超聲波輔助提取茄子皂甙的工藝研究

劉丹，姬曉靈，丁亞亞，楊偉，吳濤，段永強(qiáng)

（寧夏醫(yī)科大學(xué)檢驗(yàn)學(xué)院，寧夏銀川750001）

超聲波輔助提取茄子皂甙的工藝研究

劉丹，姬曉靈*，丁亞亞，楊偉，吳濤，段永強(qiáng)

（寧夏醫(yī)科大學(xué)檢驗(yàn)學(xué)院，寧夏銀川750001）

采用超聲波輔助提取茄子中皂甙，通過(guò)正交試驗(yàn)，考察提取溫度、提取時(shí)間、乙醇濃度、料液比及提取功率對(duì)茄子總皂甙提取的影響；以齊墩果酸為對(duì)照，香草醛-冰醋酸為顯色劑，用可見(jiàn)分光光度法測(cè)定茄子總皂甙的含量。結(jié)果：利用正交試驗(yàn)確定茄子中皂甙的最佳提取條件，即浸提溫度為50℃，超聲時(shí)間為20min，超聲功率為80W，乙醇體濃度為70%，料液比為1∶20（g/mL）；在最佳條件下茄子中皂甙提取率為1.579 6mg/g。優(yōu)化了用超聲波儀提取茄子中的皂甙方法，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用茄子皂甙提供參考依據(jù)。

茄子；皂甙；超聲波；提??；正交試驗(yàn)

皂甙是天然產(chǎn)物中一類重要的化學(xué)成分，主要存在于單子葉植物百合科的絲蘭屬和知母屬，在雙子葉植物中也有發(fā)現(xiàn)，如豆科、玄參科、茄科等。研究表明，皂甙具有多種藥理活性，如，抗腫瘤，抗真菌，抗炎、抗氧化、防止心血管疾病，降血糖和免疫調(diào)節(jié)，降低膽固醇等[1-2]。茄子是常見(jiàn)的大眾化的蔬菜，不僅味道好，營(yíng)養(yǎng)豐富，還含有皂甙類、蛋白質(zhì)、糖類、脂肪、鈣、磷、鐵及維生素A、B、C、P等。常吃茄子可預(yù)防高血壓引起的腦溢血和糖尿病引起的視網(wǎng)膜出血，是心血管病人的食療佳品，特別是對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化，高血壓，冠心病和壞血病患者非常有益，有輔助治療作用。茄子中的皂甙對(duì)降低膽固醇功效明顯[3]。目前，茄子皂甙的提取工藝以及組成、結(jié)構(gòu)等均未被深入研究。因此，本研究采用超聲波輔助提取茄子中皂甙，探討影響其提取的各因素作用，確定最佳提取條件，為進(jìn)一步研究茄子皂甙提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1材料與方法

1.1 材料與試劑

茄子購(gòu)買自銀川市新華百貨連鎖超市，去皮、切片于避光處陰干。

齊墩果酸對(duì)照品（中國(guó)藥品生物制品鑒定所）；香草醛；無(wú)水乙醇、高氯酸、冰乙酸、甲醇均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

PL602—S型電子天平：梅特勒—托利多儀器上海有限公司；SHB—Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；AISITE FW100型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：天津市泰期特儀器有限公司；KQ—100DE型數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；小型三用水浴箱：北京市醫(yī)療設(shè)備總廠；VIS—7220N型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海曉光儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 材料預(yù)處理

將避光陰干的茄片在55℃恒溫烘干箱中烘干至恒重，用粉碎機(jī)粉碎過(guò)40目/篩，得茄子粉末，備用。

1.3.2 茄子皂甙的提取工藝

1.3.2.1 茄子皂甙的提取流程[4]

茄子粉→加入乙醇溶液→置于超聲波提取器中→按設(shè)定的超聲波功率、時(shí)間、溫度進(jìn)行提取→抽濾→濾液定容→顯色→測(cè)定吸光度值。

1.3.2.2 齊墩果酸對(duì)照品的配制

準(zhǔn)確稱取齊墩果酸11.2mg，置于50mL容量瓶中，加入甲醇溶解并定容至刻度，搖勻，制得齊墩果酸對(duì)照品濃度為0.224mg/mL。

1.3.2.3 茄子皂甙最大吸收波長(zhǎng)的選擇

準(zhǔn)確稱取0.5 g茄粉，用20mL 50%乙醇溶液溶解，采用超聲儀在溫度為30℃，時(shí)間為30min，功率為50W下進(jìn)行超聲提取，后抽濾、定容。取樣0.1mL于具塞試管中，加入0.2mL 5%的香草醛—冰醋酸溶液、0.8mL高氯酸，蓋塞，混勻，置60℃恒溫水浴箱顯色15min，取出置冰水浴冷卻至室溫，加5mL冰醋酸搖勻，靜置20min。以試劑空白做參比，用分光光度計(jì)于波長(zhǎng)400nm～700nm處進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，在410nm處有最大吸收峰。因此選擇410 nm為茄子皂甙的測(cè)定波長(zhǎng)。

