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从粉葛中提取葛根素的优化工艺研究
何美军， 吴 斌，陈沫，王 华，郭坤元， 黄东海， 穆 森，廖璐婧
（1.湖北省农业科学院中药材研究所，湖北恩施，445000）
（2.中国医学科学院药用植物研究所，北京，100081）
【摘要】：以粉葛为原料，采用单因子及正交试验的方法，研究提取葛根素的主要工艺条件。结果表明，提取温度为28 °c ，提取时间为20h，固液比为0.167，酿酒酵母的质量百分含量为0.3%。这4个因素对于葛根素含量作用的大小依次为： C＞B＞D＞A，即固液比＞提取时间＞酵母质量百分数＞提取温度。
【关键词】：粉葛，葛根素
Study on the Optimization of Puerarin Extraction from Pueraria thomsonii Benth
HE Mei-Jun, WU-Bin，CHEN Mo*, WANG Hua, GUO Kun-yuan, HUANG Dong-hai, MU Sen,LIAO Lu-jin
(1.Institute of traditional Chinese medicine, Hubei Academy of Agricultural Sciences, Hubei, Enshi 445000, China)
（2. Institute of medicinal plant research, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing, 100081）
Abstract: the main technological conditions of Puerarin extraction were studied by single factor and orthogonal test. The results showed that the extraction temperature was 28 degrees , the extraction time was 20h, the solid-liquid ratio was 0.167, and the mass percentage of yeast mass was 0.3%. The effects of these 4 factors on Puerarin were C > B > D > A, namely solid-liquid ratio > extraction time > yeast mass percentage > extraction temperature.
Key words: Pueraria thomsonii Benth , puerarin
粉葛（Pueraria thomsonii Benth)为豆科多年生藤本落叶植物，又称甘葛、葛藤，粉葛以根部入药。其味甘，性凉，具有生津止渴、解肌退热、通经活络、升阳止渴、解酒毒、透疫等功效。粉葛是我国一种传统的药食两用植物，是深受人们群众喜爱传统食材，目前面市已有多种以粉葛为主要原材料制成的产品，如：葛根饮料、葛根保健凉粉葛根挂面、葛根软糖、葛奶、葛根保健口服液等。国内外对粉葛的市场需求量连年增大，发展葛根具有广阔的国内外市场前景。在目前的粉葛加工中，常以粉葛淀粉加工为主，或者基于淀粉的进一步加工，提取其他成分有报道[1-3],粉葛栽培及生物学研究也有报道[4-11]然而造成粉葛加工过程中葛根总黄酮的流失，从粉葛中提取葛根素的报道较少[12]，本研究主要以粉葛为原料，进行葛根素的提取优化工艺研究，对粉葛加工废料利用具有指导意义。
1材料与方法
LC-10ATvp高效液相色谱仪；Hypersil ODS 色谱柱(4.6mm×150mm,5μm)；色谱条件与系统适用性试验：以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；理论板数按葛根素峰计算应不得低于4000。以甲醇-水（25：75）为流动相；检测波长为250nm。 供试品溶液的制备：每个处理取粉葛粉末约100g，精密称定，置锥形瓶中，精密加入30%乙醇（1000ml，900ml,800ml,700ml,600ml,500ml，固液比为：0.100，0.111，0.125，0.143，0.167，0.200），在总量粉葛中，加入酿酒酵母的质量分数(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%,0.6%),提取时间为：(10h,12h,14,16h,18h,20h),提取温度为(20°C,22°C.24°C,26°C,28°C,30°C)。
进行单因子试验，（1）固液比葛根素含量的影响的其它实验条件为：提取温度28°c，提取时间16h，酵母质量分数0.3%；（2）提取时间对葛根素含量的影响, 固液比0.143,提取温度28°c，酵母质量分数0.3%；(3) 提取温度对葛根素含量的影响, 固液比0.143,提取时间16h，酵母质量分数0.3%；(4) 酿酒酵母质量百分含量对葛根素含量的影响, 固液比0.143,提取时间16h，提取温度28°c.然后按照 提取温度，提取时间，固液比，加入酿酒酵母质量百分数四因子，葛根素的含量为指标设计L9（34）四因素三水平正交试验（因素与水平表见表1）。开展优化粉葛中提取葛根素的工艺。加热，放冷，再称，定重量，用30%乙醇补足减失的重量，摇匀，滤过，取续滤液，进样测定得试验结果。每组处理匀采用了3次重复，求3次平均值。
数据处理 ，采用SPSS19.0数据处理软件对正交试验结果进行分析，并对正交试验结果进行直观分析。
表1.正交试验因素与水平
|
水平 |
A提取温度(°c) |
B提取时间(h) |
C固液比 |
D酵母质量分数(%) |
|
1 |
26 |
12 |
0.167 |
0.2 |
|
2 |
28 |
16 |
0.143 |
0.3 |
|
3 |
30 |
20 |
0.125 |
0.4 |
2结果与分析
2．1粉葛粉与提取液（30%乙醇）的比例对葛根素含量的影响
由表2知，在其他条件不变的情况下，粉葛含量起高，提取液中的葛根素的含量起高，达到每100ml中含153mg.
