超聲波法提取西洋參莖葉中人參皂苷Re工藝的優(yōu)化

摘要：以甲醇為提取溶劑，采用超聲波法從西洋參（Panax quinquefolium L.）莖葉中提取人參皂苷Re，通過高效液相色譜法測定人參皂苷Re含量，設(shè)計單因素試驗和正交試驗考察超聲波頻率、超聲波時間、提取溫度和料液比對人參皂苷Re含量的影響，優(yōu)化提取工藝條件。結(jié)果表明，各因素對西洋參莖葉中人參皂苷Re提取率的影響由大到小依次為提取溫度、料液比、超聲波時間、超聲波頻率。優(yōu)化的提取條件為超聲波時間60 min、提取溫度45 ℃、超聲波頻率45 kHz、料液比m西洋參∶V甲醇=1∶20（g/mL）。

關(guān)鍵詞：超聲波法；提取；西洋參（Panax quinquefolium L.）；人參皂苷Re；高效液相色譜

中圖分類號：S567.5+3；R284.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）13-3137-03

西洋參（Panax quinquefolium L.）是五加科人參屬多年生宿根草本植物，其根是滋補強壯的名貴中藥，性寒，味甘微苦，具有補氣養(yǎng)陰、清熱生津之功效，通常用于氣虛陰虧、咳喘痰血、虛熱煩倦、口燥咽干等癥[1]。中國從20世紀(jì)80年代開始引種西洋參，現(xiàn)已大規(guī)模種植并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[2]。人參皂苷（Ginsenoside）是西洋參的次級代謝產(chǎn)物，屬于四環(huán)三萜皂苷類化合物，是其主要藥效成分之一，多積累于西洋參根的韌皮部和周皮以及葉中[3]。國內(nèi)外對西洋參根中人參皂苷含量及生理活性的研究很多，發(fā)現(xiàn)人參皂苷Re在西洋參莖葉中的含量最高，其具有抑制腫瘤細胞增殖、保護神經(jīng)的作用，是西洋參的主要生物活性成分之一，與人參皂苷Rg1和Rb1等均是西洋參的定量指標(biāo)[1，4-10]。超聲波法具有高效、快速等優(yōu)點，在天然產(chǎn)物有效成分的提取中被廣泛應(yīng)用[11，12]。本研究采用超聲波法從西洋參莖葉中提取人參皂苷Re，通過高效液相色譜法（HPLC）測定其含量[13-15]，并在單因素試驗的基礎(chǔ)上采用正交試驗優(yōu)化提取工藝條件，以期為西洋參莖葉中人參皂苷Re的提取及利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

西洋參莖葉采自陜西省留壩縣佳仕森中藥綜合開發(fā)有限公司西洋參種植基地，干燥后粉碎成80目的西洋參莖葉粉末備用。人參皂苷Re標(biāo)準(zhǔn)品為上海同田生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品，純度98%，批號08072121。主要試劑乙腈為色譜純，甲醇和磷酸等均為國產(chǎn)分析純。主要儀器包括高效液相色譜儀（美國安捷倫1200系列）、KQ-700VDE型三頻數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）等。

1.2 方法

1.2.1 超聲波法提取人參皂苷Re 稱取2.000 0 g干燥的西洋參莖葉粉末，置于50 mL錐形瓶中，加入80%（體積分數(shù)，下同）的甲醇20 mL，在超聲波清洗器中45 kHz下提取40 min，2 000 r/min離心分離5 min，取上清液，重復(fù)提取3次，合并提取液，用80%的甲醇定容至100 mL，得人參皂苷Re提取液。

1.2.2 超聲波時間的測定 精確稱取人參皂苷Re標(biāo)準(zhǔn)品用80%的甲醇配制成濃度為7 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)品溶液，分別取5、10、15、20 μL標(biāo)準(zhǔn)品溶液，用80%的甲醇補足至20 μL作為供試液。采用高效液相色譜法對供試液進行測定。色譜條件為：ZORBAX SB-C18色譜柱（4.6 mm× 250 mm，5 μm），柱溫35 ℃，檢測波長203 nm，流動相為0.05%磷酸水溶液-乙腈（體積比80∶20），流速1.0 mL/min，進樣量20 μL。根據(jù)供試品溶液的液相色譜圖求得人參皂苷Re濃度（x//mg/mL）對其峰面積（y）的線性回歸方程為y=127.11x+949.18，r=0.998 6。同法測定并計算提取液中人參皂苷Re的濃度。人參皂苷Re對照品及提取樣品液的液相色譜圖分別見圖1和圖2。

