超声波辅助提取茄子皂甙的工艺研究

刘丹，姬晓灵，丁亚亚，杨伟，吴涛，段永强

（宁夏医科大学检验学院，宁夏银川750001）

超声波辅助提取茄子皂甙的工艺研究

刘丹，姬晓灵*，丁亚亚，杨伟，吴涛，段永强

（宁夏医科大学检验学院，宁夏银川750001）

采用超声波辅助提取茄子中皂甙，通过正交试验，考察提取温度、提取时间、乙醇浓度、料液比及提取功率对茄子总皂甙提取的影响；以齐墩果酸为对照，香草醛-冰醋酸为显色剂，用可见分光光度法测定茄子总皂甙的含量。结果：利用正交试验确定茄子中皂甙的最佳提取条件，即浸提温度为50℃，超声时间为20min，超声功率为80W，乙醇体浓度为70%，料液比为1∶20（g/mL）；在最佳条件下茄子中皂甙提取率为1.579 6mg/g。优化了用超声波仪提取茄子中的皂甙方法，为进一步开发利用茄子皂甙提供参考依据。

茄子；皂甙；超声波；提取；正交试验

皂甙是天然产物中一类重要的化学成分，主要存在于单子叶植物百合科的丝兰属和知母属，在双子叶植物中也有发现，如豆科、玄参科、茄科等。研究表明，皂甙具有多种药理活性，如，抗肿瘤，抗真菌，抗炎、抗氧化、防止心血管疾病，降血糖和免疫调节，降低胆固醇等[1-2]。茄子是常见的大众化的蔬菜，不仅味道好，营养丰富，还含有皂甙类、蛋白质、糖类、脂肪、钙、磷、铁及维生素A、B、C、P等。常吃茄子可预防高血压引起的脑溢血和糖尿病引起的视网膜出血，是心血管病人的食疗佳品，特别是对动脉粥样硬化，高血压，冠心病和坏血病患者非常有益，有辅助治疗作用。茄子中的皂甙对降低胆固醇功效明显[3]。目前，茄子皂甙的提取工艺以及组成、结构等均未被深入研究。因此，本研究采用超声波辅助提取茄子中皂甙，探讨影响其提取的各因素作用，确定最佳提取条件，为进一步研究茄子皂甙提供实验数据。

1材料与方法

1.1 材料与试剂

茄子购买自银川市新华百货连锁超市，去皮、切片于避光处阴干。

齐墩果酸对照品（中国药品生物制品鉴定所）；香草醛；无水乙醇、高氯酸、冰乙酸、甲醇均为分析纯。

1.2 仪器与设备

PL602—S型电子天平：梅特勒—托利多仪器上海有限公司；SHB—Ⅲ型循环水式多用真空泵：郑州长城科工贸有限公司；AISITE FW100型高速万能粉碎机：天津市泰期特仪器有限公司；KQ—100DE型数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；小型三用水浴箱：北京市医疗设备总厂；VIS—7220N型紫外可见分光光度计：上海晓光仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 材料预处理

将避光阴干的茄片在55℃恒温烘干箱中烘干至恒重，用粉碎机粉碎过40目/筛，得茄子粉末，备用。

1.3.2 茄子皂甙的提取工艺

1.3.2.1 茄子皂甙的提取流程[4]

茄子粉→加入乙醇溶液→置于超声波提取器中→按设定的超声波功率、时间、温度进行提取→抽滤→滤液定容→显色→测定吸光度值。

1.3.2.2 齐墩果酸对照品的配制

准确称取齐墩果酸11.2mg，置于50mL容量瓶中，加入甲醇溶解并定容至刻度，摇匀，制得齐墩果酸对照品浓度为0.224mg/mL。

1.3.2.3 茄子皂甙最大吸收波长的选择

准确称取0.5 g茄粉，用20mL 50%乙醇溶液溶解，采用超声仪在温度为30℃，时间为30min，功率为50W下进行超声提取，后抽滤、定容。取样0.1mL于具塞试管中，加入0.2mL 5%的香草醛—冰醋酸溶液、0.8mL高氯酸，盖塞，混匀，置60℃恒温水浴箱显色15min，取出置冰水浴冷却至室温，加5mL冰醋酸摇匀，静置20min。以试剂空白做参比，用分光光度计于波长400nm～700nm处进行波长扫描，在410nm处有最大吸收峰。因此选择410 nm为茄子皂甙的测定波长。

