超声波辅助酶法优化姜状三七茎叶皂苷提取：响应面优化与成分分析揭示其高值化利用潜力

《Scientific Reports》：Optimization of ultrasound-assisted enzymatic extraction of saponins from Panax zingiberensis stems and leaves

本研究针对姜状三七(Panax zingiberensis)茎叶(SLPZ)资源利用率低、皂苷提取工艺不明确的问题，通过单因素实验与响应面法(RSM)优化超声波辅助复合酶(纤维素酶:果胶酶=1%:5%)提取工艺，使总皂苷提取率达37.12%；结合UPLC-MS/MS技术鉴定出239种萜类化合物（以达玛烷型三萜皂苷为主），为SLPZ作为三七替代资源在功能食品与药物开发中的应用提供理论依据。

　　

在传统中医药宝库中，姜状三七（Panax zingiberensis）作为一种珍稀药用植物，长期以其根茎部分入药，用于治疗跌打损伤、出血和贫血等症。然而，其地上部分——茎叶（SLPZ）却常被忽视，造成资源浪费。随着现代药理研究揭示三七皂苷具有抗炎、抗氧化和促进造血等活性，如何高效开发利用SLPZ中的皂苷成分成为亟待解决的问题。传统提取方法如乙醇回流法效率低、有机溶剂用量大，而单一超声波或酶解法难以充分破坏植物细胞壁结构。为此，研究人员在《Scientific Reports》发表论文，通过绿色高效的超声波辅助复合酶提取技术，突破SLPZ皂苷提取瓶颈，并系统解析其化学成分，为这一濒危资源的全株利用开辟新路径。

本研究主要采用以下关键技术方法：首先通过单因素实验与响应面法(RSM)优化提取工艺参数；其次利用紫外分光光度法以人参皂苷Rg1为标准品定量总皂苷；最后结合超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)对SLPZ提取物中的皂苷成分进行定性定量分析，样本来源于2023年采集于云南镇沅县的栽培姜状三七茎叶。

3.1 人参皂苷Rg1标准曲线

通过系列浓度人参皂苷Rg1标准品与香草醛-高氯酸显色反应，建立标准曲线（线性回归方程未列出），为总皂苷定量提供基准。

3.2 不同提取方法效率比较

五种提取方法中，超声波辅助复合酶法提取率最高（13.57%），显著优于乙醇回流法（9.54%）和单一超声波法（7.46%）。复合酶通过协同降解细胞壁纤维素与果胶，结合超声波空化效应，最大化释放细胞内皂苷。

3.3 单因素实验结果

酶添加量实验表明，纤维素酶1%与果胶酶5%组合时提取率最高（30.72%）；其他最优参数为超声时间30分钟、料液比1:30、乙醇浓度70%、酶解pH 4.5。

3.4 响应面优化结果

以乙醇浓度、超声时间和料液比为变量，构建Box-Behnken设计模型。回归方程显示料液比影响最显著（P<0.01），优化条件为乙醇浓度70.90%、超声时间28.88分钟、料液比29.45:1，预测提取率37.12%，验证实验实际值为36.74%，误差仅0.38%，模型可靠性高。

3.5 SLPZ皂苷成分分析

UPLC-MS/MS鉴定出239种萜类化合物，其中三萜皂苷占比51.07%，以达玛烷型（原人参二醇PPD、原人参三醇PPT）和齐墩果酸型(OA)为主。莫诺苷Ic（13.30%）、人参皂苷Rg2（2.27%）等高含量成分具有抗肿瘤、神经保护等已知药理活性。

本研究通过工艺创新与成分解析双重突破，证实SLPZ富含高活性皂苷且提取效率优于传统方法。其意义在于：一是将姜状三七开发利用从根茎扩展至全株，缓解资源压力；二是绿色提取工艺（低溶剂风险、短时间）为工业化生产提供可行方案；三是明确SLPZ皂苷组成及药理潜力，为后续功能产品开发奠定基础。这一研究成果不仅推动珍稀药用植物资源可持续利用，也为类似植物活性成分的高值化开发提供了技术范本。