無患子皂苷超聲輔助提取及洗滌性能研究

戚佳浩，任茹晨，朱新艷，孫 妍，祝旭飛，張凱龍

浙江萬里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院，浙江寧波，315100

無患子又叫木患子、油患子等，是無患子科無患子屬落葉喬木[1]。無患子果皮中含有豐富的皂苷，具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖、抗炎、殺蟲和滅螺等多種藥理活性，且具良好的去污、起泡效果，可用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、日用品和化妝品等行業(yè)[2-4]。

無患子在山區(qū)種植廣泛，長期以來僅少量作為藥用和洗滌，大量果實(shí)未開發(fā)利用，造成巨大浪費(fèi)和環(huán)境污染，深入研究開發(fā)無患子相關(guān)產(chǎn)品，提升無患子附加值[5-6]，有利于減少資源浪費(fèi)，變廢為寶，增加林農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入并改善環(huán)境。

水作為提取溶劑具有綠色、環(huán)保、成本低的優(yōu)勢[7-8]。超聲作用下溶劑產(chǎn)生強(qiáng)沖擊、微射流，可有效促進(jìn)被萃取組分固液傳質(zhì)，同時其強(qiáng)度適中、熱效應(yīng)低、可以有效保護(hù)提取產(chǎn)物中不穩(wěn)定化合物[9-10]。超聲輔助水浸提工藝兼具兩者優(yōu)勢，是天然產(chǎn)物活性組分提取的主要方法。

本研究建立了測定無患子皂苷的分光光度法，優(yōu)化無患子果皮皂苷超聲輔助水浸提條件，考察了不同因素對無患子皂苷表面張力的影響，進(jìn)行了初步洗滌實(shí)驗。旨在較為系統(tǒng)地研究無患子皂苷含量測定、提取、表面活性影響因素及洗滌能力，以期為寧波及周邊植物資源高效利用及開發(fā)提供新思路。

1 實(shí)驗部分

1.1 材料及儀器

實(shí)驗材料為野生成熟無患子果皮，無患子果實(shí)采集清洗干凈后，剝離果皮并烘干，粉碎后過篩收集，塑封保存待用。

齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)品、香蘭素、高氯酸、冰醋酸、無水乙醇、氯化鈣，均為國藥分析純試劑。

紫外-可見分光光度計(UV-3200，上海美譜達(dá))，磁力攪拌器(HS7，德國IKA)，超聲波清洗機(jī)(SB-3200，寧波新芝)，冷凍離心機(jī)(5810R，艾本德)，表面張力儀(DMPY-2C，南京南大萬和)。

1.2 實(shí)驗方法

1.2.1 分光光度法測定無患子皂苷

以齊墩果酸為對照，香蘭素-冰醋酸-高氯酸體系顯色[11]，在最大吸收波長處進(jìn)行測定，以吸光度A為縱坐標(biāo)，濃度c為橫坐標(biāo)，繪制齊墩果酸制標(biāo)準(zhǔn)曲線。計算方法的檢出限(3 s/k)，在高、中、低濃度水平測定方法精密度、穩(wěn)定性、加標(biāo)回收率。

1.2.2 超聲輔助無患子皂苷提取

準(zhǔn)確稱取干燥的無患子果皮樣品粉末0.5 g，超聲提取，柱層析凈化，分離液測定吸光度值，計算皂苷含量和提取率。提取率(%)=皂苷質(zhì)量/無患子質(zhì)量×100%。

通過控制變量法優(yōu)化提取條件，以提高皂苷提取率。

1.2.3 無患子皂苷表面張力及洗滌能力

使用最大泡壓法測定無患子皂苷表面張力，分別研究不同濃度、pH、溫度、硬度對表面張力的影響。

配制不同濃度的無患子提取液，投入藍(lán)墨水染色紗布，浸泡后用磁力攪拌器攪拌，觀察墨跡的清洗程度。

配制一定濃度的無患子提取液，投入甲基橙、羅丹明B、藍(lán)墨水染色紗布，浸泡后磁力攪拌器攪拌，觀察色塊清洗程度。

2 結(jié)果和討論

2.1 分光光度法測定無患子皂苷

無患子皂苷采用齊墩果酸對照法，分光光度法波長掃描顯示541 nm 為最大吸收波長。由齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)曲線可知，在5～35 μg/mL齊墩果酸的濃度與吸光度之間呈線性關(guān)系，擬合方程為A=0.020c-0.014，相關(guān)系數(shù)為0.999，線性良好，可以用于計算樣液中皂苷的濃度，檢出限為7.810-2μg/mL。

對8.0、17.0、25.0 μg/mL齊墩果酸溶液連續(xù)測定6次，RSD分別為1.11%、1.40%、0.90%，精密度良好。

對8.0、17.0、25.0 μg/mL齊墩果酸溶液每2小時測定1次，連續(xù)測定12小時，RSD分別為0.18%、0.28%、0.16%，日內(nèi)穩(wěn)定性良好。

對8.0、17.0、25.0 μg/mL齊墩果酸溶液每2小時測定一次，每天測定4次，連續(xù)測定3天，RSD分別為0.48%、0.59%、0.37%，日間穩(wěn)定性良好。

