黃尚順，廖 青，李華鋒，，覃佑康，，秦高雄，，王 俊，陳釗民

（1.廣西化工研究院，廣西 南寧 530001；2.廣西眾益生物科技有限公司，廣西 崇左 532100）

研究與開發(fā)

劍麻皂素提取工藝研究

黃尚順1，廖 青2，李華鋒1，2，覃佑康1，2，秦高雄1，2，王 俊1，陳釗民1

（1.廣西化工研究院，廣西 南寧 530001；2.廣西眾益生物科技有限公司，廣西 崇左 532100）

以劍麻水解物為原料，乙醇為溶劑，對(duì)劍麻皂素提取工藝進(jìn)行研究。考察了乙醇濃度、皂素在乙醇中的濃度、提取時(shí)間、皂素/活性炭質(zhì)量比、脫色時(shí)間對(duì)劍麻皂素產(chǎn)品收率和質(zhì)量的影響。以高效液相色譜作為分析手段，通過單因素和正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，確定了乙醇提取劍麻皂素的最佳工藝條件：乙醇濃度95%，皂素在乙醇中的濃度為7.8g·L-1，提取時(shí)間1h，皂素/活性炭=1∶1.8，脫色時(shí)間1.5h。在此條件下，皂素含量為92.14%，提取率為81.16%，產(chǎn)品的醇溶度和色澤合格。

劍麻皂素；水解物；提取；脫色

劍麻又名菠蘿麻，屬龍舌蘭科龍舌蘭屬草本植物［1］，含有多種皂苷元、蛋白質(zhì)、多糖類化學(xué)成分，其葉具有神經(jīng)-肌肉阻滯藥理作用［2］。劍麻皂素（劍麻皂甙元、替告吉寧）是從傳統(tǒng)的抽取劍麻纖維后的麻汁和麻渣中提取的天然植物皂甙元，具有抗炎、解熱、鎮(zhèn)痛、增強(qiáng)免疫、減低血糖、抗腫瘤、抗癌、抗菌、降血脂、降血壓等作用［3］，是合成甾體激素類藥物的醫(yī)藥中間體和重要原料，廣泛應(yīng)用于腎上腺皮質(zhì)激素、性激素及蛋白同化激素三大類200多種藥物的制造。以植物皂素為起始原料制備的甾體激素類藥物，是世界上僅次于抗生素類 的第二大類藥物，素有“醫(yī)藥黃金”和“激素之母”之稱［4-6］。

皂甙元生產(chǎn)方法大體可分為兩種，第一種先用溶劑提出總皂甙然后水解提取皂甙元；第二種先將植物壓出汁液使之發(fā)酵，然后水解沉淀物提取皂甙［7］。本文以劍麻汁發(fā)酵后的沉淀物經(jīng)酸水解所得的水解物為原料，采用乙醇提取、活性炭脫色、濃縮、結(jié)晶工藝進(jìn)行劍麻皂素的提取研究，探索最佳生產(chǎn)工藝。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器和原料

Thermo UltiMate 3000高效液相色譜儀，配RID-10A示差折光檢測(cè)器；HW-2000色譜工作站，F(xiàn)A-2004電子天平，KQ-100B型超聲波清洗器，98-C-1型數(shù)字顯示電子調(diào)溫電熱套，JB300-D強(qiáng)力電動(dòng)攪拌器，2XZ-1型旋片真空泵配YC7124單相電容電動(dòng)機(jī)，XMTD-8222干燥烘箱。

劍麻水解物（含量9.12%），劍麻皂素標(biāo)準(zhǔn)品（國(guó)外產(chǎn)品），無水乙醇（分析純），工業(yè)乙醇（95%），鹽酸（31%），活性炭，二次蒸餾水等。

1.2實(shí)驗(yàn)步驟

在裝有電動(dòng)攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管的2000mL三口燒瓶中加入劍麻水解物60g和工業(yè)乙醇，沸騰回流提取一定時(shí)間，然后趁熱過濾，并用熱乙醇（70℃）沖洗濾餅，合并濾液。加入一定量的活性炭回流脫色一定時(shí)間，脫色完成趁熱過濾，用熱乙醇（70℃）沖洗濾餅，合并濾液。濃縮回收乙醇，濃縮液自然放置結(jié)晶24h，過濾得劍麻皂素產(chǎn)品，烘干稱重，檢測(cè)分析，計(jì)算提取收率。

1.3單因素實(shí)驗(yàn)

水解物原料麻膏中的皂素量與麻齡、產(chǎn)地及制作工藝有很大的關(guān)系，每批次水解物中皂素量差異較大，乙醇與活性炭用量不能簡(jiǎn)單地按照水解物量來確定。為提高實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和精確性，以水解物中皂素的量為基準(zhǔn)，提取乙醇用量以水解物中總皂素在乙醇中的濃度為考察因素，活性炭用量以水解物中總皂素與活性炭的質(zhì)量比為考察對(duì)象，分別選擇乙醇濃度（A）、皂素在乙醇中的濃度（B）、提取時(shí)間（C）、皂素/活性炭比（D）、脫色時(shí)間（E）5個(gè)因素，考察它們對(duì)劍麻皂素提取收率及產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

