馬鈴薯莖、葉中茄尼醇皂化研究

王秉鵬，肖慶紅，郭 玫，黃新異，吳焜玥，邸多隆*

(1.甘肅中醫(yī)藥大學藥學院，甘肅省高校中(藏)藥化學與質(zhì)量研究省級重點實驗室，甘肅蘭州 730000；2.中國科學院蘭州化學物理研究所，中科院西北特色植物資源化學重點實驗室，甘肅省天然藥物重點實驗室，甘肅蘭州 730000；3.寧夏自治區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)辦公室，寧夏銀川 750011)

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馬鈴薯莖、葉中茄尼醇皂化研究

王秉鵬1,2，肖慶紅3，郭 玫1*，黃新異2，吳焜玥3，邸多隆2*

(1.甘肅中醫(yī)藥大學藥學院，甘肅省高校中(藏)藥化學與質(zhì)量研究省級重點實驗室，甘肅蘭州 730000；2.中國科學院蘭州化學物理研究所，中科院西北特色植物資源化學重點實驗室，甘肅省天然藥物重點實驗室，甘肅蘭州 730000；3.寧夏自治區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)辦公室，寧夏銀川 750011)

摘要[目的] 建立一種用NaOH皂化馬鈴薯莖、葉中茄尼醇的方法，并考察濃度、溫度、時間等因素對皂化的影響。[方法] 采用加熱回流提取法從馬鈴薯莖、葉中提取得到茄尼醇濃縮液，再用NaOH對茄尼醇酯進行皂化，得到更多游離茄尼醇。[結(jié)果] NaOH皂化的條件為NaOH濃度0.75 mol/L、皂化時間0.5 h、皂化溫度40 ℃，經(jīng)皂化后可使溶液中茄尼醇含量增加37%。[結(jié)論] 該方法操作簡便、合理，可行性強，有利于提高茄尼醇含量。

關(guān)鍵詞NaOH；馬鈴薯莖、葉；茄尼醇；皂化

茄尼醇(Solanesol)為一種不飽和的聚異戊二烯醇，屬于四倍半帖烯醇，分子式為C45H74O，分子量為631.08[1]。純品為蠟狀白色固體，或略帶淡黃色，熔點為42 ℃，無旋光性，易溶于乙酸乙酯、石油醚、甲醇、乙醇等有機溶劑，不溶于水[2]。由于茄其醇本身含有非共軛雙鍵，能非常強烈地吸收自由基，不僅本身具有消炎、抗菌、補血和抗癌活性，且是合成抗?jié)?、抗心血管疾病、抗癌等藥物的中間體，如維生素K、輔酶Q10和抗癌藥SBD[3-6]，在歐美醫(yī)藥行業(yè)受到廣大重視，需求量逐步增加，因此其具有很高的醫(yī)療和商業(yè)價值[7-8]。茄尼醇廣泛存在于哺乳動物的肝、腎等臟器和高等植物中，尤其在煙葉和馬鈴薯、茄等茄科植物分布較廣，含量也居多[9]。國外研究人員對茄尼醇研究較早，早在1956年，Rowland等[10]首次從烤煙中提取分離出茄尼醇，其后Erickson等[11]對其分子結(jié)構(gòu)進行鑒定。20世紀80年代，日本學者從煙葉中提取分離出茄尼醇，并對其精制和半工業(yè)化合成輔酶Q10，由此申請了這2項專利并壟斷市場[12-13]。在國內(nèi)對于茄尼醇的研究也集中在對煙草的提取和純化，有關(guān)精制研究也多停留在實驗室階段[14-20]，雖然也有用煙草工業(yè)化生產(chǎn)茄尼醇純品，但由于目前生產(chǎn)卷煙的技術(shù)日益完善，煙草的利用率也越來越高，導致提取茄尼醇的煙草資源日趨匱乏，再加上國家對煙草的強制管控[21]，使得應用煙草生產(chǎn)茄尼醇成本更加高昂，因此研究從馬鈴薯莖、葉中提取分離茄尼醇具有十分重要的意義。

