超高压提取西洋参皂苷的工艺研究

第21卷第5期2005年5月农业工程学报

T ran sacti on s of the CSA E V o l .21　N o.5M ay 2005

超高压提取西洋参皂苷的工艺研究

陈瑞战,张守勤※,王长征,窦建鹏,吴　华,张玲玲

(吉林大学生物与农业工程学院,长春130025)

摘　要:研究在常温下超高压提取西洋参根中皂苷的最佳提取工艺。探讨了不同提取溶剂、溶剂浓度、提取压力、溶剂与原料比、提取时间等因素对皂苷得率的影响,确定了超高压提取西洋参根中皂苷的最佳条件,并将超高压提取法与热回流提取、微波提取、超声提取、超临界CO 2萃取等提取法进行了比较。超高压提取西洋参根中皂苷的最佳提取条件:70%乙醇水溶液为提取溶剂,提取压力为200M Pa ,溶剂与原料比为50∶1,提取时间为2m in 。超高压提取西洋参根中皂苷具有提取得率高、时间短、能耗低等优点,可用于中药有效成分的提取。关键词:超高压;提取;西洋参;皂苷

中图分类号:O 62335;TQ 036+.4 文献标识码:A 文章编号:100226819(2005)0520150205

陈瑞战,张守勤,王长征,等.超高压提取西洋参皂苷的工艺研究[J ].农业工程学报,2005,21(5):150-154.

Chen R u izhan ,Zhang Shouqin ,W ang Changzheng ,et al .T echno logical p rocess of u ltrah igh 2p ressu re ex tracti on of

sapon in s from P anax qu inquef olius [J ].T ran sacti on s of the CSA E ,2005,21(5):150-154.(in Ch inese w ith English ab stract )

收稿日期:2004211225　修订日期:2004204225基金项目:国家自然科学基金资助项目(30472135)

作者简介:陈瑞战(1967-),男,副教授,博士研究生,研究方向为药物有效成分提取。长春　吉林大学生物与农业工程学院,130025。E 2

m ail :ruizhanchen @

通讯作者:张守勤(1946-),男,教授,主要从事农产品加工研究。长

春　吉林大学生物与农业工程学院,130025。Em ail :zsq @jlu .edu .cn

0　引　言

西洋参(P anax qu inquef olius )系五加科属植物,原产于加拿大和美国,目前中国已经有大面积的栽培。西洋参的主要成分是皂苷,具有较高的生理活性、独特的药理作用。西洋参中人参皂苷的常规提取方法有浸渍法[1],渗漉法[2],煎煮法[2],回流提取法[2],索氏提取法[3],近年来研究和开发的有超声提取法[3],微波提取[3],超临界流体萃取[4]等新技术。目前在西洋参皂苷的规模化生产中采用的基本上是常规提取工艺,这些方法不同程度的存在提取时间长,效率低,且由于长时间的加热会造成皂苷活性的降低、损失等问题。采用具有现代技术特征的超临界流体萃取方法时,由于人参皂苷的极性强、分子量大,提取效率很低。因此迫切需要“安全、高效、稳定”的西洋参有效成分提取新工艺。

超高压生物加工技术在食品灭菌[5]、病毒灭活[6]、疫苗制取[7]、蛋白质改性[8]、生化制药等多方面都有很好的应用。近年来张守勤等提出并将超高压技术应用于中药有效成分的提取[9],并利用该技术提取了黄酮[9]、皂苷、生物碱、多糖[10,11]、挥发油等多种中药有效成分。

超高压提取(U ltrah igh 2p ressu re ex tracti on ,缩写为U H PE ),也称超高冷等静压提取,它是在常温下用100～1000M Pa 的液体静压力作用于药液上,使提取溶剂渗透到药物细胞内,在预定压力下保持一段时间使有效成分达到溶解平衡后迅速卸压,由于细胞内外渗透压力差突然增大,细胞内的有效成分转移到细胞外的提取

液中,于是达到了提取有效成分的目的。

与传统的煎煮、回流提取等方法相比,超高压提取在缩短提取时间、降低能耗、减少杂质成分溶出的同时,提高了有效成分的收率。超高压提取是在常温下进行的,因此避免了因热效应引起的有效成分结构变化、损失以及生理活性降低,同时由于超高压提取是在密闭环境下进行的,没有溶剂挥发,不会对环境造成污染,因此该技术更加符合“绿色”环保的要求。

本文研究了从西洋参根中提取皂苷的超高压提取工艺,并且与热回流、微波、超声、超临界CO 2萃取等提取方法进行了比较,该提取工艺具有许多独特的优势。

1　试验材料与方法

1.1　仪器与材料

1)仪器与设备

DL 700间歇式超高压提取设备(上海大隆机器厂);

L C 2V P series 岛津高效液相色谱仪,包括:四元泵,脱气单元,柱温箱,S I L 210A dvp 自动进样器,SPD 2M 10A V P 、U V 2V IS 检测器,CLA SS 2V P 工作站;

HA 221250206超临界萃取装置(江苏南通华安超临界萃取有限公司);

JY 292型超声波发生器(宁波新芝生物技术研究所);

