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黄姜(Dioscorea zingiberensis C.H.Wright)是生产甾体激素类药物的主要药源植物,是我国的特有种。黄姜的块茎中含有丰富的薯蓣皂苷,为其主要活性成分,其水解产物薯蓣皂苷元是合成甾体激素类药物和甾体避孕药的基础原料和起始中间体,以其为基础可以合成180多种激素类药物,具有很高的药用价值。目前,国内提取薯蓣皂苷元大多采用的生产工艺是传统的预发酵-酸水解法,此方法污染严重,原料综合利用率较低。
本文以黄姜为原料,研究了超声波-表面活性剂技术提取黄姜中的薯蓣皂苷的工艺条件及大孔吸附树脂对薯蓣皂苷分离纯化效果的影响,并用酶水解代替传统的酸水解来降解薯蓣皂苷以提取薯蓣皂苷元,采用薄层色谱、熔点测定、红外光谱、高效液相色谱等一系列手段对其进行了表征,旨为薯蓣皂苷元的工业化生产提供理论基础。研究结果如下:
(1)以黄姜为原料,利用超声波-表面活性剂提取黄姜中的薯蓣皂苷,研究比较了7种表面活性剂对薯蓣皂苷增溶效果的影响及提取料液比、超声频率、时间、表面活性剂浓度对薯蓣皂苷得率的影响,并通过单因素及正交试验确定了最佳的工艺条件。结果表明,十二烷基硫酸钠的增溶效果较好,最佳提取工艺为:黄姜粉末:十二烷基硫酸钠水溶液)料液比1∶14,表面活性剂浓度为6.8×10-3mol/L(cmc,即临界胶团浓度),超声频率25.8KHz,超声时间40min,薯蓣皂苷得率达到6.50%,比水提法提高了3.33%,具有一定的应用价值。
(2)采用大孔吸附树脂对薯蓣皂苷提取液进行分离纯化,通过静态及动态吸附试验研究比较了5种大孔吸附树脂的分离纯化效果,并对其纯化工艺条件进行了优化,得到最佳工艺参数为:以提取液浓度为上样浓度,采用D101大孔吸附树脂,将上样溶液以1BV/h的吸附流速吸附,用70%乙醇以3BV/h的流速洗脱,得到的薯蓣皂苷纯度可达74%,树脂重复使用次数为4次。
(3)以纯化的薯蓣皂苷为原料,研究比较了5种水解酶对薯蓣皂苷的降解效果及吐温-80解除残留乙醇对酶的抑制作用,并通过单因素及正交试验探讨了酶解各因素对薯蓣皂苷元得率的影响,结果表明,β-葡聚糖酶的水解效果最好,吐温-80能够明显减少残留乙醇对β-葡聚糖酶的抑制作用使其酶活力提高了63%。最佳的酶解工艺参数:酶用量为0.15g,最适pH值为5.5,温度为55℃,时间20h,薯蓣皂苷元得率达2.031%。
(4)通过薄层色谱、熔点测定、红外光谱、高效液相色谱等方法对产品进行表征,结果证实从黄姜中提取出的产品为薯蓣皂苷元,纯度达91.4%,符合工业生产的要求。