一种山药皮提取物及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种山药皮提取物及其制备方法与应用，属于植物提取与分离技术领域。

背景技术

山药，又名薯蓣，为薯蓣科植物薯蓣的干燥根茎，性味甘平，归脾、肺、肾经，功效补脾养胃，生津益肺，补肾涩精。现有技术中对于山药功效应用的开发研究很多，如专利CN102335107A公开了采用水提法对山药进行提取，并验证了提取得到的山药浓缩液具有抑制酪氨酸酶的作用，可以抑制黑色素的生成，达到美白祛斑的效果；专利CN114456191A公开了采用乙醇和有机溶剂对山药地上部分进行提取，并验证了制备得到的提取物对α-葡萄糖苷酶均有显著的抑制活性，在相同条件下均优于降血糖药阿卡波糖的活性；专利CN100352478C公开了中药山药原生药、山药水或有机溶剂提取物、山药醇提取物在制备胰岛素增敏剂类药物中的应用及在制备血管紧张素转换酶抑制剂类药物中的应用，不仅能有效地改善和治疗II型糖尿病的胰岛素抵抗，适用于II型糖尿病的治疗；同时能有效地抑制血管紧张素转换酶的活性，可用于高血压的治疗，具有疗效显著、价格低廉、使用安全方便等特点。

山药是历史悠久的药食同源食品，目前，山药相关产品的生产工艺已相当成熟，山药中生物活性成分的研发、提取也研究很多，但山药皮中活性成分鲜有报道。山药粉、山药片、山药食品等加工工艺中都有去皮工序，仅某公司年产1000吨山药粉的生产过程中，就能产生约10吨山药皮废渣，其中仅少量作为饲料添加成份廉价出售，其余作为废料丢弃，不但污染环境，而且也是很大浪费。有研究发现，山药皮含有多种活性成分，如皂苷、多糖、黄酮、多酚等。现有技术中采用多种方法对山药皮中的活性功效成分进行提取，如专利CN109223944A公开了微波辅助提取山药皮总多酚的方法，包括以下步骤：(1)原料处理：将晒干的山药皮粉碎成山药皮粉，备用；(2)微波提取：称取所述步骤(1)得到的山药皮粉于萃取瓶中，加入浓度为40～80％的乙醇，进行微波提取，微波功率为50～450W，提取时间为5～25min，得到提取液；(3)收集总多酚：将所述步骤(2)得到的提取液在4000～4500r/min的条件下离心4～6min，得到山药皮总多酚。专利CN104356107A公开了一种提取紫山药皮中花青素的方法，包括以下步骤：(1)选取紫山药皮洗净除杂后粉碎成粉末，置于50℃的干燥箱中烘干，过80～100目筛后放在避光处备用；(2)准确称取紫山药皮粉末，加入浓度为乙醇提取剂，置于恒温水浴中浸提后，过滤定容；(3)将过滤定容后的提取液蒸发浓缩得到膏状物，干燥即可得到花青素。专利CN102093463A公开了一种山药皮中薯蓣皂苷的提取方法，包括以下步骤：(1)将山药皮洗净、干燥后，粉碎成山药皮粉；(2)将经步骤(1)处理后的山药皮粉与乙醇水溶液混合制得山药皮粉乙醇水溶液，所述乙醇水溶液的乙醇-水体积百分比为20％至100％，所述山药皮粉乙醇水溶液的山药皮粉-乙醇水溶液的料液比为1:5g/mL至1:25g/mL；(3)将经步骤(2)后的山药皮粉乙醇水溶液进行超声处理；(4)将经步骤(3)后的山药皮粉乙醇水溶液在20℃至100℃环境温度下回流4至8小时进行提取得到提取液；(5)将步骤(4)后的提取液进行过滤、溶剂回收，得到薯蓣皂苷。

