正交设计优化山豆根黄酮、皂苷提取工艺

何婷婷+柴军红+张蕾

摘要：以山豆（Sophora tonkinensis Gapnep.）根为原料，采用了闪式提取法、超声波提取法、酶促复合提取法等进行对比研究。以总皂苷、总黄酮的得率为指标，正交设计探讨了超声提取法的最佳提取条件和参数。结果表明，最佳工艺条件为乙醇体积分数50%，料液比1∶20（g∶mL），超声时间40 min，超声功率500 W，超声温度80 ℃。在最佳提取条件下，放大10倍总皂苷、总黄酮的得率分别为1.22%、2.48%，相对标准偏差在2%以内。

關键词：山豆（Sophora tonkinensis Gapnep.）根；总黄酮；总皂苷；工艺优化

中图分类号：TQ460.6+2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）01-0097-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.01.025

Abstract： Using the root of Sophora tonkinensis Gapnep. as material，herbal flash，ultrasonic and composite enzymatic methods were used to extract total flavonoids and saponins. The yield of total saponins and flavonoids was taken as the index，and their extraction conditions were optimized by orthogonal test. The results showed that the optimum technological condition was that ethanol concentration was 50%，solid-liquid ratio was 1∶20（g∶mL），ultrasonic time was 40 min，ultrasonic power was 500 W and ultrasonic temperature 80 ℃. Under the optimum extraction conditions，the process is magnified ten times，total sponnins and flavonoids were 1.22%，2.48%，the relative standard deviation was less than 2%.

Key words： the root of Sophora tonkinensis Gapnep.；flavonoids；total saponins；optimization of process

山豆根又名“广豆根”，豆科越南槐（Sophora tonkinensis Gapnep.）的干燥根茎，可入药[1]，含黄酮、生物碱、多糖、萜类及其皂苷[2]、酚类物质、咖啡酸等[3]多种药理活性成分，具有显著抗炎抑菌、抗病毒、抗肿瘤、免疫激活等疗效[3]，其水提取物对急性炎症有疗效[3]。山豆根醇提物对大肠杆菌、金黄葡萄菌、甲型链球菌等具有显著抑制作用[4]。现代药理研究表明，黄酮、萜类及其皂苷与抗炎抑菌、抗病毒有密切关系[4，5]。此外，山豆根含生物碱是其药效成分之一，也是引起或诱发毒副反应的主要原因，为了进一步研究山豆根药用部位，提高药品质量安全性或增加相关适应症，有必要研究其提取工艺。本研究讨论常规提法、闪式提取法、超声波提取法、酶促-微波提取法等方法，以总黄酮及皂苷为指标，采用正交试验法优化工艺参数，以期为山豆根开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 主要试剂

乙醇（AR，天津市进丰化工有限公司），香草醛（AR，天津科密欧试剂厂），芦丁、三七总皂苷标准品（>98%，贵州迪大科技有限责任公司），冰乙酸（AR，辽宁泉瑞试剂有限公司），高氯酸（AR，天津市东方化工厂），纤维素酶（WOLSEN公司），亚硫酸钠（AR，天津市福晨化学试剂厂）等。

1.2 主要仪器

T6型紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器公司）；BSA224S-CW型电子天平（德国赛多利斯集团）；R210型旋转蒸发仪（瑞士Buchi公司）；SL-2010N型超声波提取器（南京顺流设备有限公司）；JHBE-50T型闪式提取器（南京庚辰科学仪器有限公司）等。

1.3 活性成分测定方法

1.3.1 总黄酮测定方法 采用亚硝酸钠-硝酸铝法[5，6]，建立相关标准曲线。取适量提取浸膏，少量甲醇超声处理溶解，70%甲醇定容于100 mL容量瓶中，移取0.5～1.0 mL上清液进行测定。

1.3.2 总皂苷测定方法 采用香草醛-冰乙酸显色法[7]，以三七总皂苷为对照品，建立相关标准曲线。取适量提取浸膏，50%乙醇超声溶解，定容100 mL容量瓶中，移取上清液0.6 mL进行检测。

1.4 提取方法对比试验

采用常规提取法（浸提法、索氏连续提取法）、超声波辅助法[6]、闪式提取法及酶促法[7，8]等，略有改动。山豆根去杂破碎，过20～30目筛备用，其试验方法如表1所示。依据表1参数组织试验，试验重复3次，得率取平均值，结果见表2。

1.5 正交试验

在单因素试验的基础上，选取乙醇体积分数、超声功率、提取时间、料液比（g∶mL，下同）、超声温度为试验因素，以总黄酮、皂苷得率为指标，采用L16（45）正交试验，各因素和水平见表2。

