超声波辅助提取玉竹植物甾醇工艺的优化

曾夏雨+何佳慧+许泽文+陈致印

摘要：采用超声波辅助提取玉竹[Polygonatum odoratum（Mill.） Druce]中植物甾醇。通过单因素试验和正交试验，以提取溶剂、料液比、超声时间、超声温度4个因素进行试验。结果表明，乙酸乙酯为最佳提取溶剂，最适宜的工艺条件为料液比1∶40（g∶mL）、超声时间50 min、超声温度45 ℃，该条件下植物甾醇提取量为2.714 9 mg/g。该工艺可为玉竹的综合利用提供科学依据和技术支持。

关键词：玉竹[Polygonatum odoratum（Mill.） Druce]；超声波；植物甾醇

中图分类号：S567.23+9；R284.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）20-5345-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.20.044

Abstract： The ultrasonic assisted method was used to extract phytosterol from Polygonatum odoratum（Mill.） Druce. With single factor experiment and orthogonal test， the extraction solvent， material-liquid ratio， ultrasonic extraction time， ultrasonic extraction temperature were selected as experiment factors. The results showed that the optimal conditions of extracting phytosterol from Polygonatum odoratum（Mill.） Druce was solvent of acetic ether， the material-liquid ratio of 1∶40（g∶mL）， ultrasonic extraction time of 50 min， ultrasonic extraction temperature of 45 ℃. Under these conditions， the extraction content of phytosterol was 2.714 9 mg/g. The method would provide scientific basis and technical support for the comprehensive utilization of Polygonatum odoratum（Mill.） Druce.

Key words： Polygonatum odoratum （Mill.） Druce； ultrasonic； phytosterol

玉竹[Polygonatum odoratum （Mill.）Druce]是黃精属百合科多年生草本植物，又名尾参、玉参、萎蕤等，味甘微寒，具有养阴润燥，生津止渴的功效[1]。可用于消除肺胃阴伤，燥热咳嗽，咽干口渴，内热消渴等症状[2]。玉竹主要化学成分为多糖类化合物，另含甾体皂苷、黄酮、生物碱、甾醇、鞣质等成分[3]。李海明等[4]用硅胶、Sephadex LH-20、ODS柱层析和制备HPLC等分离纯化玉竹，通过波谱及质谱分析鉴定化合物结构，分离得到5种化合物，其中就含有植物甾醇。周婷婷[5]研究发现，植物甾醇对胆固醇代谢、抗氧化作用、类激素功能、抗癌作用、免疫调节功能、抗炎与调节生长作用等方面都具有明显效果。目前，植物甾醇的应用也越来越广泛，如医药、食品、日用化妆品等行业都有所涉及[6，7]。

植物甾醇的提取方法很多，常见的有溶剂结晶法、络合法、皂化法、蒸馏法、吸附法、超临界CO2法、萃取法、酶法等[8]。李波等[9]、李万林等[10]、赵红红等[11]曾分别以玉米胚芽油、大豆油、菜子油为原料，采用微波辅助提取植物甾醇。而利用超声波辅助提取玉竹中的植物甾醇鲜见相关报道，本研究使用超声波辅助提取玉竹根茎中的植物甾醇，优化其提取条件，旨在为进一步开发利用玉竹提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

玉竹：湖南省双峰县邓氏生态玉竹发展有限公司提供；植物甾醇标准品（HPLC≥98%）：成都曼思特生物科技有限公司提供；其他试剂均为分析纯。

123型可见分光光度计（上海光谱仪器有限公司）；KQ5200DB型超声波清洗机（昆山市超声仪器有限公司）；RE-2000A型旋转蒸发器（巩义市予华仪器有限公司）；SHZ-D（III）型循环水式真空泵（巩义市予华仪器有限公司）；HX-400A型高速中药粉碎机（浙江省永康市溪岸五金药具厂）。

1.2 方法

1.2.1 工艺路线 将玉竹洗净→切片烘干→粉碎→过筛（80目）→放入具塞三角瓶→装入有机溶剂→超声波提取→旋转蒸发→初提物→定容→比色测定。

1.2.2 植物甾醇含量的测定方法[12] 用β-谷甾醇为标样作标准曲线，以乙酸乙酯为溶剂，将1 mg/mL β-谷甾醇溶液稀释为0.04、0.06、0.08、0.10、0.12 mg/mL浓度梯度，各取5 mL，分别加入1 mL浓硫酸，50 ℃水浴加热4 min，在416 nm波长下，以乙酸乙酯与浓硫酸混合液为空白测定吸光度。

