一种从美国山核桃饼粕及其外果壳中提取皂素的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于皂素提取技术领域，具体涉及一种从美国山核桃饼柏及其外果壳中提 取皂素的方法。
【背景技术】
[0002] 美国山核桃(Carya illinoensis (Wangenn. )K. Koch)，又名薄壳山核桃、长山 核桃，为胡桃科山核桃属高大乔木，是世界上重要的干果树种之一。目前我国对美国山核桃 的开发尚处在初级阶段，主要集中在引种、栽培等方面，但是美国山核桃因其果仁大、易剥 壳、得仁率高，营养素含量丰富等优点，其种植面积在在逐年扩大，国内美国山核桃种植主 要分布在浙江、河南和云南，种植总面积约1万亩，年产约1 〇吨左右，然而目前美国山核桃提 油后的饼柏和美国山核桃外果壳却被直接丢弃，不仅浪费了资源，而且还对环境造成污染。
[0003] 美国山核桃饼柏和被丢弃的外果壳含有皂素，而皂素具有抗氧化、抗菌消炎、抗病 毒、醒酒解毒、杀虫等功能活性。皂素可应用于建材行业如在混凝土中加气作稳泡剂，也可 制作成多孔石膏板、含气泡的轻质建筑材料和优良的隔热，隔音材料，纤维板工业的石蜡乳 化阻燃建筑材料等;应用于纺织业如用于羊毛衫洗涤剂生产，具有泡沫低、去污力强，弱酸 性等优点。皂素的用途非常之广泛，市场潜力大，极具开发价值，但目前皂素及其相关产品 市场上并不多见，也未见有从美国山核桃饼柏和被丢弃的外果壳中提取皂素的公开报道。
【发明内容】
[0004] 针对【背景技术】中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种从美国山核桃饼柏及 其外果壳中提取皂素的方法，达到有效地利用美国山核桃仁提油后的饼柏和外果壳，减少 对环境的污染，有效地利用资源，进而提高美国山核桃的附加值，显著提高经济效益。
[0005] 本发明采用的技术方案如下： 一种从美国山核桃饼柏及其外果壳中提取皂素的方法，其特征在于包括如下步骤： 1) 美国山核桃饼柏的制备:将榨油后的美国山核桃饼柏放置在室温下12h，在烘箱中干 燥至恒重，-20 °C保存待用； 2) 美国山核桃外果壳的预处理:将美国山核桃外果壳放入粉碎机中粉碎成粉末，过40 目筛，然后放入恒温烘箱中105°C干燥至恒重，-20°C保存待用； 3) 皂素提取:称取上述美国山核桃饼柏和/或外果壳样品在下述条件下提取:提取溶剂 为体积浓度为60%的乙醇，料液比为1:10-15，在60 °C水浴中提取60-90min;过滤得到皂素提 取液。
[0006] 作为优选，当用美国山核桃饼柏来提取皂素时，其提取条件为：乙醇溶液的体积浓 度为60%，提取时间为90min，料液比为1:10,提取温度为60°C ;当用美国山核桃外果壳来提 取皂素时，其提取条件为：乙醇溶液的体积浓度为60%，提取时间为60min，料液比为1:15，提 取温度为60°C。在此条件下饼柏皂素提取率达13.02%;外果壳皂素提取率为25.19%。
[0007] 所述的一种从美国山核桃饼柏及其外果壳中提取皂素的方法，其特征在于还包括 皂素粗提液的纯化，所述纯化方法为：以美国山核桃饼柏及其外果壳皂素粗提液为原料，采 用絮凝-沉淀法提纯其中的皂素。
[0008] 所述的一种从美国山核桃饼柏及其外果壳中提取皂素的方法，其特征在于所述絮 凝-沉淀法如下:先在皂素粗提液中加入1%的壳聚糖溶液进行絮凝处理，加入量为皂素粗提 液体积的16%;离心后，在絮凝离心后的水溶液中加入质量为3%的氧化钙沉淀剂沉淀皂素， 最后用碳酸氢铵作为转化剂释放皂素，用碳酸氢铵加入量为2.5倍质量的氧化钙量，释放温 度为50°C，释放时间为1.5h，最终得到纯化后的皂素。
【附图说明】
[0009] 图1乙醇浓度对皂素提取率的影响； 图2提取时间对皂素提取率的影响； 图3料液比对皂素提取率的影响； 图4提取温度对皂素得率的影响。
【具体实施方式】
[0010]下面通过具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
[0011] 实施例1 1材料与方法 1.1实验材料、试剂与仪器 1.1.1试验材料 当年浙江临安产的美国山核桃。
[0012]实验试剂 石油醚、浓硫酸、乙醇、香草醛(分析纯），上海源叶生物科技有限公司；茶皂素标准品 (纯度98%)，上海源叶生物科技有限公司。