1.3.2.4 标准曲线的绘制

准确吸取浓度为0.224mg/mL的齐墩果酸标准溶液各1 000、1 200、1 600、1 800μL置于具塞试管中，于70℃水浴箱中挥干溶剂1 h，再分别加入0.2mL 5%的香草醛—冰醋酸溶液、0.8mL高氯酸，盖塞，混匀，置70℃恒温水浴箱显色15min，取出立即冰水浴冷却至室温，加5mL冰醋酸摇匀，静置20min。以试剂空白做参比，在410 nm下测定其吸光度值，绘制标准曲线[5-6]，结果见图1。

该标准曲线的方程为A=4.05×10-4Χ-0.052 r= 0.999 5。

1.3.3 单因素试验

图1 齐墩果酸标准曲线Fig.1 Standard curve of O leanolic Acid

在茄子皂甙提取过程中，影响提取液中皂甙含量的因素很多，经初步试验选定为超声提取温度、超声提取时间、超声提取功率、乙醇的浓度、料液比作为主要影响因素，以提取液中皂甙的含量为指标，进行单因素试验[7-8]。

1.3.3.1 最佳乙醇浓度的选择

准确称取0.5g茄粉，分别溶于12.5mL30%、40%、50%、60%、70%、80%的乙醇溶液中，超声温度为60℃，时间为30min，功率为50W进行超声提取，抽滤后量得滤液体积，取其中5mL分别用30%、40%、50%、60%、70%、80%的乙醇溶液定容至10mL，取其中0.1mL于具塞试管中在70℃恒温水浴箱中挥干溶剂1 h，加入0.2mL 5%的香草醛—冰醋酸溶液、0.8mL高氯酸，盖塞，混匀，置70℃恒温水浴箱显色15min，取出置冰水浴冷却至室温，加5mL冰醋酸摇匀，静止20min。以试剂空白做参比，在410 nm处测定吸光度值。

1.3.3.2 最佳超声时间的选择

准确称取0.2 g茄粉，溶于4mL 50%乙醇溶液中，超声温度为30℃，功率为50W，超声时间分别为10、20、30、40、50、60 min进行超声提取，抽滤后步骤同上。量得滤液体积，用50%乙醇定容至5 mL，取其中0.1mL于具塞试管中在60℃恒温水浴箱中挥干溶剂1 h，其后步骤同上。

1.3.3.3 最佳料液比的选择

准确称取0.5 g茄子粉，分别溶于5、7.5、10、12.5、15 mL 60%乙醇溶液中，超声温度为60℃，时间为30 min，功率分别为50W进行超声提取，抽滤后量得滤液体积，并定容至15mL，取样0.1mL于具塞试管中在70℃恒温水浴箱中挥干溶剂1 h，其后步骤同上。

1.3.3.4 最佳超声功率的选择

准确称取0.5 g茄粉，分别溶于12.5mL 60%乙醇溶液中，超声温度为60℃，时间为30min，功率分别为40、50、60、70、80、90W进行超声提取，抽滤后量得滤液体积，并定容至20mL，取其中0.1mL于具塞试管中在70℃恒温水浴箱中挥干溶剂1 h，其后步骤同上。

1.3.3.5 最佳超声温度的选择

准确称取0.5 g茄粉，分别溶于12.5mL 70%乙醇溶液中，超声时间为30min，功率分别为50W，超声温度分别为30、40、50、60、70、80℃进行超声提取，抽滤后量得滤液体积，取其中5mL，用70%乙醇定容至10mL，取其中0.1mL于具塞试管中在70℃恒温水浴箱中挥干溶剂1 h，其后步骤同上。