1.3.2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確吸取濃度為0.224mg/mL的齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)溶液各1 000、1 200、1 600、1 800μL置于具塞試管中，于70℃水浴箱中揮干溶劑1 h，再分別加入0.2mL 5%的香草醛—冰醋酸溶液、0.8mL高氯酸，蓋塞，混勻，置70℃恒溫水浴箱顯色15min，取出立即冰水浴冷卻至室溫，加5mL冰醋酸搖勻，靜置20min。以試劑空白做參比，在410 nm下測(cè)定其吸光度值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[5-6]，結(jié)果見(jiàn)圖1。

該標(biāo)準(zhǔn)曲線的方程為A=4.05×10-4Χ-0.052 r= 0.999 5。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

圖1 齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of O leanolic Acid

在茄子皂甙提取過(guò)程中，影響提取液中皂甙含量的因素很多，經(jīng)初步試驗(yàn)選定為超聲提取溫度、超聲提取時(shí)間、超聲提取功率、乙醇的濃度、料液比作為主要影響因素，以提取液中皂甙的含量為指標(biāo)，進(jìn)行單因素試驗(yàn)[7-8]。

1.3.3.1 最佳乙醇濃度的選擇

準(zhǔn)確稱取0.5g茄粉，分別溶于12.5mL30%、40%、50%、60%、70%、80%的乙醇溶液中，超聲溫度為60℃，時(shí)間為30min，功率為50W進(jìn)行超聲提取，抽濾后量得濾液體積，取其中5mL分別用30%、40%、50%、60%、70%、80%的乙醇溶液定容至10mL，取其中0.1mL于具塞試管中在70℃恒溫水浴箱中揮干溶劑1 h，加入0.2mL 5%的香草醛—冰醋酸溶液、0.8mL高氯酸，蓋塞，混勻，置70℃恒溫水浴箱顯色15min，取出置冰水浴冷卻至室溫，加5mL冰醋酸搖勻，靜止20min。以試劑空白做參比，在410 nm處測(cè)定吸光度值。

1.3.3.2 最佳超聲時(shí)間的選擇

準(zhǔn)確稱取0.2 g茄粉，溶于4mL 50%乙醇溶液中，超聲溫度為30℃，功率為50W，超聲時(shí)間分別為10、20、30、40、50、60 min進(jìn)行超聲提取，抽濾后步驟同上。量得濾液體積，用50%乙醇定容至5 mL，取其中0.1mL于具塞試管中在60℃恒溫水浴箱中揮干溶劑1 h，其后步驟同上。

1.3.3.3 最佳料液比的選擇

準(zhǔn)確稱取0.5 g茄子粉，分別溶于5、7.5、10、12.5、15 mL 60%乙醇溶液中，超聲溫度為60℃，時(shí)間為30 min，功率分別為50W進(jìn)行超聲提取，抽濾后量得濾液體積，并定容至15mL，取樣0.1mL于具塞試管中在70℃恒溫水浴箱中揮干溶劑1 h，其后步驟同上。

1.3.3.4 最佳超聲功率的選擇

準(zhǔn)確稱取0.5 g茄粉，分別溶于12.5mL 60%乙醇溶液中，超聲溫度為60℃，時(shí)間為30min，功率分別為40、50、60、70、80、90W進(jìn)行超聲提取，抽濾后量得濾液體積，并定容至20mL，取其中0.1mL于具塞試管中在70℃恒溫水浴箱中揮干溶劑1 h，其后步驟同上。

1.3.3.5 最佳超聲溫度的選擇

準(zhǔn)確稱取0.5 g茄粉，分別溶于12.5mL 70%乙醇溶液中，超聲時(shí)間為30min，功率分別為50W，超聲溫度分別為30、40、50、60、70、80℃進(jìn)行超聲提取，抽濾后量得濾液體積，取其中5mL，用70%乙醇定容至10mL，取其中0.1mL于具塞試管中在70℃恒溫水浴箱中揮干溶劑1 h，其后步驟同上。

