薛眾眾 崔錦燦 劉景輝

摘? 要：采用超聲提取鐵棍山藥中的薯蕷皂苷，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)比較，分析超聲提取溫度、提取時(shí)間、提取功率、料液比及乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)提取薯蕷皂苷的影響;以分析純薯蕷皂苷為對(duì)照，紫外分光光度法測(cè)定鐵棍山藥中的薯蕷皂苷的含量。結(jié)果表明：鐵棍山藥中的薯蕷皂苷的最佳提取參數(shù)為：超聲溫度50℃，超聲時(shí)間30min，超聲功率60W，料液比為1∶10，乙醇體積分?jǐn)?shù)為80%。在此最佳條件下，鐵棍山藥中的薯蕷皂苷的提取率為0.0918%，且該方法簡(jiǎn)單，結(jié)果重現(xiàn)性好。

關(guān)鍵詞：超聲提取;正交試驗(yàn);鐵棍山藥;薯蕷皂苷

中圖分類號(hào) R285文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）13-0036-04

Abstract：In this study，ultrasonic technology was used to extract diosgenin from crowbar yams.The effects of ultrasonic extraction temperature，extraction time，extraction power，solid-liquid ratio and ethanol volume fraction on diosgenin extraction were investigated by single factor test and orthogonal test.The orthogonal experiment results show that the iron yam yam saponins in the optimal extraction parameters for ultrasonic temperature 50℃，30min ultrasonic time，ultrasonic power 60w，best material liquid ratio of 1：10，best ethanol volume fraction is 80%，under the best conditions of iron yam yam saponins in maximum extraction yield of 0.0918%.This method is simple and reproducible.

Key words：Ultrasonic extraction;Orthogonal test;Yams;Diosgenin

山藥為薯蕷屬植物薯蕷地下塊莖[1]的俗稱，其不僅是常用的中藥，也是人們生活中的保健食品，具有健脾、固腎、補(bǔ)肺等功效。鐵棍山藥是眾多山藥品種之一，表皮上有像鐵銹一樣的痕跡，因故得名鐵棍山藥，按照地理位置的不同，可分為臨近黃河的沙土和壚土2種。主產(chǎn)于河南焦作溫縣、沁陽(yáng)（古懷慶府）等地，其中以溫縣為鐵棍山藥地理標(biāo)識(shí)原產(chǎn)地[2]，產(chǎn)品不僅暢銷國(guó)內(nèi)各地，還遠(yuǎn)銷港澳地區(qū)和東南亞及歐美等地[3]。鐵棍山藥除含有淀粉、多種氨基酸、多糖、維生素、礦物質(zhì)之外，還含有黏液質(zhì)、多酚氧化酶、甾體化合物，如薯蕷皂苷、膽甾醇、麥角甾醇等[4]。藥理研究結(jié)果表明，薯蕷皂苷具有祛痰、脫敏、抗炎、降脂、抗腫瘤等作用[5，6]。薯蕷皂苷可水解成薯蕷皂苷元，薯蕷皂苷元是合成甾體激素類藥物的重要原料[7]。

山藥的塊莖中含有大量淀粉，皂苷酸解不易進(jìn)行，給其檢測(cè)帶來(lái)了很大的困難。目前，對(duì)山藥總皂苷的提取工藝研究報(bào)道較少。超聲法提取具有簡(jiǎn)單易操作、效率高等特點(diǎn)，近年來(lái)已被廣泛應(yīng)用于植物皂苷的提取[8]。為此，本試驗(yàn)以鐵棍山藥為試材，測(cè)定其皂苷的含量并確定皂苷超聲提取的最佳工藝參數(shù)，為更好地開發(fā)利用山藥皂苷成分提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑 鐵棍山藥：購(gòu)于超市，焦作特產(chǎn)太極莊四大懷藥;薯蕷皂苷標(biāo)準(zhǔn)品（上海聯(lián)碩生物科技有限公司，純度98%），甲醇，冰醋酸，香草醛，高氯酸均為國(guó)產(chǎn)分析純，市售。試驗(yàn)用水為超純蒸餾水。

1.2 儀器和設(shè)備 KQ2200DE型數(shù)控超聲儀器（常州諾基儀器有限公司），Evolution-201紫外-可見(jiàn)光分光光度儀（上海君翼儀器設(shè)備有限公司），SHB-III循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長(zhǎng)盛實(shí)驗(yàn)儀器有限公司），電動(dòng)離心機(jī)（常州翔天儀器廠），BSA224S電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司），移液槍（大龍興創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器（北京）有限公司）、RE52-98型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海精密儀器儀表有限公司）、顆粒制冰機(jī)（鄭州昊博機(jī)械設(shè)備有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 山藥皂苷提取工藝 將山藥干片研磨過(guò)60目篩，按照一定固液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)超聲提取，在60℃下回流6h，石油醚脫脂，水飽和正丁醇萃取，靜置分離正丁醇相，減壓濃縮，得粗制品備用。