人參皂苷Re提取率=提取液中人參皂苷Re濃度×提取液體積/西洋參莖葉粉末質(zhì)量×100%

1.2.3 單因素試驗 設(shè)置單因素試驗分別考察超聲波法提取西洋參莖葉粉末中人參皂苷Re時超聲波時間、提取溫度、超聲波頻率和料液比（m西洋參∶V甲醇，g/mL，下同）對人參皂苷Re提取率的影響。①超聲波時間。提取溫度45 ℃、料液比1∶10、超聲波頻率為45 kHz，超聲波時間分別為20、40、60 min。②提取溫度。超聲波時間40 min、料液比1∶10、超聲波頻率45 kHz，提取溫度分別為30、45、60 ℃。③超聲波頻率。超聲波時間40 min、提取溫度45 ℃、料液比1∶10，超聲波頻率分別為45、80、100 kHz。④料液比。超聲波時間40 min、提取溫度45 ℃、超聲波頻率45 kHz，料液比分別為1∶10、1∶15、1∶20。

1.2.4 正交試驗 設(shè)置四因素三水平正交試驗考察超聲波時間、提取溫度、超聲波頻率和料液比對人參皂苷Re提取率的影響，優(yōu)化超聲波法提取西洋參莖葉粉末中人參皂苷Re的工藝條件。正交試驗因素與水平見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 超聲波時間對人參皂苷Re提取率的影響 在提取溫度40 ℃、料液比1∶10、超聲波頻率45 kHz條件下提取西洋參莖葉粉末中的人參皂苷Re，不同超聲波時間對人參皂苷Re提取率的影響見圖3。從圖3可以看出，在試驗范圍內(nèi)隨著超聲波時間的延長，人參皂苷Re的提取率呈升高趨勢，超聲波時間為20、40、60 min時人參皂苷Re提取率分別為2.39%、2.46%、2.56%，可見在一定范圍內(nèi)延長超聲波時間有利于原料西洋參莖葉粉末中人參皂苷Re的溶出。

2.1.2 提取溫度對人參皂苷Re提取率的影響 在超聲波時間40 min、料液比1∶10、超聲波頻率45 kHz的條件下，提取溫度對西洋參莖葉粉末中人參皂苷Re提取率的影響見圖4。從圖4可以看出，人參皂苷Re的提取率隨提取溫度的升高呈先升高后降低的變化趨勢，提取溫度為45 ℃時提取率最高。這可能是因為溫度過低時人參皂苷Re向溶液中擴散的速度較慢，而溫度過高會導(dǎo)致部分人參皂苷Re分解，從而使提取率下降。

2.1.3 超聲波頻率對人參皂苷Re提取率的影響 超聲波時間40 min、提取溫度45 ℃、料液比1∶10時，超聲波頻率對西洋參莖葉粉末中人參皂苷Re提取率的影響見圖5。從圖5可以看出，在試驗范圍內(nèi)人參皂苷Re的提取率隨超聲波頻率的增大呈降低趨勢，超聲波頻率為45 kHz時人參皂苷Re的提取率最高，可能是超聲波頻率過高導(dǎo)致了人參皂苷Re分子的降解。

2.1.4 料液比對人參皂苷Re提取率的影響 在超聲波時間40 min、提取溫度45 ℃、超聲波頻率45 kHz的條件下，不同料液比對人參皂苷Re提取率的影響見圖6。從圖6可以看出，在試驗范圍內(nèi)人參皂苷Re的提取率隨溶劑用量的增加呈升高趨勢，料液比為1∶20時提取率最高，料液比過低，溶劑用量偏少，原料和溶劑間的濃度差小，不利于原料中人參皂苷Re的充分溶出。

2.2 正交試驗結(jié)果

超聲波法提取西洋參莖葉粉末中人參皂苷Re的正交試驗結(jié)果見表2。由表2可知，4個因素中提取溫度對人參皂苷Re提取率的影響最大，其次是料液比，再次是超聲波時間，超聲波頻率的影響最小。最佳提取條件組合為A3B2C1D3，即超聲波時間60 min、提取溫度45 ℃、超聲波頻率45 kHz、料液比1∶20，此條件下所得人參皂苷Re的提取率為2.77%，高于其他正交試驗組合的結(jié)果。

3 小結(jié)與討論

西洋參莖葉中人參皂苷Re含量較高，而莖葉資源相對價廉且豐富，可以作為人參皂苷Re的重要來源。本研究以甲醇作提取溶劑，采用超聲波法提取西洋參莖葉中的人參皂苷Re，并采用高效液相色譜法測定人參皂苷Re的含量。正交試驗結(jié)果表明，各因素對西洋參莖葉中人參皂苷Re提取率的影響由大到小依次為提取溫度、料液比、超聲波時間、超聲波頻率。優(yōu)化的提取工藝條件為超聲波時間60 min、提取溫度45 ℃、超聲波頻率45 kHz、料液比1∶20。超聲波法從西洋參莖葉粉末中提取人參皂苷Re，提取溫度低、操作簡單、耗時短、提取效率較高，利于實際生產(chǎn)上降低能耗、節(jié)約生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率。而且目前國內(nèi)大型超聲提取設(shè)備已經(jīng)研發(fā)成功并開始推廣，對于超聲波提取工藝的研究將更為深入。

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