1.4正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

將本方法和國(guó)標(biāo)方法的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，兩組數(shù)據(jù)的絕對(duì)偏差小于1，相對(duì)偏差小于5%。國(guó)標(biāo)方法中三氯蔗糖的定量限是2.5 mg/L；本方法的檢出限是0.04 mg/L，定量限是0.1 mg/L。結(jié)果表明，本方法可以用于白酒中三氯蔗糖的檢測(cè)。相比液相色譜系統(tǒng)，液相質(zhì)譜聯(lián)用儀具有更高的分離度和靈敏度以及更短的檢測(cè)時(shí)間。

在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取上述5個(gè)因素進(jìn)行L25（56）正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以劍麻皂素的提取率作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，以劍麻皂素的色澤和醇溶度作為第二評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.5產(chǎn)品檢測(cè)分析

采用高效液相色譜示差法對(duì)劍麻皂素進(jìn)行定量分析，確定產(chǎn)品的含量［8］；以醇溶度和色澤對(duì)劍麻皂素進(jìn)行定性檢測(cè)，確定產(chǎn)品的質(zhì)量。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1乙醇濃度對(duì)收率及質(zhì)量的影響

固定皂素在乙醇中的濃度為7.8g·L-1，提取時(shí)間1h，皂素/活性炭1∶1.8，脫色時(shí)間1.5h，改變乙醇濃度，考察其對(duì)劍麻皂素收率及質(zhì)量的影響，結(jié)果見表1。

表1　乙醇濃度對(duì)收率及質(zhì)量的影響Table 1 Effect of ethanol concentration on yield and quality

從表1可看出，隨著乙醇濃度的降低，劍麻皂素的產(chǎn)量和含量都降低，提取收率快速減少。這是由于乙醇濃度降低，相對(duì)應(yīng)的水分增加，劍麻皂素的溶解量減小，造成部分皂甙無法完全提取出來，同時(shí)增加了乙醇-水的可溶性有機(jī)質(zhì)的提取，雜質(zhì)的過多溶解影響了劍麻皂素的含量。因此，選取乙醇濃度為95%。

2.1.2乙醇用量對(duì)收率及質(zhì)量的影響

固定乙醇濃度95%，提取時(shí)間1h，皂素/活性炭1∶1.8，脫色時(shí)間1.5h，改變乙醇的加入量，考察其對(duì)劍麻皂素收率及質(zhì)量的影響，結(jié)果見表2。

表2　乙醇用量對(duì)收率及質(zhì)量的影響Table 2 Effects of ethanol dosage on yield and quality

2.1.3提取時(shí)間對(duì)收率及質(zhì)量的影響

固定皂素在乙醇中的濃度為7.8g·L-1，乙醇濃度95%，皂素/活性炭1∶1.8，脫色時(shí)間1.5h，改變提取時(shí)間，考察其對(duì)劍麻皂素收率及質(zhì)量的影響，結(jié)果見表3。

表3　提取時(shí)間對(duì)收率及質(zhì)量的影響Table 3 Effects of extraction time on yield and quality

從表3可看出，隨著提取時(shí)間的增加，劍麻皂素的產(chǎn)量也增加，但含量降低，同時(shí)醇溶度和產(chǎn)品色澤也相應(yīng)變差，提取收率先增后減。這可能是因?yàn)闀r(shí)間太短，提取不完全，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其它有機(jī)質(zhì)被慢慢溶解，皂素的溶解平衡常數(shù)發(fā)生改變，造成總收率降低。通過分析，選擇提取時(shí)間1h為宜。

2.1.4活性炭用量對(duì)收率及質(zhì)量的影響

固定皂素在乙醇中的濃度為7.8g·L-1，乙醇濃度95%，提取時(shí)間1h，脫色時(shí)間1.5h，改變活性炭的用量，考察其對(duì)劍麻皂素收率及質(zhì)量的影響，結(jié)果見表4。

從表4可看出，隨著活性炭用量的增加，劍麻皂素的產(chǎn)量逐步減少，但含量提高，同時(shí)產(chǎn)品的醇溶度和色澤也逐步變好，提取收率先增后減。其原因可能是：活性炭的主要作用是脫色和吸附除雜，活性炭量少時(shí)，脫色不徹底，有機(jī)雜質(zhì)去除不完全；但活性炭量過大時(shí)，不僅吸附雜質(zhì)，過大的孔隙和比表面積也吸附皂素產(chǎn)品。綜合考慮，皂素/活性炭為1∶1.8。

表4　活性炭用量對(duì)收率及質(zhì)量的影響Table 4 Effects of activated carbon dosage on yield and quality

2.1.5脫色時(shí)間對(duì)收率及質(zhì)量的影響

固定乙醇700mL，乙醇濃度95%，提取時(shí)間1h，活性炭10g，改變脫色時(shí)間，考察其對(duì)劍麻皂素收率及質(zhì)量的影響，結(jié)果見表5。

