醇提-表面活性劑協(xié)同法提取無(wú)患子總皂苷的工藝研究

鄭林祿 馬 強(qiáng) 陳 峰 張振興 馬宏儒

（1.寧德師范學(xué)院化學(xué)與材料學(xué)院；2.福建省特色生物化工材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.寧德師范學(xué)院教育與藝術(shù)學(xué)院 福建寧德 352100）

近年來(lái)開發(fā)綠色產(chǎn)品和保護(hù)環(huán)境的意識(shí)逐漸成為主流，無(wú)患子皂苷作為天然的清潔品，天然表面活性劑，能起到殺菌止癢和降壓降脂的功效，成分易降解，而且對(duì)消費(fèi)者的身體無(wú)毒無(wú)害，重新引起人們的重視。此外，無(wú)患子皂苷在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用[1-3]。

無(wú)患子皂苷的提取方法較多，但常規(guī)方法由于提取步驟多、耗時(shí)長(zhǎng)、能耗高，易引起環(huán)境和安全問(wèn)題，因此其提取方法有待進(jìn)一步優(yōu)化[4]。本實(shí)驗(yàn)室在無(wú)患子皂苷提取方面做了各種有益的探究，包括采用復(fù)合酶法提取無(wú)患子總皂苷[4，5]，積累了大量經(jīng)驗(yàn)?；诒砻婊钚詣┨赜械碾p親分子結(jié)構(gòu)在皂苷提取過(guò)程中能降低原料與溶劑之間的界面張力，增加固液接觸面積，從而使溶劑分子更易滲入植物細(xì)胞組織中[6]。此外，表面活性劑對(duì)皂苷的增溶具有促進(jìn)作用，能加快組織內(nèi)擴(kuò)散速度。故本文嘗試用醇提-表面活性劑協(xié)同法提取無(wú)患子總皂苷，提高無(wú)患子總皂苷的提取率。

一、實(shí)驗(yàn)部分

（一）試劑與儀器。無(wú)患子果皮粉（福建源華生物科技有限公司）；十二烷基磺酸鈉(SDS)：分析純，深圳泰達(dá)化工有限公司甲醇：化學(xué)純，高氯酸、冰醋酸、石油醚、齊墩果酸、正丁醇、香草醛等其它試劑均為分析純，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司。紫外-可見分光光度計(jì)：UV-2100，北京瑞利分析儀器公司；循環(huán)水式多用真空泵：SHZ-D，河南省予華儀器有限公司；超級(jí)恒溫水浴及機(jī)械攪拌器：HH-501，金壇市杰瑞爾電器有限公司。

（二）無(wú)患子總皂苷提取率的測(cè)定。無(wú)患子總皂苷提取率按如下公式計(jì)算：

（三）工藝實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)方法主要參考文獻(xiàn)[4]進(jìn)行，乙醇濃度、表面活性劑（SDS）用量、提取溫度和提取時(shí)間對(duì)無(wú)患子總皂苷的提取率均有不同程度的影響。為進(jìn)一步優(yōu)化表面活性劑協(xié)同法提取無(wú)患子總皂苷的工藝參數(shù)，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以無(wú)患子總皂苷提取率為評(píng)價(jià)依據(jù)，按L9(34)設(shè)計(jì)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)（見表1）。

表1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平表

二、結(jié)果與討論

（一）單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。

1.乙醇濃度對(duì)皂苷提取率的影響。準(zhǔn)確稱取2.00g的無(wú)患子粉5份，分別加入10mL濃度為65%、70%、75%、80%、85%的乙醇溶劑，加入10mL0.7%的表面活性劑、提取溫度為60℃、提取時(shí)間為2.0h，將提取后的溶液過(guò)濾，選用顯色靈敏的香草醛-高氯酸反應(yīng)進(jìn)行顯色，以齊墩果酸為對(duì)照品，用UV-2100紫外-可見分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，探究乙醇濃度對(duì)無(wú)患子總皂苷提取率的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 乙醇濃度對(duì)皂苷提取率的影響

由圖1可知總皂苷提取率先隨乙醇濃度（在75%以內(nèi)）的增大而提高。原因是皂苷主要成分為三萜皂苷類和倍半萜糖苷類化合物，屬于弱極性化合物，易溶于弱極性溶液，當(dāng)乙醇濃度較小時(shí)，無(wú)法將弱極性的三萜皂苷類和倍半萜糖苷類皂苷類化合物轉(zhuǎn)移到提取液中。隨著乙醇濃度的進(jìn)一步增大，其他雜質(zhì)組分也隨之溶出，使得提取率反而下降，故最佳乙醇濃度為75%。

2.表面活性劑（SDS）用量對(duì)提取率的影響。準(zhǔn)確稱取2.00g的無(wú)患子粉5份，分別加入10mL含量為0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%的表面活性劑（SDS）、加入10mL濃度為75%的乙醇溶劑、提取溫度為60℃、提取時(shí)間為2.0h，將提取后的溶液過(guò)濾，選用顯色靈敏的香草醛-高氯酸反應(yīng)進(jìn)行顯色，以齊墩果酸為對(duì)照品，用UV-2100紫外-可見分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，探究表面活性劑（SDS）用量對(duì)無(wú)患子總皂苷提取率的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 表面活性劑（SDS）用量對(duì)皂苷提取率的影響