2 结果与分析

2.1 活性成分标准曲线

2.1.1 总黄酮标准曲线 依据“1.3.1”方法建立标准曲线，芦丁对照品在0.11～0.66 mg/mL，线性关系良好，其回归方程为Y=0.590 9x+0.012 4，R2=0.999 2。endprint

2.1.2 总皂苷标准曲线 依据“1.3.2”方法建立标准曲线，皂苷在10.01～80.08 μg/mL范围内呈良好线性关系，其回归方程为Y=0.006 3x+0.012 9，R2=0.999 2。

2.2 提取方法对比试验结果

由表3可知，传统的提取法从提取时间、效率等方面，与超声波辅助法、酶促辅助法等存在差异，浸提法总黄酮得率是酶法+超声波法的45%左右。闪式提取法由于具有快速同时温度低等优势[2]，相对提取率也较高，但是由于工程化不易实现等原因，本研究采用超声波法作为提取方法进行优化试验。

2.3 正交试验优化结果

依据正交试验设计，其试验结果见表4。为了更好地评价工艺，参考文献[9，10]对总皂苷及总黄酮得率进行加权处理，以得率的算数平均值比值为系数，经计算多糖系数为1，总黄酮为1.54，其总指标计算公式如下：

总指标=1.54×S（皂苷）+F（黄酮）

由表4可知，各因素对提取影响的顺序为乙醇体积分数>料液比>超声时间>超声功率>超声温度，最佳工艺条件为4号A1B4C4D4E4，乙醇体积分数50%，料液比1∶20，超声时间40 min，超声功率在500 W，超声温度80 ℃，其加权收率为4.898 4。依据K值最佳组合为A1B4C2D3E4不在正交设计表范围内，所以需要进一步验证，以期获得最佳工艺。将A1B4C2D3E4组合依据前方法提取，获得皂苷得率为1.12%，总黄酮为2.08%，其结果低于组合A1B4C4D4E4，所以最佳工艺为A1B4C4D4E4。此外，随着工艺中试放大，传质、传热、传动会出现变化。为了研究工艺参数的稳定性，进行工艺放大验证试验。

2.6 工艺放大验证试验

选取4号工艺参数，试验放大10倍，重复3次，结果取算数平均值，验证工艺稳定性，其结果如表5所示。稳定性试验结果表明，总黄酮得率平均值为2.479%，相对标准偏差0.93%，皂苷为1.196%，相对标准偏差1.98%，此偏差与偏离算术平均值的程度均在2.0%以内，考虑试验误差，表明该提取工艺参数较为稳定。

3 结论

对山豆根总黄酮、总皂苷提取方法进行研究，较低体积分数乙醇对于总皂苷、总黄酮有好的浸提率。同时，超声波法显示出良好的可控及操作性，正交试验优化和加权分析表明，其影响因素顺序为乙醇体积分数>料液比>微波时间>微波功率>微波温度，工艺放大10倍后，总黄酮得率可达2.48%，皂苷1.22%，相對标准偏差均在2%以内，所以此工艺具有一定稳定性。

参考文献：

[1] 王君明，崔 瑛.山豆根化学成分、药理作用及毒性研究进展[J].中国实验方剂学杂志，2011，17（4）：229-232.

[2] 李厚聪，袁德培，刘 圆，等.山豆根属植物化学成分与生物活性研究进展[J].中草药，2014，45（23）：3486-3491.

[3] HE C M，CHENG Z H，CHEN D F. Qualitative and quantitative analysis of flavonoids in Sophora tonkinensis by LC/MS and HPLC[J].Chinese Journal of Natural Medicines，2013，11（6）：690-698.

[4] 戴五好，钱利武，杨士友，等.苦参、山豆根生物碱及其总碱的抑菌活性研究[J].中国实验方剂学杂志，2012，18（3）：177-180.

[5] 赖红芳，黄秀香，陆俊宇.超声波辅助提取山豆根中的黄酮和多糖工艺优化[J].食品与机械，2014，30（1）：196-198.

[6] 柴军红，何婷婷，金志民，等.花楸叶活性成分提取工艺的优化[J].食品研究与开发，2014，35（3）：23-27.

[7] 刘子祯，姜 蕊，刘伟锐，等.红枣叶中三萜皂苷的提取工艺和含量测定研究[J].食品研究与开发，2016，37（1）：57-59.

[8] 王 瑾，杨义雄，林 海，等.闪式提取无患子中长春藤皂苷元的最优工艺[J].福建中医药大学学报，2012，22（1）：50-52.

[9] 郭东艳，张丽娟，师延琼，等.基于谱效相关的多指标综合加权评分法优选生地黄的提取工艺[J].中成药，2011，32（12）：2183-2185.

[10] 金 芳，姚仲青，蒋 琴，等.多指标加权综合评分法考察功血颗粒剂提取工艺[J].中草药，2000，31（10）：746-747.endprint