超声波强化提取香椿叶总三萜的工艺研究

贾韶千，李艳霞

（江苏食品药品职业技术学院食品与营养工程学院，江苏淮安　223003）



超声波强化提取香椿叶总三萜的工艺研究

贾韶千，李艳霞

（江苏食品药品职业技术学院食品与营养工程学院，江苏淮安223003）

为提高香椿叶总三萜提取率，采用超声波细胞破碎仪对香椿叶中的总三萜进行提取研究，通过单因素试验和正交试验确定最佳工艺参数。通过正交试验得出超声强化提取香椿叶总三萜的最佳提取工艺参数为乙醇体积分数80%，提取时间35 min，料液比1∶60，超声功率700 W，超声工作间歇比3S/1S，在此条件下提取量可达到19.26 mg/g。试验结果表明，超声波法强化提取香椿叶中的总三萜可以提高提取率，为香椿资源的合理开发提供理论依据。

香椿叶；总三萜；超声波；提取

香椿［Toona sinensis（A.Juss.）］，又名香椿芽、香桩头、大红椿树、椿天等，为楝科香椿属落叶乔木，是我国特有的珍贵速生药材树种［1］。香椿在我国栽培面积大、分布范围广，主要分布于安徽、河南、山西、山东等省份，其中又以安徽太和、河南焦作和山东酉牟出产的香椿产品最为著名［2-3］。香椿是药食两用植物，因富含多种生物活性物质而具有很高的药用价值，如止血固精、清热收敛、消炎解毒等功效，应用历史悠久，《唐木草》中已有记载［4-5］。香椿叶，性温味苦，具有消炎解毒、去湿热、清热收敛等功效［6］。此外，香椿芽叶含有丰富的氨基酸以及磷、铁、VC等微量元素，而且口感清香，深受广大消费者的青睐［7］。

近年来，国内外对香椿的化学成分研究日趋增多。已有的研究成果表明，香椿主要活性成分为三萜类化合物，具有杀虫、抗菌、抗病毒、抗氧化、保肝、抗肿瘤等生物活性［8-9］。此外，香椿还含有黄酮、蒽醌、鞣质、生物碱，这些活性成分在药物、保健品等领域也有广泛的应用［10-11］。近年来，超声波提取技术已广泛应用到天然活性成分的提取中，具有提取效率高、耗能低、不破坏活性成分等优点［12-13］。本研究采用超声波细胞破碎仪，对香椿叶中总三萜的提取进行探讨，为进一步研究香椿叶总三萜的分离纯化奠定基础。

1　材料与方法

1.1试验材料

香椿叶，采自江苏省淮安市（10月份采摘）；齐墩果酸标准品，购自中国药品生物制品所；无水乙醇、石油醚、香草醛、冰醋酸、乙酸乙酯、高氯酸，均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2试验仪器

SCIEENT-ⅡD型超声波细胞破碎仪；FW100型万能粉碎机；16WS型高速台式离心机；TU-1800PC型紫外分光光度计；HG101-3型电热鼓风干燥箱；RE-52型旋转蒸发仪；SHB-III型水循环式真空泵；SPS601F型电子天平；DK-S26型恒温水浴锅。

1.3试验方法

1.3.1标准曲线的制备

精密称取120℃干燥至恒质量的齐墩果酸标准品10.0 mg，加乙酸乙酯定容至50 mL，配成0.2 mg/mL的标准品溶液。精密吸取齐墩果酸标准品溶液0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4 mL于10 mL容量瓶中，分别加入高氯酸溶液1.4 mL，5%香草醛-冰醋酸溶液0.5 mL，置于60℃水浴15 min，冷却后加乙酸乙酯稀释至刻度。于波长560 nm处测定吸光度A，以不加对照品溶液而直接加高氯酸1.4 mL，5%香草醛-冰醋酸溶液0.5 mL，用乙酸乙酯稀释至刻度的混合溶液作为对照，得到质量浓度C与吸光度A的回归方程：A=29.857C+0.003 29，R2=0.999 8。

标准曲线见图1。

图1　标准曲线

1.3.2香椿叶总三萜提取工艺

香椿叶低温烘干至恒质量，粉碎后过80目筛，用石油醚脱去脂肪、色素等杂质。准确称取一定量的香椿叶粉末，加入提取溶剂，置于超声波细胞破碎仪中进行提取。提取完成后，按1.3.1方法测定提取液的吸光度，计算总三萜含量。

