响应面法优化酶-水连续提取西洋参须根人参皂苷

doi:10.3976/j.issn.1002-4026.20240113

山东科学 ›› 2025, Vol. 38 ›› Issue (5): 10-21.doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.20240113

响应面法优化酶-水连续提取西洋参须根人参皂苷

王海燕¹(), 俞萍¹, 王鑫¹, 于红霞², 周洁¹, 方磊¹^,³^,^*()

1.济南大学生物科学与技术学院，山东济南 250012
2.威海市文登区道地参业发展有限公司，山东威海 264400
3.金银花全产业链高值高效关键技术山东省工程研究中心，山东临沂 273399

收稿日期:2024-09-25 修回日期:2025-01-16 出版日期:2025-10-20 上线日期:2025-10-11
通信作者: *方磊（1981—），男，教授，研究方向为中草药功效成分发现。E-mail：bio_fangl@ujn.edu.cn，Tel：13645310549
作者简介:王海燕（1999—），女，硕士研究生，研究方向为中草药功效成分发现。E-mail：2463444191@qq.com，Tel：19100471809
基金资助:
“十四五”国家重点研发计划子课题(2023YFC3503802)

Optimization of enzyme-water continuous extraction of ginsenosides from fibrous roots of American ginseng using response surface methodology

WANG Haiyan¹(), YU Ping¹, WANG Xin¹, YU Hongxia², ZHOU Jie¹, FANG Lei¹^,³^,^*()

1. School of Biological Science and Technology，University of Jinan，Jinan 250012，China
2. Weihai （Wendeng） Authentic Ginseng Industry Development Co.，Ltd.，Wendeng 264407，China
3. Shandong Engineering Research Center of Key Technologies for High-Value and High-Efficiency Full Industry Chain of Lonicera japonica，Linyi 273399，China

Received:2024-09-25 Revised:2025-01-16 Published:2025-10-20 Online:2025-10-11

摘要/Abstract

摘要： 为优化西洋参须根中人参皂苷类成分的提取工艺，采用西洋参须根为原料，通过酶-水法连续提取人参皂苷类成分，以总皂苷提取率为评判指标，通过响应面试验对提取工艺进行优化。结果表明酶法提取最佳工艺条件为：采用α-淀粉酶，加酶量7.3%、液料比30 mL/g、酶解时间1.2 h。酶解后继续采用水提法二次提取，水提法最佳工艺条件为：液料比27 mL/g、提取温度89 ℃、提取时间1.3 h。此条件下西洋参须根中总皂苷的提取率为16.61%。该方法提取率稳定、简便高效，提取率得到了显著提升，避免了资源浪费，为西洋参须根中人参总皂苷提取工艺方面填补了部分空白，也为下一步总皂苷纯化精制及活性探究提供参考与借鉴。

关键词: 西洋参, 须根, 人参皂苷, 提取工艺, 响应面法, 单因素试验, 紫外分光光度法

Abstract:

To optimize the extraction process for ginsenosides from the fibrous roots of American ginseng，the enzyme-water method was used for continuous extraction of ginsenosides from American ginseng. The total ginsenosides extraction yield was used as the evaluation index，and the extraction process was optimized using the response surface methodology. The results showed that the optimal enzymatic extraction conditions were as follows： α-amylase with an enzyme concentration of 7.3%，a liquid/solid ratio of 30 mL/g，and an enzymatic hydrolysis time of 1.2 h. After enzymatic hydrolysis，a secondary water extraction was performed，and the optimal conditions were as follows： a liquid/solid ratio of 27 mL/g，an extraction temperature of 89 ℃，and an extraction time of 1.3 h. Under these conditions，the total ginsenosides extraction yield reached 16.61%. Since it is stable，simple，and efficient，this method has significantly improved the extraction yield and avoided the waste of resources. It partially fills a gap in the extraction process of total ginsenosides from the fibrous roots of American ginseng and provides a reference for further purification，refinement，and activity studies of total ginsenosides.

Key words: American ginseng, fibrous roots, ginsenosides, extraction process, response surface methodology, single factor experiment, ultraviolet spectrophotometry

中图分类号:

R284.2

王海燕, 俞萍, 王鑫, 于红霞, 周洁, 方磊. 响应面法优化酶-水连续提取西洋参须根人参皂苷[J]. 山东科学, 2025, 38(5): 10-21.