1.3.2 最大吸收波長(zhǎng)的確定 精確稱取薯蕷皂苷標(biāo)準(zhǔn)品5.00mg，用甲醇溶解，轉(zhuǎn)入50mL容量瓶中并定容至刻度線，配制成0.1mg/mL的溶液，即為薯蕷皂苷標(biāo)準(zhǔn)溶液。準(zhǔn)確量取標(biāo)準(zhǔn)液0.1mL置試管中，沸水浴揮干溶劑，準(zhǔn)確加入新鮮配置的5%的香草醛冰醋酸溶液0.20mL，高氯酸0.80mL，混勻，置60℃恒溫水浴鍋中顯色15min，取出冷卻至室溫，加5mL冰醋酸搖勻，靜置20min。以空白試劑做參比，采用Evolution-201紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)在波長(zhǎng)350～700nm進(jìn)行掃描，確定薯蕷皂苷的最大吸收波長(zhǎng)。

1.3.3 薯蕷皂苷標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 準(zhǔn)確量取薯蕷皂苷對(duì)照液0.00、0.40、0.80、1.20、1.60和2.00mL置于試管內(nèi)，加入0.20mL5%的香草醛冰醋酸溶液和0.80mL高氯酸，混勻，置60℃恒溫水浴鍋中顯色15min，取出置冰水浴冷卻至室溫，加5mL冰醋酸搖勻，靜置20min，以空白試劑為參比，在最大吸收波長(zhǎng)下測(cè)其吸光度。以薯蕷皂苷含量為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)，繪制薯蕷皂苷標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到線性回歸方程。

1.3.4 山藥皂苷及提取率的計(jì)算 計(jì)算公式為：皂苷提取率（Y）=C×N×V×/m，式中Y為山藥皂苷提取率;C為山藥皂苷質(zhì)量濃度，mg/mL，N為樣品定總?cè)蒹w積數(shù);m為山藥粉質(zhì)量g。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 單因素試驗(yàn) 選取料液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲浸提溫度、時(shí)間和功率5個(gè)單因素，確定皂苷提取的適宜參數(shù)。

1.4.1.1 料液比對(duì)皂苷提取的影響 準(zhǔn)確稱取0.5g山藥粉5份，按照料液比為1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30的比例溶于60%乙醇溶液中，在超聲溫度為50℃，功率60W條件下超聲提取30min，回流，抽濾，脫脂，萃取，濃縮萃取液至干。然后用無(wú)水甲醇溶解定容5mL，取其中0.1mL于試管中，在60℃恒溫水浴鍋中揮干溶劑，加入0.20mL5%的香草醛-冰醋酸溶液、0.80mL高氯酸，混勻，置60℃恒溫水浴箱顯色15min，取出置冰水浴冷卻至室溫，加5.00mL冰醋酸搖勻，靜置20min。以空白試劑做參比，在最大吸收峰測(cè)定吸光度值。

1.4.1.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)皂苷提取的影響 準(zhǔn)確稱取0.5g山藥粉5份，分別溶于7.5mL體積分?jǐn)?shù)分別為30%、40%、50%、60%、70%的乙醇中，在超聲溫度為50℃，功率60W條件下超聲提取30min，其余操作同1.4.1.1。

1.4.1.3 超聲溫度對(duì)皂苷提取的影響 準(zhǔn)確稱取0.5g山藥粉5份，分別溶于7.5mL的60%乙醇溶液中，超聲溫度設(shè)置為30℃、40℃、50℃、60℃、70℃，在超聲功率為60W條件下超聲30min，其余操作同1.4.1.1。

1.4.1.4 超聲時(shí)間對(duì)皂苷提取的影響 準(zhǔn)確稱取0.5g山藥粉5份，溶于7.5mL的60%乙醇溶液中，超聲時(shí)間設(shè)置為10min、20min、30min、40min、50min，在超聲溫度為50℃，功率為60W條件下，進(jìn)行超聲提取，其余操作同1.4.1.1。

1.4.1.5 超聲功率對(duì)皂苷提取的影響 準(zhǔn)確稱取0.5g山藥粉5份，分別溶于7.5mL的60%乙醇溶液中，超聲功率設(shè)置為40W、50W、60W、70W、80W，在超聲溫度為50℃條件下超聲30min，其余操作同1.4.1.1。

1.4.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取料液比、乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲功率和超聲溫度4個(gè)因素3個(gè)水平進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，如表1所示。