1.4试验设计

1.4.1超声强化提取香椿叶总三萜的单因素试验

研究提取时间、料液比、超声波功率、超声工作间歇比对提取量的影响。

乙醇体积分数分别为40%，50%，60%，70%，80%，90%；提取时间分别为10，15，20，25，30，35 min；料液比分别为1∶20，1∶30，1∶40，1∶50，1∶60（g∶mL）；超声功率分别为300，400，500，600，700，800 W；超声工作间歇比分别为1S/1S，1S/2S，1S/3S，2S/1S，2S/2S，3S/1S。

1.4.2超声强化提取香椿叶总三萜的正交试验

在单因素试验的基础上，选择合适的参数范围，对提取时间、料液比、超声功率、超声工作间歇比进行L9（34）正交试验，以提取量为评价指标，确定最佳工艺参数，并对其极差和方差进行分析。

2　结果与分析

2.1超声强化提取香椿叶总三萜单因素试验

2.1.1乙醇体积分数对香椿叶总三萜提取量的影响

选用不同体积分数的乙醇溶液作为提取溶剂，考察其对香椿叶总三萜提取量的影响。

乙醇体积分数对提取量的影响见图2。

图2　乙醇体积分数对提取量的影响

由图2可知，乙醇体积分数对香椿叶总三萜提取量的影响较大，当乙醇体积分数在40%～80%时，提取量呈上升趋势；乙醇体积分数在80%～90%变化过程中，提取量开始下降。因此，乙醇体积分数较高或较低提取量都不佳。这主要是因为溶剂中的水使香椿叶粉末得以膨胀，增大了物料与提取容积的接触面积，加速了总三萜的扩散。另外，三萜类化合物具有较高的极性，根据相似相溶原理，用较大极性的溶剂提取效果较好。因此，选择体积分数为80%的乙醇溶液进行提取。

2.1.2提取时间对香椿叶总三萜提取量的影响

选择不同提取时间，考察其对香椿叶总三萜提取量的影响。

提取时间对提取量的影响见图3。

图3　提取时间对提取量的影响

由图3可知，在超声提取的整个过程中，提取时间越长，超声波作用越充分，香椿叶总三萜浸出的越多，提取量不断升高。但是，提取时间超过35 min后，随着提取时间的延长，提取量上升趋势明显变缓，这是因为超声波强烈的空化效应，可能对三萜类化合物结构有一定的破坏作用，所以提取时间不宜过长。同时，刚开始时细胞内外总三萜的质量浓度差较大，总三萜比较容易被溶出，随着提取时间的延长，提取溶剂中总三萜质量浓度变大，使提取量增加变缓。考虑到经济因素，选择提取时间35 min左右进行正交试验。

2.1.3料液比对香椿叶总三萜提取量的影响

选择不同料液比，考察其对香椿叶总三萜提取量的影响。

料液比对提取量的影响见图4。

图4　料液比对提取量的影响

由图4可知，随着料液比的增大，提取量也不断增大。这主要是因为随着料液比的增加，香椿叶粉末与提取溶剂接触面的质量浓度差也不断增大，总三萜就越容易渗透出来；当料液比增大到一定值后，由于香椿叶总三萜的含量有限，提取量的上升趋势趋于平缓。而且，料液比越大，溶剂的用量就会越大，给后续的浓缩和纯化工作会带来很大麻烦。因此，从节能和提高工作效率的角度考虑，选择料液比1∶50左右来进行正交试验。

2.1.4超声功率对香椿叶总三萜提取量的影响

选择不同超声功率，考察其对香椿叶总三萜提取量的影响。

超声功率对提取量的影响见图5。

图5　超声功率对提取量的影响

由图5可知，超声功率在400 W左右时，总三萜的提取量偏低，这主要是因为超声功率较低时超声波作用不强，不能充分破坏物料的结构；当超声功率升高后，总三萜的提取量随之上升，且上升趋势较为明显；当超声功率高于600 W后，总三萜提取量升高的趋势开始趋缓，考虑到经济因素，选择超声功率600 W左右来进行正交试验。