研究开发山药皮中的重要活性成分，对促进山药皮的开发利用，提高原料利用率，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种山药皮提取物及其制备方法与应用，本发明采用L-苯丙氨酸、乳酸和氧化钙组成的提取剂对山药皮进行提取，通过提取剂中各组分的协同作用对山药皮中的功效成分进行充分提取，使制备得到的山药皮提取物能够显著抑制脂肪酶活性，调节血脂，具有减肥降脂的功效。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种山药皮提取物的制备方法，包括以下步骤：(1)将山药皮和提取剂于水中混合，于80℃～100℃反应1～8h得到提取混合液；(2)将提取混合液过滤，干燥，粉碎得山药皮提取物；所述提取剂包括L-苯丙氨酸、乳酸和氧化钙。

山药作为药食两用的食品，除富含淀粉和人体必需的8种氨基酸等营养成分外，还含有多种具有优异生理和生物活性的黏液多糖、多酚氧化酶、甾体化合物，甾体激素类药物在临床上有广泛的用途，它具有抗炎、抗过敏、抗肿瘤、解毒等药理作用。在山药的生产应用中，常常将山药去皮后再进行深加工，在这过程中，产生大量的山药皮造成浪费和污染。而研究表明，山药皮中含有多种功能性成分，如总皂苷类、总多糖类、总黄酮类、总多酚。现有技术中对山药皮的提取多采用乙醇、强酸或其他有机溶剂进行提取，提取步骤繁多，且采用有机溶剂进行提取常常由于有机溶剂的残留而限制了山药皮提取物的应用。L-苯丙氨酸是必需的氨基酸之一，用作营养强化剂、氨基酸输液和复合氨基酸制剂的成分。天然乳酸是乳制品中的天然固有成分，其可用于调味料的制备、啤酒的酿造中。本申请发明人经过大量的实验发现，不同的组分的提取剂可以发生不同的反应，对于相同的提取底物，采用不同组分组成的提取剂进行提取，其提取效率和提取物的功效作用不相同。本发明采用L-苯丙氨酸、乳酸和氧化钙组成提取剂对山药皮进行提取，氧化钙中的阴离子能够与山药皮的黄酮类和总皂苷类功效成分的氢离子连接，从而形成较强的分子间相互作用，而L-苯丙氨酸、乳酸中的阳离子能够与山药皮的黄酮类和总皂苷类功效成分的氧连接，从而形成较强的分子间氢键，通过提取剂中不同组分的协同作用，破坏了山药皮的黄酮类和总皂苷类功效成分的分子间相互作用，使山药皮的功效成分溶解释放出来，使制备得到的山药提取物中有效成分具有较高的提取率的同时，具有更高的脂肪酶抑制作用。

作为本发明所述山药皮提取物的制备方法的优选实施方式，所述提取剂包括50～300份L-苯丙氨酸、200～1000份乳酸和10～50份氧化钙。本申请发明人研究发现，不同组分含量的提取剂对最终制备得到的山药皮提取物中有效成分的收率有很大的影响，当选择上述含量范围时，山药皮提取物中有效成分的收率较高。

作为本发明所述山药皮提取物的制备方法的优选实施方式，所述提取剂包括100～200份L-苯丙氨酸、600～800份乳酸和25～45份氧化钙。本申请发明人研究发现，选择上述含量范围的提取剂时，山药皮提取物中有效成分的收率更高。

作为本发明所述山药皮提取物的制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中山药皮和提取剂的质量比为山药皮：提取剂＝1：2～7。本申请发明人研究发现，山药皮和提取剂的质量比不仅影响山药皮中有效成分的提取效果，并且对山药提取物的功效也有影响。

作为本发明所述山药皮提取物的制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中水和山药皮的液料比为1：2～20。