準(zhǔn)確稱取0.5g山藥粉5份，溶于7.5mL60%乙醇溶液中，超聲時(shí)間設(shè)定30min，按照正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行處理，其余操作同1.4.1.1。

2 結(jié)果與分析

2.1 最大吸收波長(zhǎng) 采用Evolution-201紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)在波長(zhǎng)350～700nm進(jìn)行掃描，結(jié)果顯示在波長(zhǎng)471nm處有最大吸收（見(jiàn)圖1）。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得吸光度Y與皂苷質(zhì)量之間的回歸方程：Y=4.2979X-0.0294（R2=0.9947）。標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖2。

2.3 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 不同料液比對(duì)皂苷提取效果的影響 以圖3可以看出，料液比在1∶10～1∶15，皂苷提取率隨著料液比增加而增加，料液比1∶15時(shí)達(dá)到最大值，之后隨著料液比的增加，皂苷提取率在降低。因此，料液比選擇1∶15為最佳。

2.3.2 不同乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)提取效果的影響 從圖4可以看出，乙醇體積分?jǐn)?shù)在40%～70%，皂苷提取率隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加而增加，乙醇體積分?jǐn)?shù)達(dá)到70%時(shí)皂苷提取率達(dá)到了最大值;此后隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加皂苷提取率在降低。因此，乙醇體積分?jǐn)?shù)70%為最佳提取體積分?jǐn)?shù)。

2.3.3 超聲溫度對(duì)提取效果的影響 從圖5可以看出，超聲溫度在30～50℃，隨著超聲溫度的增加，皂苷提取率也在增加，當(dāng)超聲溫度達(dá)到50℃時(shí)，皂苷提取率達(dá)到了最大值，之后隨著超聲溫度的增加而降低。因此，鐵棍山藥皂苷提取的，最佳超聲溫度為50℃。

2.3.4 超聲時(shí)間對(duì)提取效果的影響 從圖6可以看出，超聲時(shí)間在10～0min，隨著超聲時(shí)間的增加，皂苷提取率也在增加，超聲時(shí)間達(dá)到30min時(shí)，皂苷提取率達(dá)到最大值。之后隨著超聲時(shí)間的增加，皂苷提取率反而降低。因此，超聲時(shí)間以30min最佳[9]。

2.3.5 超聲功率對(duì)提取效果的影響 從圖7可以看出，超聲功率在40～80W，隨著超聲功率的增加，皂苷的提取率也在增加，當(dāng)功率達(dá)到60W時(shí)，皂苷提取率達(dá)到了最大值，之后隨著超聲功率的增加而降低。因此，鐵棍山藥的皂苷提取，最佳超聲功率為60W。

2.4 正交試驗(yàn)結(jié)果 從表2可以看出，以薯蕷皂苷提取率為考察指標(biāo)時(shí)，超聲提取各參數(shù)影響程度，從大到小依次為：A>B>C>D。最佳超聲提取參數(shù)為A1B3C2D2。

2.5 驗(yàn)證試驗(yàn) 在最優(yōu)超聲提取條件下（料液比1∶10，乙醇體積分?jǐn)?shù)80%，超聲功率60W，超聲溫度50℃，超聲時(shí)間30min），準(zhǔn)確量取樣品溶液0.1mL，同樣操作，平行3次，測(cè)得鐵棍山藥中薯蕷皂苷提取率為0.0918%。這比正交試驗(yàn)結(jié)果中的較優(yōu)組0.0896略高。因此，可以認(rèn)為正交試驗(yàn)得出的最佳提取參數(shù)是可靠的。

3 結(jié)論與討論

采用薯蕷皂苷標(biāo)準(zhǔn)品選取其最大吸收波長(zhǎng)，并求解回歸方程。通過(guò)單因素試驗(yàn)，考察超聲提取各因素對(duì)鐵棍山藥中薯蕷皂苷提取率的影響。在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化超聲提取參數(shù)。鐵棍山藥中薯蕷皂苷最佳提取工藝參數(shù)為料液比1∶10，乙醇體積分?jǐn)?shù)80%，超聲功率60W，超聲溫度50℃，超聲時(shí)間30min。各因素對(duì)提取率的影響主次順序?yàn)榱弦罕?乙醇體積分?jǐn)?shù)>超聲功率>超聲溫度。驗(yàn)證試驗(yàn)證明試驗(yàn)取得的最佳提取工藝參數(shù)可靠。本次試驗(yàn)優(yōu)選出的超聲提取工藝參數(shù)穩(wěn)定可行，簡(jiǎn)單快捷，重現(xiàn)性好，可用于薯蕷皂苷的快速提取。

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（責(zé)編：張宏民）