提取液背景濃度5.0 μg/mL，加標(biāo)8.0、17.0、25.0 μg/mL進(jìn)行回收率測試，結(jié)果如表1所示，加標(biāo)回收率分別為97.5%、98.2%、97.2%，RSD為0.22%、0.35%、0.26%。

表1 齊墩果酸加標(biāo)回收率(n=6)

2.2 無患子皂苷超聲輔助提取實(shí)驗條件的選擇

提取過程中，溫度、料液比、超聲時間和功率對無患子皂苷提取率均具有影響，采用單因素方法對提取率進(jìn)行優(yōu)化。

溫度對分子熱運(yùn)動影響較大，溫度越高分子運(yùn)動越激烈，擴(kuò)散的速度也越快，有助于皂苷遷移溶出。溫度過高時，活性成分遭到破壞，糖、果膠、蛋白等雜質(zhì)溶出量也會增加，皂苷提取率反而下降，溫度對提取率影響如圖1(a)所示，40 ℃為最佳溫度，提取率達(dá)到19.05%。

圖1 溫度(a)、料液比(b)、功率(c)和時間(d)對無患子皂苷提取影響因素

料液比是提取操作中重要因素，料液比太小提取不足，太大提取液后處理工作量大，必須優(yōu)化選擇合適的料液比。料液比對提取率影響如圖2(b)所示，在1∶40時提取率達(dá)到最大19.02%，料液比繼續(xù)增大，皂苷的提取率反而減少，可能是后期雜質(zhì)析超聲振蕩有助于提取物加速遷移溶出，功率對提取率影響如圖2(c)所示，100 W時提取率達(dá)到最大19.09%，超聲功率過高導(dǎo)致雜質(zhì)溶出量增多，皂苷也可能分解，導(dǎo)致皂苷提取率降低。

提取過程中遷移逐漸飽和，經(jīng)濟(jì)性方面考慮需要優(yōu)化選擇合適的提取時間。皂苷提取率與時間關(guān)系如圖2(d)所示， 40 min提取率達(dá)到最大19%。40 min后提取率下降，可能是其他雜質(zhì)組分增多、部分無患子皂苷分解所致。

綜上，超聲輔助水提無患子皂苷最佳條件為溫度40 ℃、料液比1∶40、超聲功率100 W， 40 min提取率為19%左右。

2.3 無患子皂苷表面張力及洗滌能力

無患子果皮中含有非離子表面活性物質(zhì)，具有良好的洗滌去污能力，可用于生產(chǎn)天然綠色洗滌劑，有助于無患子高附加值利用。在實(shí)際洗滌過程中，濃度、pH、水硬度、溫度對提取液表面活性均有一定影響[12]。

在常溫狀態(tài)下進(jìn)行了測試，表面張力隨濃度變化如圖2(a)所示，隨濃度增加，提取液表面張力略有降低，相比純水，無患子皂苷液有效降低了體系表面張力。表面張力隨pH變化如圖2(b)所示，在pH較大的變化范圍中，表面張力略有增加，變化范圍較小。表面張力隨水硬度變化如圖2(c)所示，隨溫度變化如圖2(d)所示，表面張力變化非常小。表面張力對pH、硬度、溫度表現(xiàn)出良好地穩(wěn)定性，表明無患子皂苷提取液具有廣泛的適用性，符合作為良好洗滌劑的性質(zhì)要求。

圖2 濃度(a)、pH(b)、水硬度(c)和溫度(d) 無患子皂苷表面張力影響

為了驗證無患子皂苷提取液實(shí)際洗滌去污能力，對染色紗布進(jìn)行洗滌實(shí)驗。不同濃度無患子皂苷提取液對藍(lán)墨水洗滌實(shí)驗如圖3所示，經(jīng)過相同時間攪拌洗滌后，紗布藍(lán)墨水斑點(diǎn)不同程度減褪，50、100 μg/mL比10 μg/mL色斑更淺，表明較高濃度洗滌能力更強(qiáng)，而高濃度時洗滌能力則較為接近。

圖3 不同濃度無患子皂苷液洗滌效果

50 μg/mL無患子皂苷液對不同染料洗滌效果如表2所示，對比洗滌前后，其對甲基橙、羅丹明B和藍(lán)墨水色斑均有良好的褪色表現(xiàn)。

表2 無患子皂苷液對不同染料的洗滌效果

3 結(jié) 論

進(jìn)行了無患子皂苷含量測定方法建立、提取條件選擇、表面張力影響因素考察及洗滌去污能力實(shí)驗。無患子皂苷標(biāo)準(zhǔn)曲線在5～35 μg/mL范圍內(nèi)呈線性，精密度和穩(wěn)定性良好，最佳條件超聲功率為100 W、超聲溫度為40 ℃、料液比為1:40、40 min提取率達(dá)到19%。皂苷溶液表面張力對濃度、pH、水硬度、溫度表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，實(shí)際洗滌表明，一定范圍內(nèi)無患子皂苷液洗滌能力隨濃度的增加而增強(qiáng)，對不同種類染料顯示出良好的洗滌能力，滿足作為天然洗滌劑的性質(zhì)要求。