1.2.3 单因素试验 称取玉竹样品5份，每份均为2.0 g，考察提取剂分别为石油醚、无水乙醇、乙酸乙酯、正己烷、丙酮；料液比（g∶mL，下同）分别为1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60；超声时间分别为20、30、40、50、60 min；超声温度分别为25、35、45、55、65 ℃时，重复3次，测定植物甾醇的提取量。

1.2.4 正交试验 根据单因素试验结果，以料液比、超声时间、超声温度为影响因素，进行3因素3水平正交试验，优化提取工艺，因素与水平见表1。

2 结果与分析

2.1 线性关系的考察

采用Liebermann-Bur chard比色法，得到标准曲线回归方程为y=1.96x+0.022 6（R2=0.996 3），植物甾醇浓度与吸光度线性关系良好（图1）。

2.2 单因素试验结果

2.2.1 溶剂 各种溶剂的初提液均为黄色，澄清透明。由图2可知，不同溶剂对植物甾醇的提取量不同。石油醚提取效果最差，无水乙醇和丙酮提取效果相近，正己烷提取效果较好，乙酸乙酯提取效果最佳，故选取乙酸乙酯作为提取溶剂。

2.2.2 料液比 由图3可知，不同的料液比对植物甾醇的提取有影响。随着溶剂体积增加，原料与提取溶剂接触面积增大，溶出的植物甾醇越多，植物甾醇提取量显著增加，当料液比达到1∶40时，提取量最大，随着提取溶剂体积的继续增加，其他物质会随着体积增大而相应增加，抑制植物甾醇溶出，植物甾醇含量有所下降，最终趋于平缓。

2.2.3 超声时间 由图4可知，随着超声时间地改变，提取结果也将随之改变。在20～50 min内，随着超声时间地增加细胞膜破碎数量越多，破碎程度越大，植物甾醇溶出越多，植物甾醇的提取量随着时间的延长而增多。但超声时间超过50 min后，植物甾醇含量会受到相应地破坏，细胞破碎程度增大后杂质也相应增多，不利于植物甾醇提取，含量有所降低。

2.2.4 超声温度 由图5可知，在25～35 ℃内，植物甾醇提取量随温度增大而显著增加，但温度高于35 ℃时，植物甾醇随温度增加而减少，可能是由于温度增加，溶剂汽化程度变大，减小了溶剂与原料的接触面积，同时可能造成有效成分的分解，从而降低了植物甾醇的提取量。

2.3 正交试验结果

通过单因素试验的筛选，可知不同料液比、超声时间、超声温度对植物甾醇提取量有较大影响。为更进一步得出提取的最优条件，以这3个单因素选3个水平，以提取量为考察指标，采用L9（34）正交试验（表2）。由表2可以看出，试验各因素对玉竹植物甾醇提取量的影响主次顺序为C>B>A，即超声温度>超声时间>料液比，极差分析确定的玉竹植物甾醇提取最优组合为A2B2C3，即料液比为1∶40，超声时间为50 min，超声温度为45 ℃。在此条件下，玉竹根茎中植物甾醇提取量为2.714 9 mg/g。

3 小结与讨论

对于植物甾醇提取工艺的研究中，大部分采用热水浸提法、乙醇回流法等[13]，这类工艺有提取时间较长、提取温度较高、提取率较低的缺点。本研究通过超声波辅助提取，具有提取时间较短、提取温度低、提取率较高的优点，更适合于植物甾醇的提取。

玉竹植物甾醇提取的最优溶剂是乙酸乙酯，与赵一凡等[8]、李波等[9]用丙酮和三氯甲烷提取植物甾醇有区别。本研究通过单因素和正交试验得出玉竹中植物甾醇的最佳工艺参数为料液比1∶40，超声时间50 min，超声温度45 ℃，在该条件下得到提取量为2.714 9 mg/g，相比赵红红等[11]、李万林等[10]分别从菜子油和大豆油中的提取量（2.265 mg/g和2.317 mg/g）高，但比李波等[9]从玉米胚芽油中的提取率（8.305 mg/g）低。

植物甾醇能够从食用油、木浆下脚料、中草药等农副废物资源中提取，具有生产植物甾醇的有利条件，但植物甾醇的弱疏水性和油溶性限制了其应用[14]，需采用合成酯的方式加以利用。许青青等[15]将植物甾醇与脂肪酸直接酯化合成甾醇酯。于敏等[16]以脂肪酶为催化剂，在有机溶剂中催化月桂酸和植物甾醇合成月桂酸植物甾醇酯。随着植物甾醇研究的深入，其功能和应用也将进一步被挖掘，而对其生物学活性机制的了解就显得更为迫切[7]。

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