作为本发明所述山药皮提取物的制备方法的优选实施方式，所述L-苯丙氨酸、乳酸和氧化钙均为食用级。

本发明还提供一种山药皮提取物，采用所述的山药皮提取物的制备方法制备得到。

本发明还提供所述的山药皮提取物在制备减肥食品、药品或保健品中的应用。

作为本发明所述应用的优选实施方式，所述食品、药品或保健品的剂型包括片剂、胶囊剂、丸剂、粉剂、溶液剂、糖浆剂。

本发明还提供所述的山药皮提取物在制备调节血脂、脂肪酶抑制类药物中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供了一种山药皮提取物及其制备方法与应用，该方法采用一定量的L-苯丙氨酸、乳酸和氧化钙组成的提取剂对山药皮进行提取。与现有的采用有机溶剂对山药皮进行提取的方法相比，本发明的提取剂对山药皮的功效成分进行最大限度提取，且使提取过程更加绿色环保，避免由于有机溶剂对环境造成污染；同时本发明的山药皮提取方法通过提取剂中L-苯丙氨酸、乳酸和氧化钙的协同增效作用，使提取得到的山药皮提取物具有更好的脂肪酶抑制作用，能够应用于减肥和降脂产品的制备；本发明的山药皮提取方法操作简单、生产周期短、成本低、易操控，且所用的原料为纯天然组分，安全无污染，具有良好的推广应用前景。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

下述实施例和对比例中所用的山药皮为市售购买。

实施例1

本发明实施例的一种山药皮提取物的制备方法，包括以下步骤：

取200g山药皮，160g食用级L-苯丙氨酸、800g食用级乳酸、40g食用级氧化钙，于1000mL水中，在100℃下搅拌3h，过滤，得山药皮提取液。旋蒸干燥后，采用振动粉碎机剪切作用破碎成粗粉，过24目标准筛作筛分后，再将其转移至低温超微破壁粉碎机，于-10℃振动粉碎15min，制备得到的山药皮提取物。

实施例2

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级L-苯丙氨酸的含量不同，本实施例中食用级L-苯丙氨酸的含量为100g。

实施例3

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级L-苯丙氨酸的含量不同，本实施例中食用级L-苯丙氨酸的含量为120g。

实施例4

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级L-苯丙氨酸的含量不同，本实施例中食用级L-苯丙氨酸的含量为140g。

实施例5

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级L-苯丙氨酸的含量不同，本实施例中食用级L-苯丙氨酸的含量为180g。

实施例6

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级L-苯丙氨酸的含量不同，本实施例中食用级L-苯丙氨酸的含量为200g。

实施例7

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级L-苯丙氨酸的含量不同，本实施例中食用级L-苯丙氨酸的含量为300g。

实施例8

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级L-苯丙氨酸的含量不同，本实施例中食用级L-苯丙氨酸的含量为50g。

实施例9

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级乳酸的含量不同，本实施例中食用级乳酸的含量为200g。

实施例10

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级乳酸的含量不同，本实施例中食用级乳酸的含量为600g。

实施例11

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级乳酸的含量不同，本实施例中食用级乳酸的含量为900g。

实施例12

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级乳酸的含量不同，本实施例中食用级乳酸的含量为1000g。

实施例13

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级氧化钙的含量不同，本实施例中食用级氧化钙的含量为10g。

实施例14

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级氧化钙的含量不同，本实施例中食用级氧化钙的含量为20g。

实施例15

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级氧化钙的含量不同，本实施例中食用级氧化钙的含量为25g。

实施例16

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级氧化钙的含量不同，本实施例中食用级氧化钙的含量为45g。

实施例17

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于食用级氧化钙的含量不同，本实施例中食用级氧化钙的含量为50g。

实施例18

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于制备的温度不同，本实施例的制备温度为70℃。

实施例19

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于制备的温度不同，本实施例的制备温度为80℃。

实施例20

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于制备的温度不同，本实施例的制备温度为85℃。

实施例21

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于制备的温度不同，本实施例的制备温度为90℃。

实施例22

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于制备的温度不同，本实施例的制备温度为95℃。

实施例23

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于制备的温度不同，本实施例的制备温度为110℃。

实施例24

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于反应的时间不同，本实施例的反应时间为1h。

实施例25

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于反应的时间不同，本实施例的反应时间为1.5h。

实施例26

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于反应的时间不同，本实施例的反应时间为2h。

实施例27

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于反应的时间不同，本实施例的反应时间为2.5h。

实施例28

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于反应的时间不同，本实施例的反应时间为3.5h。

实施例29

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于反应的时间不同，本实施例的反应时间为4h。

实施例30

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于反应的时间不同，本实施例的反应时间为4.5h。

实施例31

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于反应的时间不同，本实施例的反应时间为8h。

实施例32

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于山药皮的用量不同，本实施例中山药皮的用量为50g。

实施例33

本发明实施例的山药皮提取物的制备方法与实施例1的区别仅在于山药皮的用量不同，本实施例中山药皮的用量为500g。

对比例1

本对比例的一种山药皮提取物的制备方法，包括以下步骤：取200g山药皮粉碎，加入1000mL水，于100℃加热，回流提取2-3小时，过滤，得山药皮提取液。浓缩提取液；将提取浓缩液加入95％乙醇，静置3-6小时，使沉淀物充分沉淀后，抽去上清液收集沉淀物；将沉淀物干燥，粉碎，得山药皮提取物。