[0013] 试验设备 FW -100型万能便携式高速粉碎机;DGG-9053AD型电热恒温鼓风干燥箱、DK-S26型电 热恒温水浴锅(上海森信实验仪器有限公司）；HH-4型数显恒温水浴锅(上海成光仪器有限 公司）；SHZ-D(III)循环水式真空栗(巩义市予华仪器有限责任公司）；FM70A型制冰机； VIS-7220型分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司）;AL104电子天平(上海梅特勒一 托利多仪器有限公司）。
[00M]试验方法 1.2.1美国山核桃饼柏的制备 将美国山核桃去壳，然后在50 °C电热恒温鼓风干燥箱中干燥12h。取应用溶剂提取法榨 油后的美国山核桃饼柏放置在室温下12h，挥去残留的溶剂，在烘箱中干燥至恒重，-20°C保 存待用。
[0015]美国山核桃外果壳的预处理 将美国山核桃外果壳放入粉碎机中粉碎成粉末，过40目筛，然后放入恒温烘箱中105°C 干燥至恒重，-20°C保存待用。
[0016]皂素提取 分别准确称取5.000g样品（美国山核桃饼柏和外果壳）按照刘昌盛等人[7_9]的方法对 阜素进行提取。
[0017] 试验设计 (1)单因素试验 单因素实验中主要考察物料比、提取时间、提取温度、乙醇浓度四个因素分别对皂素提 取的影响。
[0018] (2)正交试验 根据单因素试验得到的试验结果，以乙醇浓度、提取时间、提取温度、料液比为试验因 素，每个因素选取3个水平，每个处理2个平行，选取L9( 34)正交表进行试验。
[0019]皂素得率的测定 (1)皂素标准曲线绘制:精确称取茶皂素标准品l〇mg，用体积分数为50%的乙醇水溶液 溶解并定容至10mL，摇匀即配置成lmg/mL溶液。准备5支干净的10mL具塞试管并标号，分别 吸取此溶液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mL于试管中，依次分别加入体积分数50%的乙醇水溶液 0.4、0.3、0.2、0.1、0.0 mL，0.5mL 0.08g/mL香草醛乙醇溶液，质量分数77%硫酸水溶液4mL， 摇匀后，60°C条件下水浴加热15min，在冰水浴中放置lOmin之后取出置于室温下，于549nm 波长下测定吸光度，以其为纵坐标，皂素质量浓度为横坐标，绘制标准曲线，得回归方程y= 0.9689x+0.0056 ,R2=0.9992 〇
[0020] (2)测定皂素的含量:吸取稀释过后的皂素提取液O.lmL于10mL具塞试管中，加入 体积分数50%的乙醇溶液0.4mL并摇匀，再按照上述方法以试剂空白为参比 [9]，在吸收波长 为549nm下 测量吸光度，并记录数据。测吸光值时，每个样品重复三次。
[0021] (3)皂素含量计算：根据显色液吸光度值，在标准曲线上查出相应的皂素质量，按 公式1计算阜素含量，以质量分数(％)表示。
[0022] 皂素提取率=ch ?热 公式1 试中c-------从标准曲线查得的皂素浓度，mg/mL; V 样品提取液总体积，mL; m-------样品质量，g· 2结果与分析 2.1单因素试验结果 2.1.1乙醇浓度对皂素提取效果的影响 称取处理好的5g美国山核桃饼柏和外果壳，分别放在100mL三角瓶中。在提取温度为80 °C，提取时间为60min，提取次数为2次，料液比为1:10,乙醇浓度分别为0%、20%、40%、60%、 80%、96%提取皂素，并在波长549nm下按照香草醛-浓硫酸法测吸光值，根据公式1计算皂素 得率，测定结果如图1所示。
[0023] 从图1可以看出，饼柏皂素得提取率随着乙醇浓度的增加而逐渐增加，当乙醇水 溶液的体积分数超过60%以后，皂素得率开始有下降趋势。外果壳皂素提取率有类似的规 律，但极值出现在乙醇浓度为80%。在试验过程中也发现，乙醇浓度越低，提取液的颜色越 深。说明提取液中杂质的含量较高，这就会给后续的纯化过程增加困难 [12^13]。因此从饼柏 提取皂素的最佳乙醇浓度是60%，最终选择乙醇浓度为40%、60%、80%三个水平进行正交试 验;从外果壳提取皂素的最佳乙醇浓度是60%，正交试验中选择乙醇浓度60%、80%、96%。
[0024]提取时间对皂素提取效果的影响 按照前面的处理方式，在提取条件为：乙醇浓度70%，料液比1:10，提取温度80°C，提取 时间分别为15 min、30 min、60 min、90 min、120 min、150