微波法提取鲜黄姜总皂苷的工艺研究

邹 涛,刘 颋,黄卫东，刘先利，涂 保

(1.湖北理工学院化学与材料工程学院，湖北 黄石 435003;2.矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室，湖北 黄石 435003)

黄姜又名盾叶薯蓣，属薯蓣科薯蓣属(DioscoreaL.)多年生草本植物，其根茎中含有一定量的薯蓣皂苷及其水解产物薯蓣皂苷元，拥有“药用黄金”之美称[1～3]。薯蓣皂苷元俗称薯蓣皂素，具有溶血、降血脂、抗菌、消炎等作用，是合成甾体激素类(Steroid hormone)药物和甾体避孕药(Steroid prophylactic)的重要原料[4，5]。

与传统加热不同，微波加热能保证能量的快速传递和充分利用，具有省时、选择性好、溶剂消耗少、加热效率和活性成分提取率高、提取效果不受物质水分含量影响等优点[6,7]，适用于热不稳定性物质的提取，广泛应用于药物天然成分的提取。

作者在此采用微波法提取鲜黄姜总皂苷，通过单因素实验和正交实验研究酸解时间、微波功率、微波处理时间等因素对总皂苷提取率的影响，为黄姜总皂苷成分的研发提供理论依据。

1 实验

1.1 材料、试剂与仪器

鲜黄姜：购于湖北省竹山县黄姜开发公司，经鉴定为薯蓣科植物Dioscoreazingiberensis的根茎，带须，呈黄色。

皂素对照品，中国药品生物制品检定所；浓硫酸、乙酸乙酯、氢氧化钠、碘、碘化钾等均为分析纯；石油醚(60～90 ℃)；蒸馏水，自制。

UV1800型紫外分光光度计，岛津公司；FZ102型微型植物粉碎机，济南科翔实验仪器有限公司；旋转蒸发仪，上海亚荣仪器厂；循环水多用真空泵，郑州杜甫仪器厂；微波炉(800 W)，广东格兰仕微波炉电器制造有限公司；手提式高压蒸汽灭菌锅，上海申安医疗器械厂；SHZ-D(Ⅲ)型减压抽滤装置、PF-101B型恒温水浴锅，巩义予华仪器有限责任公司；PH030A型干燥培养箱，上海一恒科学仪器有限公司；JAS1002型电子天平，上海恒平科学有限公司。

1.2 方法

1.2.1 传统提取方法

称取一定量洗净的鲜黄姜,用高速粉碎机粉碎，置于烧杯中，加入一定量的水，于高压蒸汽灭菌锅内蒸煮2 h，过滤，备用。

(1)酸解法处理：取50.00 g预处理后的黄姜，加入2 mol·L-1的硫酸，在高压蒸汽灭菌锅中酸解2 h，冷却后用饱和氢氧化钠溶液中和，过滤。

(2)酶解法处理：取50.00 g预处理后的黄姜，加少许水，于70 ℃水浴加热，加入α-淀粉酶1.00 g，搅拌均匀，酶解12 h，水洗。

(3)酵解法处理：取50.00 g预处理后的黄姜，在无菌操作台上加入一定量甜酒曲，混合均匀，装入已灭菌的锥形瓶中，于30 ℃培养箱中培养至有明显的酒香味后停止酵解，蒸馏，得到酒精，再水洗。

将以上3种处理方法处理后的物料置于40 ℃的干燥箱中干燥，以乙酸乙酯为提取剂进行索氏提取。

1.2.2 微波法

等量称取12份50.00 g鲜黄姜分别置于烧杯中，加入一定量的酸于高压蒸汽灭菌锅内蒸煮一段时间后，过滤，置于干燥箱中40 ℃干燥；将干燥物料置于烧杯中，按液料比15∶1(mL∶g，下同)加入乙酸乙酯，置于微波炉中于一定功率下提取一定时间。

分别就酸解时间(1.0～2.5 h)、微波功率(300～600 W)、微波提取时间(2～5 min)3因素对鲜黄姜总皂苷提取率的影响进行单因素实验。然后以酸解时间、微波功率、微波提取时间为考察因素，以鲜黄姜总皂苷提取率为考核指标，进行L9(34)正交实验，以确定微波提取鲜黄姜总皂苷的最佳工艺条件。

