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盾叶薯蓣皂苷、皂苷元的超声提取与聚集相行为的研究

牛春玲  
【摘要】: 本文考察了乙醇浓度、溶剂用量、超声时间、超声功率和超声频率对盾叶薯蓣总皂苷提取率的影响。采用先超声后水解的方法从盾叶薯蓣中提取薯蓣皂苷元,进而利用响应面分析法(RSM)优化超声提取的工艺条件。实验中以70%(v/v)乙醇溶液作溶剂或用水作溶剂进行超声提取,建立超声提取盾叶薯蓣有效成分的动力学模型。最后用原子力显微镜技术检测了不同浓度下皂苷和皂苷元分子的聚集相行为。 实验结果表明:对于所研究的10 g盾叶薯蓣,最佳超声提取条件为:乙醇浓度72%,溶剂体积100 mL,超声时间45 min,超声功率420 W,拟合得到的模型与实际能够较好的符合,与发酵-酸水解法提取薯蓣皂素相比,提取率提高了26.46%。分子动力学模拟结果表明,在扩散过程中超声提取薯蓣总皂苷的动力学模型满足非定常扩散方程,相关系数为R=0.95,最佳超声时间为40 min。AFM实验结果可以观察到:(1)浓度为10~(-5) mol/L时,皂营形成分散较均匀的小片段结构,表现为皂苷分子的聚集体结构;皂苷元则是由多个分子连接形成的聚集体结构,与皂苷相比较高度起伏较低,链的长度较长。(2)浓度为10~(-4) mol/L时,皂苷分子出现了不规则片层与小片段共存结构;皂苷元分子却形成具有多孔的网状结构。(3)当浓度增大到10~(-3)mol/L时,皂苷分子紧密聚集的分布在云母表面;皂苷元则形成紧密聚集的大片层多孔结构。 实验拟合得到的模型与实际情况相一致,与发酵-酸水解法提取薯蓣皂素相比,提取率提高了26.46%。超声-酸水解法提取薯蓣皂苷元具有收率高、污染小、节约能源、易于工业化等特点。聚集相行为结构分析表明,皂苷和皂苷元分子在不同浓度下形成的不同结构主要是分子官能团的属性起到关键作用,皂苷分子骨架中的糖链阻碍其形成大片层结构,而皂苷元分子骨架中的羟基间氢键相互作用易于形成大的片层结构。研究皂苷与皂苷元的分子聚集相行为为研究药物与脂膜相互作用奠定了基础。


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