我國是馬鈴薯種植大國，馬鈴薯莖、葉除少部分作為青貯飼料使用外，大部分多以就地翻埋于地下的方式處理，有的直接廢棄，使“資源”成為一種“污染源”，不僅浪費資源，還對水資源造成一定的污染，另外其莖、葉所攜帶的植物病毒在土壤中無法降解，復種時又對新的馬鈴薯植株造成侵害[22]，嚴重減產(chǎn)欠收，不利于農(nóng)民經(jīng)濟發(fā)展，因此研究有效利用廢棄馬鈴薯莖、葉勢在必行。以馬鈴薯莖、葉為原料生產(chǎn)茄尼醇是將馬鈴薯莖、葉資源化利用的重要途徑，茄尼醇在馬鈴薯莖葉中除以游離形式存在外，還有部分以茄尼醇酯形式存在[23]。該研究以寧夏種植馬鈴薯所廢棄的莖、葉為研究對象，以95%乙醇提取濃縮后再加入含不同濃度NaOH的80%乙醇溶液對其進行皂化，通過皂化反應將植物中含有的茄尼醇酯水解為游離茄尼醇，提高馬鈴薯莖、葉提取物中游離茄尼醇含量，為后期的茄尼醇純化和精制提供原料。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1試驗設(shè)備。Agilent1260型高效液相色譜儀(Agilent Technologies,USA)，包括G1311A 四元泵、G1315D DAD檢測器、G1322B手動進樣器。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(鞏義市英峪予華儀器廠)，電熱套(河南豫華儀器有限公司)，真空干燥箱(鞏義市英峪予華儀器廠)，電子天平(BT224S分析天平 Sartorius公司)，多功能水浴恒溫振蕩器(江蘇正基儀器有限公司)。

1.1.2試驗試劑。NaOH(AR，煙臺市雙雙化工有限公司)，95%乙醇(AR，天津利華隆博醫(yī)藥化學有限公司)，無水乙醇、甲醇(GR，江蘇漢邦科技有限公司)，茄尼醇對照品(批號20140219，純度≥97%，上海士峰生物科技有限責任公司)。

1.1.3試驗材料。廢棄馬鈴薯莖、葉(產(chǎn)地：寧夏固原)。

1.2方法

1.2.1色譜分析條件。C18液相色譜柱(spherisorb，250 mm×4.6 mm)；柱溫為30 ℃；流動相為甲醇∶乙醇(25∶75，V/V)；檢測波長210 nm；流速為1 mL/min。

1.2.2樣品溶液的制備。將廢棄馬鈴薯莖、葉去除主莖后，側(cè)莖剪切成1 cm左右的小段，置于40 ℃恒溫干燥箱干燥4 h后，均勻稱取馬鈴薯莖、葉2 kg，加入10倍量95%乙醇分3批提取，分別提取2次，每次1.5 h；提取完成后合并提取液于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中濃縮(40 ℃，≥0.07 MPa)至800 mL，貯藏于4 ℃冰箱中備用。

1.2.3對照品溶液的制備。精密稱取茄尼醇對照品4.5 mg，加甲醇溶解并定容于50 mL容量瓶中即得。

1.2.4茄尼醇皂化工藝研究。

1.2.4.1不同濃度NaOH對茄尼醇皂化的影響。用80%乙醇分別溶解配置0.25、0.50、0.75、1.00、1.25 mol/L不同濃度的NaOH乙醇溶液，分別量取10 mL 5種不同濃度的NaOH醇溶液于錐形瓶中，再分別加入10 mL馬鈴薯莖、葉提取濃縮液于室溫下振搖皂化2 h后，測定溶液中茄尼醇含量。

1.2.4.2皂化時間對茄尼醇皂化的影響。量取10 mL馬鈴薯莖、葉濃縮液加含0.75 mol/L NaOH的80%乙醇溶液10 mL于錐形瓶中，在40 ℃下振搖皂化，以0.25 h為測定起點測定溶液中茄尼醇含量，0.5 h后以0.5 h為時間間隔測定溶液中茄尼醇含量，1.5 h后將溶液靜置過夜，12 h后再次測定溶液中茄尼醇含量，考察長時間皂化對茄尼醇含量的影響。

1.2.4.3皂化溫度對茄尼醇皂化的影響。量取10 mL馬鈴薯莖、葉濃縮液加10 mL含0.75 mol/L NaOH的80%乙醇溶液于錐形瓶中，分別在25、30、40、50、60、70 ℃不同溫度條件下振搖皂化0.5 h，測定其茄尼醇含量。

2結(jié)果與分析

2.1不同濃度NaOH對茄尼醇皂化的影響從圖1可以看出，隨著NaOH濃度的增大，茄尼醇含量也逐漸升高，當NaOH濃度達0.75 mol/L以后，茄尼醇含量基本保持一致，說明0.75 mol/L NaOH皂化時提取物中茄尼醇酯已經(jīng)反應完全，繼續(xù)提高NaOH溶液濃度不能繼續(xù)提高反應效率，且由于茄尼醇性質(zhì)不穩(wěn)定，在過酸或過堿的溶液中容易分解，反而會使茄尼醇含量降低，故確定用濃度為0.75 mol/L NaOH對茄尼醇酯皂化，既能增加茄尼醇含量，又不浪費試劑，還能保證茄尼醇的穩(wěn)定性。