2結(jié)果與分析

2.1 茄子中皂甙提取最佳工藝參數(shù)的確定

2.1.1 不同乙醇濃度對(duì)茄子皂甙提取的影響

按照茄子皂甙提取流程，在其它條件不變的條件下，考察乙醇濃度對(duì)皂甙提取的影響。結(jié)果如圖2。

圖2 乙醇濃度對(duì)吸光度的影響Fig.2 Relationship between absorption and alcoholconcentration

由圖2可以看出，乙醇濃度對(duì)茄子皂甙的吸光度值是有一定影響的，當(dāng)乙醇濃度增加時(shí)，皂甙的吸光度值也會(huì)隨之增加，當(dāng)乙醇濃度為70%時(shí)提取率達(dá)到最大值。再增大乙醇的濃度，吸光度值反而會(huì)下降。

2.1.2 不同超聲時(shí)間對(duì)茄子皂甙提取的影響

按照茄子皂甙提取流程，在其它條件不變的條件下，考察超聲時(shí)間對(duì)茄子皂甙提取的影響。結(jié)果如圖3。

圖3 超聲時(shí)間對(duì)吸光度的影響Fig.3 Relationship between absorption and ultrasonic extracting tim e

由圖3可知，隨著超聲波輻射時(shí)間的延長(zhǎng)，超聲時(shí)間為30min時(shí)，茄子皂甙吸光度值最大。當(dāng)超聲波時(shí)間超過(guò)30min后，隨著超聲波輻射時(shí)間的延長(zhǎng)，茄子皂甙吸光度值開(kāi)始下降，可能是由于超聲波作用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致茄子皂甙的分解、破壞所致。

2.1.3 不同液料比對(duì)茄子皂甙提取的影響

按照茄子皂甙提取流程，在其它條件不變的條件下，考察料液比（g/mL）對(duì)茄子皂甙提取的影響。結(jié)果如圖4。

圖4 料液比對(duì)吸光度的影響Fig.4 Relationship between absorption and ratio of material to liquid

由圖料液比對(duì)茄子皂甙吸光度值的影響可知，料液比為1∶25 g/mL時(shí)，茄子皂甙吸光度值最高。料液比低于1∶25 g/mL時(shí)，料液比增加，茄子皂甙吸光度值升高，當(dāng)料液比大于1∶25 g/mL時(shí)，茄子皂甙吸光度值開(kāi)始下降。

2.1.4 不同超聲波功率對(duì)茄子皂甙提取的影響

按照茄子皂甙提取流程，在其它條件不變的條件下，考察超聲波功率對(duì)茄子皂甙提取的影響。結(jié)果如圖5。

圖5 超聲功率對(duì)吸光度的影響Fig.5 Relationship between absorption and ultrasonic power

由圖5可知，在功率范圍40W～80W內(nèi)，隨著功率的提高茄子皂甙的吸光度值上升，功率為80W時(shí)茄子皂甙的吸光度值達(dá)到最高，功率在90W，皂甙的吸光度值開(kāi)始下降。這說(shuō)明在所選試驗(yàn)功率范圍內(nèi)，功率為80W時(shí)，超聲波與茄子相互作用的程度最大，茄子皂甙的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)導(dǎo)致在此功率下，最有利于提取。

2.1.5 不同超聲波溫度對(duì)茄子皂甙提取的影響

按照茄子皂甙提取流程，在其它條件不變的條件下，考察超聲溫度對(duì)皂甙提取的影響。結(jié)果如圖6。

圖6 超聲溫度對(duì)吸光度的影響Fig.6 Relationship between absorption and tem perature

由圖6可知，超聲波溫度小于40℃時(shí)，隨超聲波溫度的升高，茄子皂甙的吸光度值越大，當(dāng)溫度達(dá)40℃時(shí)，茄子皂甙的吸光度值最大。當(dāng)溫度高于40℃，可能是溫度越高，溶劑乙醇揮發(fā)的越快，導(dǎo)致茄粉溶解不徹底，從而不利于茄子皂甙提取，從而使其吸光度值下降。

2.2 L9（34）正交試驗(yàn)及結(jié)果

為了綜合考慮多因素對(duì)提取過(guò)程的影響，以單因素實(shí)驗(yàn)為依據(jù)采用3水平4因素正交試驗(yàn)對(duì)提取過(guò)程進(jìn)行研究[9]，對(duì)提取工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Table1 Factors and their levels for orthogonal test