2结果与分析

2.1 茄子中皂甙提取最佳工艺参数的确定

2.1.1 不同乙醇浓度对茄子皂甙提取的影响

按照茄子皂甙提取流程，在其它条件不变的条件下，考察乙醇浓度对皂甙提取的影响。结果如图2。

图2 乙醇浓度对吸光度的影响Fig.2 Relationship between absorption and alcoholconcentration

由图2可以看出，乙醇浓度对茄子皂甙的吸光度值是有一定影响的，当乙醇浓度增加时，皂甙的吸光度值也会随之增加，当乙醇浓度为70%时提取率达到最大值。再增大乙醇的浓度，吸光度值反而会下降。

2.1.2 不同超声时间对茄子皂甙提取的影响

按照茄子皂甙提取流程，在其它条件不变的条件下，考察超声时间对茄子皂甙提取的影响。结果如图3。

图3 超声时间对吸光度的影响Fig.3 Relationship between absorption and ultrasonic extracting tim e

由图3可知，随着超声波辐射时间的延长，超声时间为30min时，茄子皂甙吸光度值最大。当超声波时间超过30min后，随着超声波辐射时间的延长，茄子皂甙吸光度值开始下降，可能是由于超声波作用时间过长，导致茄子皂甙的分解、破坏所致。

2.1.3 不同液料比对茄子皂甙提取的影响

按照茄子皂甙提取流程，在其它条件不变的条件下，考察料液比（g/mL）对茄子皂甙提取的影响。结果如图4。

图4 料液比对吸光度的影响Fig.4 Relationship between absorption and ratio of material to liquid

由图料液比对茄子皂甙吸光度值的影响可知，料液比为1∶25 g/mL时，茄子皂甙吸光度值最高。料液比低于1∶25 g/mL时，料液比增加，茄子皂甙吸光度值升高，当料液比大于1∶25 g/mL时，茄子皂甙吸光度值开始下降。

2.1.4 不同超声波功率对茄子皂甙提取的影响

按照茄子皂甙提取流程，在其它条件不变的条件下，考察超声波功率对茄子皂甙提取的影响。结果如图5。

图5 超声功率对吸光度的影响Fig.5 Relationship between absorption and ultrasonic power

由图5可知，在功率范围40W～80W内，随着功率的提高茄子皂甙的吸光度值上升，功率为80W时茄子皂甙的吸光度值达到最高，功率在90W，皂甙的吸光度值开始下降。这说明在所选试验功率范围内，功率为80W时，超声波与茄子相互作用的程度最大，茄子皂甙的结构、性质导致在此功率下，最有利于提取。

2.1.5 不同超声波温度对茄子皂甙提取的影响

按照茄子皂甙提取流程，在其它条件不变的条件下，考察超声温度对皂甙提取的影响。结果如图6。

图6 超声温度对吸光度的影响Fig.6 Relationship between absorption and tem perature

由图6可知，超声波温度小于40℃时，随超声波温度的升高，茄子皂甙的吸光度值越大，当温度达40℃时，茄子皂甙的吸光度值最大。当温度高于40℃，可能是温度越高，溶剂乙醇挥发的越快，导致茄粉溶解不彻底，从而不利于茄子皂甙提取，从而使其吸光度值下降。