对比例2

本对比例的一种山药皮提取物的制备方法，包括以下步骤：取200g山药皮粉碎，加入1000mL水，加入适量的纤维素酶，在35～55℃，提取60～180min，沸水浴灭酶5min；再加入适量中性蛋白酶，在40～60℃，提取80～120min，沸水浴灭酶5min；将酶解液在4500r/min的转速下离心20min，得到上清液，将上清液用超滤膜进行分离；加入2倍体积的乙醇，4℃静置12h，得到絮状沉淀，离心分离后将沉淀进行真空干燥得到山药皮提取物。

对比例3

本对比例的一种山药皮提取物的制备方法，包括以下步骤：取200g山药皮，于1000mL水中，在100℃下搅拌3h，过滤，得山药皮提取液。旋蒸干燥后，采用振动粉碎机剪切作用破碎成粗粉，过24目标准筛作筛分后，再将其转移至低温超微破壁粉碎机，于-10℃振动粉碎15min，制备得到的山药皮提取物。

对比例4

本对比例的一种山药皮提取物的制备方法，包括以下步骤：

取200g山药皮、800g食用级乳酸、40g食用级氧化钙，于1000mL水中，在100℃下搅拌3h，过滤，得山药皮提取液。旋蒸干燥后，采用振动粉碎机剪切作用破碎成粗粉，过24目标准筛作筛分后，再将其转移至低温超微破壁粉碎机，于-10℃振动粉碎15min，制备得到的山药皮提取物。

对比例5

本对比例的一种山药皮提取物的制备方法，包括以下步骤：

取200g山药皮，160g食用级L-苯丙氨酸、40g食用级氧化钙，于1000mL水中，在100℃下搅拌3h，过滤，得山药皮提取液。旋蒸干燥后，采用振动粉碎机剪切作用破碎成粗粉，过24目标准筛作筛分后，再将其转移至低温超微破壁粉碎机，于-10℃振动粉碎15min，制备得到的山药皮提取物。

对比例6

本对比例的一种山药皮提取物的制备方法，包括以下步骤：

取200g山药皮，160g食用级L-苯丙氨酸、800g食用级乳酸，于1000mL水中，在100℃下搅拌3h，过滤，得山药皮提取液。旋蒸干燥后，采用振动粉碎机剪切作用破碎成粗粉，过24目标准筛作筛分后，再将其转移至低温超微破壁粉碎机，于-10℃振动粉碎15min，制备得到的山药皮提取物。

效果例

1、测定实施例1～33、对比例1～6制备得到的山药皮提取物中总黄酮有效成分的提取率。

上述所得山药皮提取物中总黄酮提取率按照如下方法测定。

标准曲线的绘制：以芦丁作为标准品，溶于70％乙醇中配制不同浓度的对照溶液(mg/mL)，各取5mL于10mL容量瓶中，加入5％的NaNO

山药皮提取液中总黄酮含量测定：取5mL待测提取液作为样品溶液，按上述操作进行样品处理与吸光度检测，根据标准曲线计算样品溶液的总黄酮浓度C(mg/mL)。

山药皮总黄酮提取率计算公式如下：W(mg/g)＝C×V/M。C为提取液总黄酮的浓度(mg/mL)、V为提取液的体积(mL)、M为山药皮的质量(g)。

结果如表1所示。

表1

由表1可以看出，实施例1～33可知，L-苯丙氨酸、乳酸和氧化钙的用量对制备得到的山药皮黄酮类有效成分的溶出有很大的影响，其中实施例1制备得到的山药皮提取物中总黄酮的提取率最高。而采用醇提法、水提法和酶提法对相同的原料进行提取，最终山药皮提取物中总黄酮的提取率较本发明低，且本发明的山药皮提取物的制备方法操作简单、生产周期短、成本低、易操控。