由圖2可知表面活性劑（SDS）用量在0.5%到0.8%區(qū)間時(shí)，總皂苷提取率隨SDS用量的增加而增大，當(dāng)表面活性劑（SDS）用量超過(guò)0.8%，總皂苷提取率隨SDS用量的增大反而降低，這是由于SDS用量的不斷增大，形成膠束數(shù)量也相繼增多，對(duì)總皂苷的增溶作用增強(qiáng)。當(dāng)濃度達(dá)到0.8%時(shí)，提取率最大，此后SDS的增溶作用基本不變，提取率會(huì)出現(xiàn)下降趨勢(shì)，這說(shuō)明SDS對(duì)提取液中的雜質(zhì)也有一定的增溶作用，使得提取率降低[7]。故表面活性劑（SDS）用量為0.8%最佳。

3.提取溫度對(duì)提取率的影響。準(zhǔn)確稱取2.00g的無(wú)患子粉5份，加入10mL濃度為75%的乙醇溶劑和10mL含量為0.8%的表面活性劑、分別在水浴溫度為40℃、50℃、60℃、70℃、80℃的條件下進(jìn)行提取、提取時(shí)間為2.0h，將提取后的溶液過(guò)濾，選用顯色靈敏的香草醛-高氯酸反應(yīng)進(jìn)行顯色，以齊墩果酸為對(duì)照品，用UV-2100紫外-可見分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，探究提取溫度對(duì)無(wú)患子總皂苷提取率的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 提取溫度對(duì)皂苷提取率的影響

由圖3可知總皂苷提取率在70℃以內(nèi)隨提取溫度的升高而升高；當(dāng)水浴溫度從70℃改變到80℃，無(wú)患子總皂苷的提取率卻反而稍有下降，這是由于高溫使得乙醇揮發(fā)速率加快從而導(dǎo)致皂苷含量減少，并且高溫可能使皂苷類化合物結(jié)構(gòu)受到破壞，進(jìn)而產(chǎn)率下降。因此最佳提取溫度為70℃。

4.最佳提取時(shí)間的選擇。準(zhǔn)確稱取2.00g的無(wú)患子粉5份，加入10mL濃度為75%的乙醇溶劑和10mL含量為0.8 %的表面活性劑、提取溫度為70℃，無(wú)患子皂苷的提取時(shí)間分別設(shè)定為1.0h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h，將提取后的溶液過(guò)濾，選用顯色靈敏的香草醛-高氯酸反應(yīng)進(jìn)行顯色，以齊墩果酸為對(duì)照品，用UV-2100紫外-可見分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，探究提取時(shí)間對(duì)提取率的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 提取時(shí)間對(duì)皂苷提取率的影響

由圖4得出：前期總皂苷的提取率隨提取時(shí)間的增大而提高，提取時(shí)間為2.0h皂苷提取率達(dá)到最大，隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)提取率基本不變，原因可能是原料無(wú)患子中的皂苷已基本被提取出來(lái)，所以后期時(shí)間對(duì)總皂苷提取率影響不大。從提取效率的角度考慮，最佳的工藝提取時(shí)間為2.0h。

（二）正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果分析。

由無(wú)患子總皂苷提取率的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表2可知，醇提-表面活性劑協(xié)同法提取無(wú)患子總皂苷的影響因素主次順序?yàn)椋罕砻婊钚詣┯昧浚咎崛r(shí)間＞乙醇濃度＞提取溫度。表面活性劑協(xié)同提取法提取總皂苷最佳工藝條件為A2B2C3D2，即乙醇濃度為75%，表面活性劑（SDS）用量為0.8%，水浴溫度為70℃，提取時(shí)間為2.5h。

表2 無(wú)患子總皂苷提取的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

（三）工藝驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。稱取無(wú)患子粉7.98g，根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)得到的最佳乙醇濃度、表面活性劑（SDS）用量、水浴溫度、提取時(shí)間等工藝條件進(jìn)行提取、純化，干燥為粉末狀，得到無(wú)患子總皂苷質(zhì)量為5.58g，皂苷提取率為69.93%。比單獨(dú)乙醇提取法的提取率（58.30 %）[8]提高了11.63%，說(shuō)明表面活性劑SDS對(duì)皂苷的提取有增溶促進(jìn)作用。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn)探究醇提-表面活性劑協(xié)同法提取無(wú)患子總皂苷的最優(yōu)提取工藝為：乙醇濃度75%、表面活性劑SDS用量為0.8%、提取溫度為70℃、提取時(shí)間為2.5h。在該條件下無(wú)患子中總皂苷的提取率為69.93%，表面活性劑與乙醇在提取無(wú)患子皂苷的工藝中具有協(xié)同效應(yīng)，能有效提高總皂苷的提取率，比傳統(tǒng)乙醇提取法的提取率提高了11.63%。