2.2 L9（34）正交试验及结果

为了综合考虑多因素对提取过程的影响，以单因素实验为依据采用3水平4因素正交试验对提取过程进行研究[9]，对提取工艺参数进行优化。正交试验因素水平设计见表1。

表1 正交试验因素水平表Table1 Factors and their levels for orthogonal test

根据单因素试验结果确定影响茄子皂甙提取各因素的合理水平。L9（34）正交试验结果与分析见表2。

表2 正交试验结果与极差分析Table2 Results of orthogonal test and range analysis

续表2正交试验结果与极差分析Table2 Results of orthogonal test and range analysis

通过比较R值的大小可以得出影响总皂甙提取因素的顺序为：料液比〉浸提温度〉浸提时间〉超声功率。其最佳条件是：A1B1C2D3，即在乙醇浓度为70%的条件下优化提取工艺参数为：浸提温度为50℃，超声时间为20min，超声功率为80W，料液比为1∶20g/mL。在此条件下，每0.5g茄粉中含有的皂甙量为1.5796mg。

3结论

1）通过正交试验确定了茄子皂甙最佳提取工艺条件为：浸提温度为50℃，超声时间为20min，超声功率为80W，料液比为1∶20g/mL。此条件下提取茄子皂甙，得率为1.579 6mg/g。

2）以5%香草醛－冰醋酸溶液为显色剂，采用紫外可见分光光度法测定茄子中的皂甙，所得回归方程为Y=4.05×10-4Χ-0.052 r=0.999 5，测定结果可靠。

3）在保证最大限度地提高提取率的前提下，用乙醇作为溶剂而不用甲醇，是考虑到乙醇的安全性和廉价性。

[1]孙麒,巨勇.赵玉芬.具有生物活性的甾体皂苷[J].中草药,2002,33 (3)：276-280

[2]冯国宣.抗癌植物资源与天然产物研究[J].湖北名族学院学报：自然科学版,2001,19(3)：26-32

[3]金婷.皂甙的保健药理作用与提取分离研究进展[J].食品工程, 2008,3(1)：19-21

[4]刘英翠.运用超声法提高皂荚皂甙浸出率的研究[J].山西林业科技,2009,38(1)：18-20

[5]乔兆扬,曹慧,徐斐.豆浆中皂甙的提取及测定[J].食品工业科技, 2010,31(8)：258-264

[6]沈晖,赵丛丛,刘曾,等.分光光度法测定菊叶薯蓣总皂甙含量的研究[J].食品与发酵科技,2012,48(2)：104,106

[7]盛桂华,周泉城.瓜蒌皂甙的超声波辅助提取工艺研究[J].山东农业大学学报：自然科学版,2008,39(3)：376-380

[8]张娜,陈锦屏,邵明飞.和田玉枣总皂甙水提取工艺研究[J].农产品加工学刊,2010,8(8)：62-65

[9]薛晓娟,陈晓青,李钰.正交试验法优选超声提取知母皂甙的研究[J].天然产物研究开发,2007,19(2)：501-503,534

Ultrasonic Assisted Extraction of Saponins of Eggplant

LIUDan，JIXiao-ling*，DINGYa-ya，YANGWei，WUTao，DUANYong-qiang
（TheMedicalUnitersity ofNingxia，Yingchuan 750001，Ningxia，China）

To study extraction technology of saponin from eggplant.the ultrasonic assisted extraction of saponin from eggplant，through orthogonal test of extraction temperature，extraction time，inspect，ethanol concentration，liquid ratio and power extraction on eggplant saponins extraction effects；using oleanolic acid as the control，vanillin-acetic acid as chromogenic agent，with visible spectrophotometric determination of total saponins in eggplant content.using orthogonal test to determine the optimal conditions for the extraction of saponin from eggplant，namely the extraction temperature was50℃，ultrasound time as20min，ultrasonic power 80W，ethanol concentration is70%，solid-liquid ratio is1∶20；in thebestconditionsofeggplanton extraction rate of1.579 6mg/g.The optimization with ultrasonie instrument extraction eggplant of saponins method further development and utilization of eggplant saponins providea reference basis.

eggplant；sapon；ultrasonicwave；extrac

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.15.013

2013-03-04

宁夏医科大学大学生创新性项目（XM 201010）

刘丹（1989—），女（汉），本科，研究方向：医学检验。

*通信作者：姬晓灵（1960—），女（汉），教授，主要从事分析化学教学与科研工作。