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果確定影響茄子皂甙提取各因素的合理水平。L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果與極差分析Table2 Results of orthogonal test and range analysis

續(xù)表2正交試驗(yàn)結(jié)果與極差分析Table2 Results of orthogonal test and range analysis

通過(guò)比較R值的大小可以得出影響總皂甙提取因素的順序?yàn)椋毫弦罕取到釡囟取到釙r(shí)間〉超聲功率。其最佳條件是：A1B1C2D3，即在乙醇濃度為70%的條件下優(yōu)化提取工藝參數(shù)為：浸提溫度為50℃，超聲時(shí)間為20min，超聲功率為80W，料液比為1∶20g/mL。在此條件下，每0.5g茄粉中含有的皂甙量為1.5796mg。

3結(jié)論

1）通過(guò)正交試驗(yàn)確定了茄子皂甙最佳提取工藝條件為：浸提溫度為50℃，超聲時(shí)間為20min，超聲功率為80W，料液比為1∶20g/mL。此條件下提取茄子皂甙，得率為1.579 6mg/g。

2）以5%香草醛－冰醋酸溶液為顯色劑，采用紫外可見(jiàn)分光光度法測(cè)定茄子中的皂甙，所得回歸方程為Y=4.05×10-4Χ-0.052 r=0.999 5，測(cè)定結(jié)果可靠。

3）在保證最大限度地提高提取率的前提下，用乙醇作為溶劑而不用甲醇，是考慮到乙醇的安全性和廉價(jià)性。

[1]孫麒,巨勇.趙玉芬.具有生物活性的甾體皂苷[J].中草藥,2002,33 (3)：276-280

[2]馮國(guó)宣.抗癌植物資源與天然產(chǎn)物研究[J].湖北名族學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2001,19(3)：26-32

[3]金婷.皂甙的保健藥理作用與提取分離研究進(jìn)展[J].食品工程, 2008,3(1)：19-21

[4]劉英翠.運(yùn)用超聲法提高皂莢皂甙浸出率的研究[J].山西林業(yè)科技,2009,38(1)：18-20

[5]喬兆揚(yáng),曹慧,徐斐.豆?jié){中皂甙的提取及測(cè)定[J].食品工業(yè)科技, 2010,31(8)：258-264

[6]沈暉,趙叢叢,劉曾,等.分光光度法測(cè)定菊葉薯蕷總皂甙含量的研究[J].食品與發(fā)酵科技,2012,48(2)：104,106

[7]盛桂華,周泉城.瓜蔞皂甙的超聲波輔助提取工藝研究[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2008,39(3)：376-380

[8]張娜,陳錦屏,邵明飛.和田玉棗總皂甙水提取工藝研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)刊,2010,8(8)：62-65

[9]薛曉娟,陳曉青,李鈺.正交試驗(yàn)法優(yōu)選超聲提取知母皂甙的研究[J].天然產(chǎn)物研究開(kāi)發(fā),2007,19(2)：501-503,534

Ultrasonic Assisted Extraction of Saponins of Eggplant

LIUDan，JIXiao-ling*，DINGYa-ya，YANGWei，WUTao，DUANYong-qiang
（TheMedicalUnitersity ofNingxia，Yingchuan 750001，Ningxia，China）

To study extraction technology of saponin from eggplant.the ultrasonic assisted extraction of saponin from eggplant，through orthogonal test of extraction temperature，extraction time，inspect，ethanol concentration，liquid ratio and power extraction on eggplant saponins extraction effects；using oleanolic acid as the control，vanillin-acetic acid as chromogenic agent，with visible spectrophotometric determination of total saponins in eggplant content.using orthogonal test to determine the optimal conditions for the extraction of saponin from eggplant，namely the extraction temperature was50℃，ultrasound time as20min，ultrasonic power 80W，ethanol concentration is70%，solid-liquid ratio is1∶20；in thebestconditionsofeggplanton extraction rate of1.579 6mg/g.The optimization with ultrasonie instrument extraction eggplant of saponins method further development and utilization of eggplant saponins providea reference basis.

eggplant；sapon；ultrasonicwave；extrac

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.15.013

2013-03-04

寧夏醫(yī)科大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新性項(xiàng)目（XM 201010）

劉丹（1989—），女（漢），本科，研究方向：醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)。

*通信作者：姬曉靈（1960—），女（漢），教授，主要從事分析化學(xué)教學(xué)與科研工作。