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1、基于超声波对传统预发酵工艺提取薯蓣皂素的优化摘 要：本文将超声波技术应用于传统预发酵-酸水解法提取薯蓣皂素的工艺中，通过选取对薯蓣皂素得率有显著影响的预发酵时间、盐酸浓度和超声时间为因素，以薯蓣皂素的得率为指标，进行正交实验。结果表明最优工艺条件为盐酸的浓度为3moL/L，预发酵时间24h，超声提取时间45min。关键词：黄姜 薯蓣皂素 超声波 预发酵黄姜皂素（Diosgenin），又称薯蓣皂苷元，有药用黄金;的美称，可作为多种甾体类激素药物的基础物，其主要成分是从黄姜的根状茎中提取出来的，是一种具有开发潜力的生物资源。黄姜学名盾叶薯蓣，又称火头根，被子植物门，单子叶植物纲，薯蓣科薯蓣属草质缠
2、绕性藤本植物，是世界上薯蓣皂苷（元）含量最高的物种，也是目前最好的激素类药源植物。黄姜皂苷在黄姜根状茎中的含量大多集中在1%4%之间，其它成分包括 40%淀粉、50%纤维素、还有少许色素等。目前，工业上黄姜皂素的传统提取思路主要为预发酵-酸水解法：先将黄姜粉碎后进行预发酵，再把含有皂苷的混合物进行酸水解，最后用有机溶剂将皂素从水解物中提取出来。该种工艺操作简便，成本低廉，但其工艺主要存在以下问题是原料直接水解不彻底，皂素得率低。如何提高其水解效果成为该种生产工艺的瓶颈所在。超声波是物质介质中的一种弹性机械波。植物高分子存在的无定形区、孔隙和空洞在超声波的作用下，其表面会发生微观滑移，形成疲劳源
3、，导致弹性模量下降，增强了化学活性。近年来，超声波技术已广泛应用于中草药的提取，并且用于黄姜中薯蓣皂素的提取亦有相关文献与报道。笔者参照企业工艺现状，将超声与预发酵结合，共同作用于黄姜中薯蓣皂素的提取，以期获得更高提取率，为实际生产提供参考【3】。1 材料与方法1.1 材料实验材料：黄姜（盾叶薯蓣根茎），河南南阳产，市售。仪器设备：KJ-1340AL超声发生器；恒温箱；电子天平；可控温加热套；旋转蒸发器；真空泵。试剂：盐酸（AR），乙醇（AR）。1.2 工艺流程主要操作条件：（1）预发酵：准确秤取20g黄姜，粉碎，按照1：2的料液比加水，搅匀，恒温发酵48h；（2）酸水解：将发酵完的料液加浓盐
4、酸至50ml，置于1000ml的圆底烧瓶中，水解4h；（3）超声提取：确定超声功率400W，超声温度65进行超声提取；（4）中和、干燥：用新制蒸馏水洗涤滤渣至中性，置于烘箱中干燥；（5）提取：将经过前处理的固体样品用乙醇回流提取4h；（6）浓缩，恒温箱内烘干浓缩，即得到黄姜皂素。可根据所的固体计算得率。2 结果与分析2.1 单因素实验2.1.1 单一预发酵条件的选择影响薯蓣皂素的得率的预发酵因素包括预发酵温度和预发酵时间，这里我们固定预发酵温度，只改变时间条件，设定3个预发酵时间条件24h、36h、48，实验结果见图2。由图2可知，薯蓣皂素的得率随着发酵时间的延长而降低，其中以发酵24h为最好
5、。这主要是由于，黄姜在预发酵期间，如果发酵时间过长，生成其他杂质，反而会造成薯蓣皂素的得率降低。2.1.2 单一水解条件的选择影响薯蓣皂素的得率的水解因素包括盐酸的浓度和水解时间，这里我们固定水解时间，只改变浓度条件，设定1mol/L、2mol/L、3mol/L三个浓度，实验结果见图3。由图3可知，薯蓣皂素的得率随着水解酸浓度的升高而升高，酸浓度越高，其得率越高。2.1.3 单一超声提取条件的选择影响影响薯蓣皂素的得率的超声提取因素包括超声时间、超声功率、和超声温度，这里我们固定超声功率和超声温度，只改变超声时间，设定30min、45min、60min，实验结果见图4。由图4可知，薯蓣皂素的得
6、率随着超声时间的升高而升高，超声提取时间越长，其得率越高。2.2 正交实验根据上述单因素实验结果，综合考虑预发酵时间（A）、水解盐酸浓度（B）、超声提取时间（C）的影响，进行薯蓣皂素提取的正交实验。正交实验的设计及结果和数据分析如表1.有表1正交实验结果的直观分析可得出：实验因素的主次顺序为盐酸的浓度预发酵时间超声提取时间。因此一定要控制水解酸的浓度在最优水平上，正交实验结果分析的出的最优水平为A1B3C2，要使的薯蓣皂素得率高，应选择盐酸的浓度为3mol/L，预发酵时间24h，超声提取时间45min。3 结论用超声提取优化了传统的预发酵提取薯蓣皂素工艺，得到了薯蓣皂素提取最优工艺条件，即盐酸
7、的浓度为3mol/L，预发酵时间24h，超声提取时间45min。在此条件下薯蓣皂素的得率最好。基金项目：本文系南阳市科技攻关项目黄姜中提取薯蓣皂素的工艺条件研究;（项目编号：KJGG-56）研究成果之一。参考文献【1】 徐成基.中国薯蓣资源.成都:四川科学技术出版社,2000:1-12.【2】 彭司勋,药物化学.北京：化学工业出版社，1988:400-447【3】 向纪明,李金灿,黄姜中提取薯蓣皂素的新工艺研究.安康师专学报,2003，15(3)：56-59【4】 佟玲,张胜科,李锦等.酶解法提取薯蓣皂素的工艺研究.陕西师范大学学报(自然科学版),2003，31(2)：81-83【5】 Man
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