2.1.5超声工作间歇比对香椿叶总三萜提取量的影响

选择不同超声工作间歇比，考察其对香椿叶总三萜提取量的影响。超声工作间歇比对提取量的影响见图6。

图6　超声工作间歇比对提取量的影响

由图6可知，1S/1S，1S/2S，1S/3S的提取量相比较低，2S/1S，2S/2S相比好一些，超声工作间歇比为3S/1S时的提取量最高。超声工作间歇比是指超声工作时间和间歇时间的比例，间歇比3S/1S表示超声工作3S，间歇1S，因此在相同的超声处理时间内，实际的超声波作用时间越长，超声波对物料的作用就越强，提取量也越高。因此，选择超声工作间歇比3S/1S，2S/1S，2S/2S来进行正交试验。

2.2超声波强化提取香椿叶总三萜正交试验结果及方差分析

在单因素试验的基础上，确定了提取时间、超声工作间歇比、超声波功率、料液比4个因素合适的参数范围，以此进行L9（34）正交试验，以确定超声波提取香椿叶总三萜的最佳工艺，以香椿叶总三萜提取量为评价指标。

超声强化提取香椿叶总三萜的正交试验因素与水平设计见表1，超声强化提取香椿叶总三萜的正交试验结果见表2，超声强化提取工艺参数极差分析见图7。

表1　超声强化提取香椿叶总三萜的正交试验因素与水平设计

由表2可知，超声工作间歇比对香椿叶总三萜提取量的影响最大。各因素对超声波提取香椿叶总三萜提取量影响的主次顺序依次为D＞C＞B＞A，即超声工作间歇比＞超声功率＞料液比＞提取时间。根据极差分析图分析得知，超声波提取香椿叶总三萜的最佳组合为A2B3C3D3，按照此条件进行验证试验，试验进行3次，取平均值，其提取量为19.26 mg/g，与正交试验中的9组试验结果进行对照，其总三萜提取量最高，因此确定最佳工艺参数为提取时间35 min，料液比1∶60，超声功率700 W，超声工作间歇比3S/1S。

表2　超声强化提取香椿叶总三萜的正交试验结果

图7　超声波强化提取工艺参数极差分析

正交设计方差分析结果见表3。

表3　正交设计方差分析结果

由表3可知，在超声波提取香椿叶总三萜正交试验的因素和水平范围内，超声功率、超声工作间歇比对香椿叶总三萜提取量的影响水平显著（p＜0.05），而料液比、提取时间2个因素的影响不显著。

3　结论

本文研究了超声波强化提取香椿叶总三萜的工艺，以体积分数80%的乙醇溶液作为提取溶剂，考察提取时间、料液比、超声功率、超声工作间歇比对香椿叶总三萜提取量的影响。在单因素试验的基础上，采用L9（34）正交试验确定超声波强化提取的最佳工艺参数为提取时间35 min，料液比1∶60，超声功率700 W，超声工作间歇比3S/1S；在此工艺下，香椿叶总三萜提取量可达到19.26 mg/g。试验结果表明，利用超声波的强化作用来提取香椿叶总三萜，可以达到节能、省时的效果，而且超声波提取无需加热，有效避免了高温对总三萜活性的影响。

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Ultrasonic Extract Study on Triterpen of Toona Sinensis Leaves

JIA Shaoqian，LI Yanxia
（Institute of Food and Nutritional Engineering，Jiangsu Food&Pharmaceutical Science College，Huaian，Jiangsu 223003，China）

In order to improve the extraction effect of triterpen from Toona sinensis leaves，using ultrasonic to extract triterpen of Toona sinensis leaves，through single fraction experiments and orthogonal experiments，to determine the optimal technological parameters.The result expresses the optimal technological parameters is the concentration of ethanol 80%，extracting 35 min，solution ratio 1∶60，ultrasonic power 700 W，ratio of ultrasonic run and interim time is 3S/1S，the extraction amount is 19.26 mg/g.Using ultrasonic to extract triterpen of Toona sinensis leaves can improve the extracting rate，provide theoretical basis for the rational exploitation of toona sinensis leaves.

Toona sinensis leaves；triterpen；ultrasonic；extraction

TS255.36

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.07.008

1671-9646（2016）07a-0028-04

2016-05-24

淮安市科技支撑计划（SN13002）；江苏省青蓝工程资助项目（苏教师［2014］23号）。

贾韶千（1983— ），男，博士，讲师，研究方向为天然活性成分提取、分离纯化。