人参酵素皂苷含量的分析研究

徐 洁

西安海棠职业学院，陕西 西安 710038

1 人参概述

1.1 人参简介

人参的根部非常大，外形和纺锤类似，表面有非常多的分支，与人类的四肢相似，所以被人们称为“人参”。它是一种药食同源的植物资源，具有强大的滋补效果，被人们称为“百草之王”，是貂皮、鹿茸之外的闻名遐迩的“东北三宝”之一，是驰名中外、老幼皆知的名贵药材。现代技术研究表明，人参分离出30 多种皂苷、多糖，它们是人参生理活性的物质基础。

1.2 人参的化学成分

1.2.1 人参皂苷成分

医学和药理的研究证明，人参的主要有效成分之一——人参皂苷，是人参根部主要的生理活性物质。我国的科技人员和技术人员现已从国产人参根中分离出Re、Rf、Rg2 等10 种人参皂苷[1]，并且从人参茎叶中分离出Rbl、Rd、Re 等14 种单体，从人参的果子中分离出Rb1、Rb2、Rc、Rd、Re 等8 种人参皂苷单体[2]。

1.2.2 人参多糖成分

人参含有的糖类成分主要是单糖、低聚糖和多糖，有一定生理活性的人参糖类成分为人参多糖。人参多糖主要含酸性杂多糖和葡萄糖[3]。这些人参多糖都含有一定量的多肽，这些人参糖肽为人参中天然存在的生物活性物质。

1.2.3 其他成分

人参中还含有大量可以挥发的油、多种氨基酸与微量元素、维生素和酶、人参皂苷、麦芽酚、腺苷等活性物质[4]。

2 酵素概述

2.1 酵素简介

酵素是酶的另一个名字，它的很多性质和功能都和酶类似，它是由多种氨基酸组成的具有特殊生物活性的物质，又名植物综合性酶。酵素分为狭义酵素和广义酵素。狭义酵素单指酶，广义酵素指酶和产酶微生物及其相关调节因子，主要强调微生态整体[5]。2016 年，中国微生物发酵产业协会制订了酵素团体标准，规定酵素是以蔬菜、水果、中药材等为原料，经微生物发酵制得的含有生物活性成分的产品。酵素发酵的过程非常复杂，包括微生物与微生物、微生物与底物、底物与底物之间的相互作用。微生物在发酵的同时也会增加一些新的功能，使酵素具有保健价值。

2.2 酵素的相关研究——酵素发现

在辞海中，酵素是酶的旧称。酶本身是个近现代的概念，而“酵”的渊源较早，如北宋末年朱肱《北山酒经》中的“用酵四时不同，寒即多用，温即减之”。可见，“酵”有酵母之意，故从字面上理解，酵素即酵母之要素。酶（enzyme）是德国科学家毕希纳通过破碎酵母细胞最终确认的，故有存在于（en）酵母（zyme）中的要素之意。酵素是各种生化反应的催化剂，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点，具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。所以，酵素的保存需要考虑温度和酸碱度，高温和低温都可能影响酵素的保存，破坏酵素的功能。

2.3 探究酵素对研究本课题的意义

随着时代的进步，我们的生活水准在不断提高的同时，我们的生活环境也在不断被污染。一些报道称，现在人类出现的很多非常奇怪的疾病，都是由于人们不良的生活习惯和较大的精神压力引起的。国内外专家的研究表明，酵素在保护人类身体健康方面有很大的功效，可以预防多种疾病。因为酵素大多是由水果或者蔬菜发酵而成的，所以酵素被称为天然无添加的物质，深受人们喜爱。