2、山药皮提取物的脂肪酶抑制活性测试

具体实验方法如下：用蒸馏水配制2％的聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)溶液，并用纱布过滤。向2％的PVA溶液中加入1/3体积的橄榄油，采用剪切乳化机10000rpm高速剪切9min，制备PVA乳液，即为底物溶液。向25mL的比色试管中加入2mL的橄榄油底物乳化液和2.5mL的PBS，涡旋震荡混均匀，并于40℃水浴5min，再加入1mL的实施例1、对比例1～3制备的提取物或对照提取物溶液(1mg/mL)和0.5mL的胰脂肪酶溶液(3mg/mL)，充分混匀后继续水浴加热20min，加入6mL的95％乙醇和1mL的HCl(6mol/L)终止反应。加入3mL的异辛烷震荡90s，60℃水浴静置分层，取上层溶液1mL，再加入4mL的异辛烷及1mL的醋酸铜显色剂，漩涡震荡90s，静置分层后取上层溶液，710nm处测定吸光度。对照组(control)不添加任何样品溶液，所有吸光度值均经过完全空白孔(不添加样品溶液和酶)进行校准。按照如下公式计算：胰脂肪酶抑制率(％)＝(1-A

试验结果如表2所示。

表2

由表2可知，采用本发明的制备方法制备得到的山药皮提取物具有较高的脂肪酶抑制率，能够有效抑制胰脂肪酶的活性。相对于对比例1～3采用乙醇提取、酶提取和水提取的山药皮提取物，本发明制备的山药皮提取物的脂肪酶抑制率更高，能够使胃肠道中饮食脂肪不被脂肪酶催化分解转化为游离脂肪酸和甘油三油酸酯，不被胃肠吸收，降低外源性脂质进入机体，具有显著的减肥效果。由对比例4～6和实施例1可知，缺少提取剂中L-苯丙氨酸、乳酸或氧化钙任意一种组分，会使制备得到的山药皮提取物的脂肪酶抑制作用较差，由此说明提取剂中L-苯丙氨酸、乳酸和氧化钙的协同增效作用，使提取得到的山药皮提取物具有更好的脂肪酶抑制作用。

3、山药皮提取物对肥胖小鼠的体重影响实验

本效果例测定实施例1、对比例1、对比例2、对比例3制备的山药皮提取物对肥胖小鼠的体重、进食量、腹部脂肪质量、血清中甘油三酯与总胆固醇的水平，具体实验方法：SPF级雄性C57小鼠，高脂饲料喂养10周构建肥胖小鼠模型。将肥胖小鼠随机分为5组，分别为模型对照组、实验组、对照组A、对照组B、对照组C，每组12只。实验组、对照组A、对照组B、对照组C每天分别以实施例1、对比例1、对比例2、对比例3制备的山药皮提取物灌胃800mg/kg，模型对照组给予等体积的蒸馏水，给药期间小鼠仍自由摄取高脂饲料。自给药开始每天记录小鼠的体重与摄食量，第六周时将小鼠麻醉，摘眼球取血检测其血清中甘油三酯与胆固醇的水平，并取其腹部脂肪称重。

实验结果如表3～表6所示。

表3小鼠的体重(g，mean±SD)

表4小鼠的进食量(g/只，mean±SD)

表5小鼠的腹部脂肪质量(mg，mean±SD)

表6小鼠血清中甘油三酯与总胆固醇的水平(mg，mean±SD)

由上表可知，实验组小鼠的体重增加率、进食抑制率、腹部脂肪质量和血清中甘油三酯与总胆固醇的水平明显低于对照组A、B、C，说明采用本发明的制备方法制备得到的山药皮提取物相较于醇提法、酶提法或水提法制备得到的山药皮提取物具有良好的减肥降脂作用，能够有效抑制食欲，降低体重，并且显著降低甘油三酯与总胆固醇的水平。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。