M G 25586D TW ,微波炉,加装了回流冷凝、

搅拌和控温装置;

M A 110电子天平(精度0.1m g ,上海天平仪器厂);R E 252旋转蒸发器(上海安亭电子仪器厂);C 18(5Λm ,250mm ×4.6mm )层析柱(迪马公司)。2)材料和试剂

国产西洋参(产地:吉林省靖宇县);皂苷标准品R b 1和R e (由吉林大学基础医学院天然药物实验室提供,纯度>90%);乙腈、甲醇(美国F isher 公司,色谱

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纯);其它试剂(北京化工厂,分析纯)。1.2　超高压提取工艺流程及设备1.2.1　超高压提取工艺流程

超高压提取工艺流程(见图1)具体特点说明如下:1)筛选需要的西洋参干根;2)原料干燥、粉碎(或脱脂处理)等前期处理;3)按不同的溶剂和原料比混合后包装并密封;4)按照预先确定的操作参数进行高压处理;5)使用过滤或离心等方法将固体药渣从提取液中分离出去;6)减压蒸馏(或膜分离)挥发溶剂后得提取液;7)提取液经过萃取、柱层析、重结晶等方法进行分离纯化,得总皂苷或单体皂苷;8)对纯化后的提取物进行结构、纯度、活性测试

。

图1　超高压提取工艺流程图F ig .1　T echno logical p rocess of u ltrah igh 2p ressu re ex tracti on (U H PE )

1.2.2　超高压提取设备

间歇式超高压提取原理示意图如图2。将药物原料

按照一定的料液比混合后装在耐压、无毒、柔韧并能传递压力的软包装内密封,然后放入高压容器内;

启动高压泵,首先将容器内的空气排出,然后升高到所需的压力,并在此压力下保持一定的时间;迅速打开控制高压回路的阀门,卸除压力;取出高压处理后的料液,进行后续处理。

图2　间歇式超高压提取原理示意图

F ig .2　Schem atic diagram of the p rinci p le

of in term iten t U H PE

1.2.3　样品的预处理

取西洋参干根,在60℃真空干燥箱中干燥12h ;粉碎后过孔径为0.42mm 的样品筛;按40∶1的溶剂与原料比加入三氯甲烷,回流3h ,过滤除去滤液,滤渣挥干溶剂后得脱脂样品,备用。1.2.4　提取西洋参皂苷的方法

精确称量用同一批次的脱脂样品各1g ,分别按照50∶1的溶剂与原料比,加入70%的乙醇水溶液,用不同的方法提取西洋参皂苷,提取液减压回收溶剂后经过大孔树脂纯化,得总皂苷。提取方法如下:

1)超高压提取:提取条件的确定见第二部分;

2)超声波提取:50kH z 、250W 超声波处理40m in ;

3)微波提取:2450M H z 、300W 微波处理15m in ;4)回流提取:水浴加热沸腾,回流提取时间6h ;5)超临界CO 2萃取:该法使用的原料为脱脂样品而不是上述脱脂样品与乙醇的混合液,提取的携带剂为乙醇,含量为5%(V V ),提取温度40℃,提取压力50M Pa ,CO 2流速为2L m in ,萃取时间4h 。

除超高压提取外,其它提取方法的工艺参数均参考

相关文献确定[2-4]。1.2.5　检测方法

1)色谱条件

将所得总皂苷加甲醇(光谱纯)溶解定容,过0.45Λm 膜后密封备用。检测条件为:柱温35℃;检测波长203nm ;进样体积20ΛL ;流动相由乙腈和0.05%磷酸水溶液组成,流速1.0mL m in ;梯度洗脱程序为:0～20m in ,乙腈的体积分数为20%～22%;20～45m in ,乙腈的体积分数为22%～45%;45～55m in ,乙腈的体积分数为45%～55%;55～60m in ,乙腈的体积分数为55%～100%;60～65m in ,乙腈的体积分数为100%～20%。

2)工作曲线的绘制

分别准确称取人参皂苷R b 1和R e 标准品各1.55m g 和1.94m g ,置于同一5mL 容量瓶中,加入3mL 甲醇溶解,超声振荡1m in 后用甲醇定容至刻度,得1号样品。分别吸取1号样品一定体积配成2～5号样品,各样品中两种标准品的含量见表1。

表1　混合标准溶液中皂苷的浓度

T ab le 1　Concen trati on of sapon in s 2R b 1and R e con trast

1

2345R b 1 m g ・mL -1

0.3100.18600.09300.04650.0233R e m g ・mL

-1

0.3880

0.2808

0.1404

0.0702

0.0351

在上述色谱条件下,进样标准品混合溶液20ΛL ,测得混合标准溶液的H PL C 图谱(图3),分别取进样浓度为表1的5

个不同浓度梯度的混合标准溶液20ΛL ,测定不同浓度的单体皂苷峰面积(X ),对应的皂苷浓度Y (m g mL ),进行线性回归计算,得混合标准溶液中两种不同皂苷回归方程,见表2。

图3　混合标准品的H PL C 图谱

F ig .3　H PL C spectra of differen t standard sapon in s

1

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