3 人参酵素的理化指标测定

3.1 人参酵素酸碱度测定

3.1.1 实验材料与仪器

实验材料：人参酵素，pH 试纸，玻璃棒，比色卡，表面皿，胶头滴管，pH 计，烧杯，pH 6.68 的标准液，pH 4.00 的标准液，去离子水，滤纸，温度计。

3.1.2 实验方法

pH 试纸测定酸碱度范围 取洁净的玻璃棒沾取微量人参酵素，滴在pH 试纸上，观察试纸的颜色变化。按照同样的方法，用不同pH 范围的试纸测定，观察颜色的变化。然后将试纸的颜色对照比色卡，判断人参酵素的pH 范围。

pH 计测定人参酵素酸碱度 校准液A：pH 为6.86 的液体；校准液B：pH 为4.00 的液体。

第一步：测量校准液A 的温度，看pH 上的温度是否和温度计上示数一样，不一样就进行温度补偿，将温度调到一致。

第二步：测后要用提供的清洗液将电极浸入洗净，使用滤纸将电极清洁，再盖上盖子。

第三步：在烧杯中倒入校准液A 4 mL，用于冲洗电极和烧杯。往烧杯中倒入15 mL 的校准液A，将电极浸入校准液A 中，若pH 计的示数不是已知溶液的pH，则进行调节，直到pH 一致并且保持稳定。

第四步：测后要用提供的清洗液将电极浸入洗净，再使用滤纸将电极清洁。测量校准液A 的温度，然后看pH 上的温度是否和温度计上示数一样，如果不一样就进行温度补偿，将温度调到一致。

第五步：在烧杯中倒入已知校准液B 4 mL，用于冲洗电极和烧杯。再往烧杯中倒入15 mL 的校准液B，将电极浸入校准液B 中，若pH 计的示数不是已知溶液的pH，则进行调节，直到pH 一致并且保持稳定。

第六步：使用温度计测定人参酵素的温度，看pH 上的温度是否和温度计上示数一样，如果不一样就进行温度补偿，将温度调节到一致。

第七步：最后将电极插入人参酵素中，读取pH计上的示数，即为人参酵素的pH。

3.1.3 实验结果与分析

使用pH 试纸测定人参酵素的酸碱度，通过比色卡对比，粗略估计人参酵素的pH 范围在2.7～5.4之间，呈酸性。使用pH 计测定酵素的酸碱度结果为3.68。

3.2 人参酵素中的皂苷含量测定

3.2.1 实验材料与仪器

实验器材：烧杯，玻璃棒，量筒，一次性滴管，铁架台，100 mL 的容量瓶，称量纸，标签纸，具塞试管，移液枪，分液漏斗，烧瓶。

实验试剂：人参酵素，香草醛，高氯酸，甲醇，酒精，正丁醇，乙醚，人参皂苷Re 标准品，冰醋酸。

3.2.2 实验方法

实验原理 用香草醛比色法测定人参酵素中的皂苷含量，为了使检测的结果准确，我们要在香草醛中加入高氯酸。

溶液配制 2 mg/mL 人参皂苷溶液：准确称量人参单体皂苷Re 10 mg，放入5 mL 的容量瓶里，加甲醇溶解并稀释至刻度。

70% 乙醇：将无水乙醇与纯水按7∶3 的体积比混合，按量调配。

5% 香草醛—冰醋酸溶液：用精密天平称5 g 的香草醛粉末，然后用冰醋酸稀释到100 mL。

水饱和的正丁醇，正丁醇饱和的水：在干净的烧杯中依次加入蒸馏水和正丁醇，立即出现分层的现象。此时下层的是正丁醇饱和的水溶液，记作A 液，上层的是水饱和的正丁醇溶液，记作B 液。

实验步骤 样品溶液的制备：取人参酵素样品10 mL，倒入烧瓶中。将烧杯放在旋转蒸发器上，将水温度调节在70℃，使酵素在烧瓶中挥发蒸干（注：旋转蒸发器时的速度应尽量慢，以保证受热均匀，旋转蒸发器的蒸发速度很快）。蒸干后应先打开气阀排气，再取下烧瓶，加入5 mL 的A 液，将蒸干后的残留物在超声机里面超声水浴使其溶解，数分钟后，溶解完全，倒入容积100 mL 的烧杯中。用50 mL 的B 液对超声后的溶液进行萃取操作，每次萃取30min，重复操作4 次，将4 次操作中分液漏斗的上层清液混合在一起，用B 液再进行一次萃取，一共进行5 次萃取。将5 次萃取后的液体混合在一起，一次性全部倒在旋转蒸发器中挥发蒸掉，而后使用少量的甲醇先将蒸掉后的残渣溶解，再加甲醇到容量瓶的10 mL 刻度处。

