mL，取其中0.1mL于試管中，在60℃恒溫水浴鍋中揮干溶劑，加入0.20mL5%的香草醛-冰醋酸溶液、0.80mL高氯酸，混勻，置60℃恒溫水浴箱顯色15min，取出置冰水浴冷卻至室溫，加5.00mL冰醋酸搖勻，靜置20min。以空白試劑做參比，在最大吸收峰測定吸光度值。

1.4.1.2 乙醇體積分數對皂苷提取的影響 準確稱取0.5g山藥粉5份，分別溶于7.5mL體積分數分別為30%、40%、50%、60%、70%的乙醇中，在超聲溫度為50℃，功率60W條件下超聲提取30min，其余操作同1.4.1.1。

1.4.1.3 超聲溫度對皂苷提取的影響 準確稱取0.5g山藥粉5份，分別溶于7.5mL的60%乙醇溶液中，超聲溫度設置為30℃、40℃、50℃、60℃、70℃，在超聲功率為60W條件下超聲30min，其余操作同1.4.1.1。

1.4.1.4 超聲時間對皂苷提取的影響 準確稱取0.5g山藥粉5份，溶于7.5mL的60%乙醇溶液中，超聲時間設置為10min、20min、30min、40min、50min，在超聲溫度為50℃，功率為60W條件下，進行超聲提取，其余操作同1.4.1.1。

1.4.1.5 超聲功率對皂苷提取的影響 準確稱取0.5g山藥粉5份，分別溶于7.5mL的60%乙醇溶液中，超聲功率設置為40W、50W、60W、70W、80W，在超聲溫度為50℃條件下超聲30min，其余操作同1.4.1.1。

1.4.2 正交試驗設計 根據單因素試驗結果，選取料液比、乙醇體積分數、超聲功率和超聲溫度4個因素3個水平進行L9（34）正交試驗設計，如表1所示。

準確稱取0.5g山藥粉5份，溶于7.5mL60%乙醇溶液中，超聲時間設定30min，按照正交試驗設計方案進行處理，其余操作同1.4.1.1。

2 結果與分析

2.1 最大吸收波長 采用Evolution-201紫外-可見光分光光度計在波長350～700nm進行掃描，結果顯示在波長471nm處有最大吸收（見圖1）。

2.2 標準曲線 根據試驗結果繪制標準曲線，得吸光度Y與皂苷質量之間的回歸方程：Y=4.2979X-0.0294（R2=0.9947）。標準曲線見圖2。

2.3 單因素試驗結果

2.3.1 不同料液比對皂苷提取效果的影響 以圖3可以看出，料液比在1∶10～1∶15，皂苷提取率隨著料液比增加而增加，料液比1∶15時達到最大值，之后隨著料液比的增加，皂苷提取率在降低。因此，料液比選擇1∶15為最佳。

2.3.2 不同乙醇體積分數對提取效果的影響 從圖4可以看出，乙醇體積分數在40%～70%，皂苷提取率隨乙醇體積分數的增加而增加，乙醇體積分數達到70%時皂苷提取率達到了最大值;此后隨著乙醇體積分數的增加皂苷提取率在降低。因此，乙醇體積分數70%為最佳提取體積分數。

2.3.3 超聲溫度對提取效果的影響 從圖5可以看出，超聲溫度在30～50℃，隨著超聲溫度的增加，皂苷提取率也在增加，當超聲溫度達到50℃時，皂苷提取率達到了最大值，之后隨著超聲溫度的增加而降低。因此，鐵棍山藥皂苷提取的，最佳超聲溫度為50℃。

2.3.4 超聲時間對提取效果的影響 從圖6可以看出，超聲時間在10～0min，隨著超聲時間的增加，皂苷提取率也在增加，超聲時間達到30min時，皂苷提取率達到最大值。之后隨著超聲時間的增加，皂苷提取率反而降低。因此，超聲時間以30min最佳[9]。

2.3.5 超聲功率對提取效果的影響 從圖7可以看出，超聲功率在40～80W，隨著超聲功率的增加，皂苷的提取率也在增加，當功率達到60W時，皂苷提取率達到了最大值，之后隨著超聲功率的增加而降低。因此，鐵棍山藥的皂苷提取，最佳超聲功率為60W。

2.4 正交試驗結果 從表2可以看出，以薯蕷皂苷提取率為考察指標時，超聲提取各參數影響程度，從大到小依次為：A>B>C>D。最佳超聲提取參數為A1B3C2D2。

2.5 驗證試驗 在最優超聲提取條件下（料液比1∶10，乙醇體積分數80%，超聲功率60W，超聲溫度50℃，超聲時間30min），準確量取樣品溶液0.1mL，同樣操作，平行3次，測得鐵棍山藥中薯蕷皂苷提取率為0.0918%。這比正交試驗結果中的較優組0.0896略高。因此，可以認為正交試驗得出的最佳提取參數是可靠的。

3 結論與討論

采用薯蕷皂苷標準品選取其最大吸收波長，并求解回歸方程。通過單因素試驗，考察超聲提取各因素對鐵棍山藥中薯蕷皂苷提取率的影響。在單因素試驗結果基礎上，通過正交試驗優化超聲提取參數。鐵棍山藥中薯蕷皂苷最佳提取工藝參數為料液比1∶10，乙醇體積分數80%，超聲功率60W，超聲溫度50℃，超聲時間30min。各因素對提取率的影響主次順序為料液比>乙醇體積分數>超聲功率>超聲溫度。驗證試驗證明試驗取得的最佳提取工藝參數可靠。本次試驗優選出的超聲提取工藝參數穩定可行，簡單快捷，重現性好，可用于薯蕷皂苷的快速提取。

參考文獻

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[9]謝晶，劉麗宅.響應面法優化超聲輔助提取山藥皂苷的工藝研究[J].糧食加工，2016，41（5）：34-38.

（責編：張宏民）