WANG Haiyan, YU Ping, WANG Xin, YU Hongxia, ZHOU Jie, FANG Lei. Optimization of enzyme-water continuous extraction of ginsenosides from fibrous roots of American ginseng using response surface methodology[J]. Shandong Science, 2025, 38(5): 10-21.

图/表 17

表1

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参考文献 26

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条件	α-淀粉酶	木瓜蛋白酶
液料比/（mL·g^-1）	7	5
酶解温度/℃	85	55
酶解时间/h	2	4
加酶量/%	2.0	0.4

水平	因素
水平	A加酶量/%	B液料比/（mL·g^-1）	C酶解时间/h
-1	5	20	0.5
0	7	25	1.0
1	9	30	1.5

实验号	A液料比	B提取温度	C提取时间	Y总皂苷提取率/%
1	-1	-1	0	12.01
2	1	-1	0	12.45
3	-1	1	0	14.16
4	1	1	0	14.17
5	-1	0	-1	13.16
6	1	0	-1	12.51
7	-1	0	1	12.67
8	1	0	1	13.89
9	0	-1	-1	12.51
10	0	1	-1	13.61
11	0	-1	1	12.81
12	0	1	1	14.43
13	0	0	0	14.56
14	0	0	0	14.41
15	0	0	0	14.21
16	0	0	0	14.49
17	0	0	0	14.32

来源	离均差平方和	自由度	均方	F	P	显著性
模型	12.290	9	1.370	38.24	<0.000 1	**
A	0.130	1	0.130	3.64	0.098 0
B	5.430	1	5.430	152.00	<0.000 1	**
C	0.510	1	0.510	14.14	0.007 1	**
AB	0.046	1	0.046	1.29	0.292 7
AC	0.870	1	0.870	24.48	0.001 7	**
BC	0.068	1	0.068	1.89	0.211 3
A²	2.320	1	2.320	64.82	<0.000 1	**
B²	0.890	1	0.890	24.84	0.001 6	**
C²	1.510	1	1.510	42.30	0.000 3	**
残差	0.250	7	0.036
失拟项	0.170	3	0.058	3.04	0.155 6
纯误差	0.076	4	0.019
总和	12.540	16

实验号	A液料比	B提取温度	C提取时间	Y总皂苷提取率/%
1	-1	-1	0	14.91
2	1	-1	0	15.43
3	-1	1	0	15.48
4	1	1	0	15.75
5	-1	0	-1	14.82
6	1	0	-1	15.53
7	-1	0	1	15.47
8	1	0	1	15.79
9	0	-1	-1	14.94
10	0	1	-1	15.58
11	0	-1	1	15.48
12	0	1	1	15.81
13	0	0	0	15.68
14	0	0	0	15.57
15	0	0	0	15.63
16	0	0	0	15.59
17	0	0	0	15.63

响应面法优化酶-水连续提取西洋参须根人参皂苷

Optimization of enzyme-water continuous extraction of ginsenosides from fibrous roots of American ginseng using response surface methodology

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水平	因素
水平	A液料比	B提取温度/℃	C提取时间/h
-1	20	70	0.5
0	25	80	1.0
1	30	90	1.5

来源	离均差平方和	自由度	均方	F	P	显著性
模型	1.430	9	0.160	63.12	<0.0001	**
A	0.410	1	0.410	164.21	<0.000 1	**
B	0.430	1	0.430	175.51	<0.000 1	**
C	0.350	1	0.350	139.92	<0.000 1	**
AB	0.016	1	0.016	6.20	0.041 6	*
AC	0.038	1	0.038	15.08	0.006 0	**
BC	0.024	1	0.024	9.53	0.017 6	*
A²	0.081	1	0.081	32.15	0.000 8	**
B²	0.033	1	0.033	13.15	0.008 4	**
C²	0.026	1	0.026	10.36	0.014 7	*
残差	0.018	7	2.521×10^-3
失拟项	0.010	3	3.483×10^-3	1.94	0.265 7
纯误差	7.20×10^-3	4	1.800×10^-3
总和	1.450	16

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