2 结果与讨论

2.1 单因素实验

2.1.1 酸解时间对鲜黄姜总皂苷提取率的影响

固定提取溶剂为乙酸乙酯、液料比为15∶1、微波功率为400 W、微波提取时间为4 min，考察酸解时间对鲜黄姜总皂苷提取率的影响，结果见图1。

图1 酸解时间对鲜黄姜总皂苷提取率的影响

由图1可知,随着酸解时间的延长,总皂苷提取率先上升后下降，在酸解时间为2.0 h时，提取率达到最高。这可能是由于，酸解时间过长会使皂苷彻底水解，成分遭到破坏，产生人工产物。因此,选择1.5 h、2.0 h和2.5 h作为正交实验中酸解时间的3个水平。

2.1.2 微波功率对鲜黄姜总皂苷提取率的影响

固定提取溶剂为乙酸乙酯、液料比为15∶1、酸解时间为2.0 h、微波提取时间为4 min，考察微波功率对鲜黄姜总皂苷提取率的影响，结果见图2。

图2 微波功率对鲜黄姜总皂苷提取率的影响

由图2可知,随着微波功率的增大，总皂苷提取率先上升后下降，在微波功率为400 W时，提取率达到最高。这可能是由于，微波功率越大，溶剂及细胞液吸收的微波能量越多，细胞内部温度及压力上升越快，细胞壁越容易破裂，从而使更多的有效成分从细胞中释放出来；但微波功率过大，容易暴沸，不易控制，因此，选择300 W、400 W和500 W作为正交实验中微波功率的3个水平。

2.1.3 微波提取时间对鲜黄姜总皂苷提取率的影响

固定提取溶剂为乙酸乙酯、液料比为15∶1、酸解时间为2.0 h、微波功率为400 W，考察微波提取时间对鲜黄姜总皂素提取率的影响，结果见图3。

图3 微波提取时间对鲜黄姜总皂苷提取率的影响

由图3可知,随着微波提取时间的延长,总皂苷提取率先上升后下降，在微波提取时间为4 min时，提取率达到最高。因此,选择3 min、4 min和5 min作为正交实验中微波提取时间的3个水平。

2.2 正交实验

正交实验的结果与方差分析分别见表1、表2。

由表1可知，在不考虑交互作用的情况下，各因素对鲜黄姜总皂苷提取率的影响大小依次为：微波提取时间>酸解时间>微波功率，且各因素对总皂苷提取率的影响均不显著(表2)。最佳组合为A2B2C2，即在液料比为15∶1时的最佳提取条件为：酸解时间2.0 h、微波功率400 W、微波提取时间4 min。此时鲜黄姜总皂苷提取率达到0.26%。

表1 正交实验的结果与分析

表2 方差分析

在上述优化的工艺条件下，进行5 次平行验证实验。鲜黄姜总皂苷平均提取率为0.24%，RSD 为1.12%。说明该工艺条件稳定，具有良好的重复性。

2.3 与传统提取方法的比较(表3)

由表3可看出，与3种传统提取方法相比，微波法提取的总皂苷提取率较高， 而且耗时短、操作简单，是一种比较理想的提取鲜黄姜总皂苷的方法。

表3 微波法与传统提取方法的比较

3 结论

通过单因素实验和正交实验确定微波法提取鲜黄姜总皂苷的最佳工艺条件为：液料比15∶1(mL∶g)、酸解时间2.0 h 、微波功率400 W、微波提取时间4 min，在此条件下，鲜黄姜总皂苷提取率达0.26%。该工艺条件稳定，具有良好的重复性。与传统提取法相比，微波提取法高效、节能、省时、操作简单，是理想的提取鲜黄姜总皂苷的方法，适合于工业化生产。

参考文献：

[1] 韦波,肖杰易,李久焱,等.重庆市盾叶薯蓣主要病害及综合防治[J].特种经济动植物,2008，(4)：52-53.

[2] 李祥,马建中,史云东.盾叶薯蓣、薯蓣皂素研究进展及展望[J].林产化学与工业,2010，30(2):107-112.

[3] 李军超，李向民,邹晓思，等.盾叶薯蓣研究进展[J].西北植物学报,2003,23(10):1842-1846.

[4] 孔秋芹,竹剑平.黄姜提取物的抗疲劳作用[J].中国医院药学杂志,2006，26(2)：228-229.

[5] 陈锡峰,杨俊卿,周岐新.姜黄提取物一般药理作用实验研究[J].医学临床研究,2004，21(10)：1206-1208.

[6] 李月,刘妍.微波法提取款冬花总黄酮的研究[J].化学与生物工程,2010,27(11):43-46.

[7] 郭景强.微波辅助提取技术及其在中药提取中的应用[J].天津药学，2010，22(4)：63-65.