通过对人参皂苷Re 在波长400～700 nm 之间进行光谱扫描，确定它的最大吸收波长，找到光谱达到波峰时的波长为550 nm。

标准曲线绘制：取编号1～6 的6 支带有塞子的洁净玻璃试管，用移液枪精确吸取0 mL、0.02 mL、0.04 mL、0.06 mL、0.08 mL、0.1 mL 的质量浓度为2 mg/mL 人参皂苷溶液，依次加入6 支试管中。将6 只试管放在70℃的水浴中使液体挥发干净，最后试管里剩下极少量的粉末。用流水使试管温度降下来，冷却后用移液枪向6 支试管中都加入0.2 mL 配制好的香草醛冰醋酸溶液、0.8 mL 的高氯酸，立刻机械摇匀，盖上塞子，在60 ℃的恒温水浴中水浴一刻钟，马上冷却，再加入冰乙酸5.0 mL，机械摇匀后，用加入的试剂作为空白对照组，在分光光度计中测定吸光度。

3.2.3 实验结果与分析

标准曲线绘制操作下测定的吸光度如表1。

表1 不同浓度人参皂苷Re 的吸光度

以人参皂苷的含量作为标准曲线的横坐标，不同含量对应的吸光度作为标准曲线的纵坐标，画出标准曲线（如图1），得回归方程：y=4.498 6x-0.003 8，R2=0.995。

图1 人参皂苷Re 的标准曲线

样品溶液稳定性试验取样品溶液，进行比色，每间隔10 min 测定一次吸光度，测定30 min 内的吸光度（如表2）。

表2 样品吸光度数据测定

相对标准差（SRSD）=准偏差人/计算结果的算术平均差×100%

平均值X=（0.895+0.920+0.934）÷3=0.916

标准偏差SD=[（0.920-0.895）+（0.934-0.920）]÷2=0.195

SRSD=0.019 5-0.916×100%=2.1%（n=3）

数据表明，实验样品溶液在实验中具有稳定性。

按“标准曲线绘制”下的操作来测定样本溶液的吸光度，再把吸光度带入人参皂苷的标准曲线测出来的回归方程，算出相应的人参总皂苷含量。取稳定性实验中三次测定吸光度的平均数，查到其产生的皂苷含量为0.20 mg/mL。

本实验是通过分光光度计进行测定的，先检测出人参皂苷单体Re 的标准品和配置的样品溶液在一定波长范围内的最大吸收波长。配置不同含量的人参皂苷单体Re 的标准品，做出一条标准曲线，将人参皂苷Re 的含量作为标准曲线的横坐标，所测定的吸光度作为标准曲线的纵坐标，回归方程为y=4.498 6x-0.003 8，R2=0.995。再测样品溶液的吸光度，本实验共测了三次样品溶液的吸光度，每隔10min 测一次，吸光度近似处于稳定，取三次吸光度的平均值，带入回归方程，算出对应的皂苷含量x值。

4 结论

通过温度补偿和标准液校准，我们可以确定pH计测定的人参酵素的pH 是一个相对准确的值，且人参酵素的pH 为3.68，呈酸性。我们人体食用的酸性食品，可以疏通和软化血管，也可以清洁杀菌，增强人体免疫力。

酵素是发酵的产物。经测定，人参酵素中存在较低的酒精度。所以在食用人参酵素时应谨慎，酒精过敏的人慎用。

本次实验所得的人参皂苷Re 标准曲线较为精确，可以很好地表现不同含量的人参皂苷在550 nm处的吸光度的变化规律。每隔10 min 测定样品溶液在550 nm 波长下的吸光度，显示吸光度较为稳定，所以实验结果可靠，结果测得样品中的人参酵素含量为0.2 mg/mL。