表2.固液比葛根素含量的影响
|
固液比 |
均值（mg/100ml） |
5%显著水平 |
1%显著水平 |
|
0.200 |
153 |
a |
A |
|
0.166 |
152 |
a |
A |
|
0.143 |
152 |
a |
A |
|
0.125 |
144 |
b |
B |
|
0.111 |
129 |
c |
C |
|
0.100 |
105 |
d |
D |
2．2提取时间对葛根素含量的影响
由表3可知，在其他条件不变时，单位提取液中，提取时间起长，提取液中的葛根素含量越高。
表3.提取时间对葛根素含量的影响
|
提取时间（h） |
均值（mg/100ml） |
5%显著水平 |
1%显著水平 |
|
20 |
153 |
a |
A |
|
18 |
153 |
a |
A |
|
16 |
152 |
a |
A |
|
14 |
144 |
b |
B |
|
12 |
121 |
c |
C |
|
10 |
112 |
d |
D |
2．3提取温度对葛根素含量的影响
由表4知，其他条件不变，提取液随着提取温度的升高，提取液中葛根素的含量升高。
表4.提取温度对葛根素含量的影响
|
温度(°c) |
均值（mg/100ml） |
5%显著水平 |
1%显著水平 |
|
30 |
143 |
b |
B |
|
28 |
151 |
a |
A |
|
26 |
114 |
c |
C |
|
24 |
118 |
e |
E |
|
22 |
102 |
d |
D |
|
20 |
101 |
e |
E |
2．4酿酒酵母质量百分含量对葛根素含量的影响
由表5可知，酿酒酵母在0.2%，提取液是的葛根素含量达到最大值。相反，当酿酒酵母在0.6%时，提取液中的葛根素含量较低。
表5. 酿酒酵母质量百分含量对葛根素含量的影响
|
质量分数(%) |
均值（mg/100ml） |
5%显著水平 |
1%显著水平 |
|
0.1 |
111 |
a |
A |
|
0.2 |
152 |
b |
B |
|
0.3 |
92 |
c |
C |
|
0.4 |
82 |
d |
D |
|
0.5 |
78 |
d |
D |
|
0.6 |
82 |
e |
E |
2．5正交试验结果
由表6可知，分别以提取温度，提取时间，固液比，加入酿酒酵母的量四因子，溶液中葛根素的含量为指标设计Ｌ9（34）四因素三水平正交试验，进一步优化从粉葛中提取葛根素的最优工艺参数。由表6可以看到，4个因素对葛根素的含量影响均极为显著，但其影响程度高的大小有较大差异，采用正交试验对提取条件进行优化，结果表明，葛根素含量高的工艺条件为最佳提取条件为A2B3C1D2。最佳提取温度为28 °c ，提取时间为20h，固液比为0.167，酿酒酵母的质量百分含量为0.3%。
表6.四因子的正交试验
|
试验号 |
A |
B |
C |
D |
葛根素含量mg/100ml |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
189 |
|
2 |
1 |
2 |
2 |
2 |
116 |
|
3 |
1 |
3 |
3 |
3 |
116 |
|
4 |
2 |
1 |
2 |
3 |
124 |
|
5 |
2 |
2 |
3 |
1 |
117 |
|
6 |
2 |
3 |
1 |
2 |
130 |
|
7 |
3 |
1 |
3 |
2 |
125 |
|
8 |
3 |
2 |
1 |
3 |
`107 |
|
9 |
3 |
3 |
2 |
1 |
115 |
|
X1 |
120 |
142.779 |
114.989 |
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