圖1　不同濃度NaOH對茄尼醇皂化的影響Fig.1　Effects of different NaOH concentrations on the saponification of solanesol

2.2皂化時間對茄尼醇皂化的影響從圖2可以看出，皂化剛開始時茄尼醇含量隨著時間的延長而不斷升高，但在0.5 h后溶液中茄尼醇含量變化基本保持穩(wěn)定；將溶液靜置12 h后測定茄尼醇含量，茄尼醇含量有所降低，但降低幅度不大，其原因可能是茄尼醇結(jié)構(gòu)本身不穩(wěn)定，易分解，增長皂化時間，有部分茄尼醇與NaOH反應發(fā)生了降解。從圖2可得出，0.75 mol/L NaOH對茄尼醇酯的皂化在0.5 h內(nèi)就可以完成，故將皂化時間定為0.5 h。

圖2　皂化時間對茄尼醇皂化的影響Fig.2　Effects of saponification time on the saponification of solanesol

圖3　皂化溫度對茄尼醇皂化的影響Fig.3　Effects of saponification temperature on the saponification of solanesol

2.3皂化溫度對茄尼醇皂化的影響從圖3可以看出，在溫度逐漸升高的過程中，茄尼醇含量也逐漸升高，當溫度為40 ℃時，茄尼醇含量達最大值，其后茄尼醇含量逐漸降低，雖然在60 ℃時也有所回升，但整體低于40 ℃時的數(shù)值，可能原因茄尼醇酯在NaOH存在的條件下分解為醇和有機酸的

反應是一個吸熱反應，加熱有助于反應正向進行，但茄尼醇分子不穩(wěn)定，溫度升高后，茄尼醇容易分解，皂化溫度過高茄尼醇含量降低，故將茄尼醇的皂化溫度定為40 ℃。

3結(jié)論

該研究采用加熱回流提取法從馬鈴薯莖、葉中提取得到茄尼醇濃縮液，再用NaOH對茄尼醇酯進行皂化，考察濃度、溫度、時間等因素對皂化的影響。結(jié)果表明，NaOH皂化的最佳條件為NaOH濃度0.75 mol/L、皂化時間0.5 h、皂化溫度40 ℃，在此條件下可以將馬鈴薯莖、葉提取物中茄尼醇酯快速、高效地水解為游離茄尼醇，經(jīng)皂化后可使溶液中茄尼醇含量增加37%。該研究中優(yōu)化的皂化條件簡單可靠、快速、成本低廉，在實驗室和工業(yè)生產(chǎn)中容易實現(xiàn)，操作條件容易控制，具有極大的推廣意義。

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Saponification Reaction of Solanesol in Potato Stems and Leaves

WANG Bing-peng1,2,XIAO Qing-hong3,GUO Mei1*,DI Dou-long2*et al

(1.Key Laboratory of Chemistry and Quality for Traditional Chinese Medicines of the College of Gansu Province,Department of Pharmacy,Gansu University of Medicine,Lanzhou,Gansu 730000; 2.Key Laboratory of Chemistry of Northwestern Plant Resources and Key Laboratory for Natural Medicine of Gansu Province,Lanzhou Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences,Lanzhou,Gansu 730000; 3.Comprehensive Development Office of Agriculture in Ningxia Autonomous Region,Yinchuan,Ningxia 750011)

Abstract[Objective] To establish a method for solanesol detection in potato stems and leaves by NaOH saponification,and to investigate the effects of concentration,temperature,time and factor on saponification.[Method] Concentrated solution of solanesol was extracted from the potato stems and leaves by heated reflux extraction.Then,saponification of solanesol was carried out by NaOH,so as to obtain more free solanesols.[Result] The conditions for NaOH saponification were as follows：0.75 mol/L NaOH; 0.5 h saponification time; 40 ℃ saponification temperature.After saponification,the solanesol content enhanced by 37% in the solution.[Conclusion] This method is simple,reasonable and practicable,which is beneficial to increase the content of solanesol.

Key wordsNaOH; Potato stem and leaf; Solanesol; Saponification

基金項目2015年寧夏農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)科技推廣項目(NTKJ2015-06-03)。

作者簡介王秉鵬(1988-)，男，甘肅張掖人，碩士研究生，研究方向：中藥有效成分與質(zhì)量標準。*通訊作者，郭玫，教授，碩士，博士生導師，從事中藥有效成分與質(zhì)量標準研究；邸多隆，研究員，博士，博士生導師，從事基于傳統(tǒng)中藥功效的藥物分子發(fā)現(xiàn)研究。

收稿日期2016-02-26

中圖分類號S 532

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)08-132-02