表5　脫色時(shí)間對(duì)收率及質(zhì)量的影響Table 5 Effects of decolorization time on yield and quality

從表5可看出，隨著脫色時(shí)間的增加，劍麻皂素的產(chǎn)量逐步減少，但含量提高，同時(shí)產(chǎn)品的醇溶度和色澤也逐步變好，提取收率先增后減。可能的原因是：時(shí)間越長(zhǎng)，活性炭脫色越徹底，除雜也越完全，但同時(shí)皂素也被吸附。因此，脫色時(shí)間選用1.5h為宜。

2.2正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

正交實(shí)驗(yàn)因素水平表見表6，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7。

表6　正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 6 Factors of orthogonal experiment

由表7可知，對(duì)劍麻皂素提取率的影響大小順序?yàn)锳＞B＞C＞E＞D，正交實(shí)驗(yàn)最優(yōu)選的方案為A1B3C2D3E3。結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定最佳條件為：乙醇濃度95%，乙醇用量按水解物中總皂素在乙醇中的濃度為7.8g·L-1，提取時(shí)間1h，皂素/活性炭為1∶1.8，脫色時(shí)間1.5h。

表7　正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 7 Results of orthogonal experiment

3　結(jié)論

1）劍麻皂素乙醇法提取工藝的最佳條件為：乙醇濃度95%，皂素在乙醇中的濃度為7.8g·L-1，提取時(shí)間1h，皂素/活性炭1∶1.8，脫色時(shí)間1.5h。在此條件下，皂素含量為92.14%，提取率為81.16%，產(chǎn)品的醇溶度和色澤合格。

2）在該工藝條件下生產(chǎn)的劍麻皂素含量高、雜質(zhì)少，且操作工藝簡(jiǎn)單，成本低，為工業(yè)化生產(chǎn)提供了技術(shù)參數(shù)。

［1］ 熊和平.麻類作物育種學(xué)［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出 版社，2008.

［2］ WoodcockB.G，et al.CA，1982，97：50952k.

［3］ 廣 西南劍生物科技有限公司.一種從劍麻渣榨汁提取劍麻皂素的方法：中國(guó)，103087143A［P］.2013-05-08.

［4］ 徐禮粲，劉愛茹.皂甙元分析方法的研究Ⅱ. 劍麻皂甙元薄層比色法［J］.化學(xué)學(xué)報(bào)，1977（s1）：239-241.

［5］ KD Goggin， JF Lambert， SW Walinsky， Thermal glycosylations： Reactions of β-cellobiosyl fluoride heptaacetate with tigogenin and its trimethylsilyl ether［J］. Carbohydrate Research， 1997， 303（3）： 347-351.

［6］ ADS Tigogenin. Tigogenin， a digitalis sapogenin［J］.Jour Biol Chem.， 1930（88）： 545-550.

［7］ 李華鋒，黃尚順，廖青，等.劍麻皂甙元生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展［J］.廣東化工，2014，41（8）：91-92.

［8］ 李華鋒，覃佑康，王俊，等.劍麻皂甙元高效液相色譜分析方法［J］.化工技術(shù)與開發(fā)，2013，42（8）：60-62.

Study on Extraction Technology of Tigogenin

HUANG Shang-shun1， LIAO Qing2， LI Hua-feng1，2， QIN You-kang1，2， QIN Gao-xiong1，2， WANG Jun1，CHEN Zhao-min1
（1. Guangxi Research Institute of Chemical Industry， Nanning 530001， China； 2.Guangxi Zhongyi Biology Technology Limited Company， Chongzuo 532100， China）

Applied hydrolysate as materials and ethanol as solvent， the extraction technology of tigogenin was studied. Effects of ethanol concentration， tigogenin concentration in the ethanol， extraction time， tigogenin/activated ratio and decolorization time on the yield and quality of tigogenin were investigated. Through single factor experiments， orthogonal design experiments and HPLC detector， the optimum extraction process of tigogenin was determined： ethanol concentration 95%， the concentration of tigogenin in ethanol 7.8g/L， extraction time 1h， tigogenin to activated carbon ratio 1∶1.8， decolorization time 1.5h. Under the conditions， the content of tigogenin was 92.14%， extraction rate was 81.16%， the ethanol solubility and color of product was qualifi ed.

tigogenin； hydrolysate； extraction； decolorization

TQ 946.83 R 284.2

A

1671-9905（2015）12-0001-03

廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目（桂科青2015GXNSFBA139036；桂科自2011GXNSFA018047）；廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（桂科轉(zhuǎn)1599002-6；桂科攻1355003-15）

黃尚順（1963-），男，學(xué)士，高級(jí)工程師，主要從事化學(xué)工程與工藝研究。E-mail：hss1780@163.com

廖青（1985-），男，學(xué)士，助理工程師，主要從事植物提取研究。E-mail：381375827@qq.com

2015-10-14