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机械化学法辅助提取刺五加总黄酮的工艺研究

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维普资讯 http://www.cqvip.com LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2007 VOL.18 NO.12 时珍国医国药2007年第18卷第12期 机械化学法辅助提取刺五加总黄酮的工艺研究 刘 莹,金礼吉,徐永平 ,宋春娜,王晓艳 (大连理工大学环境与生命学院・精细化工国家重点实验室,辽宁大连1 16024) 摘要:目的研究机械化学法辅助提取刺五加总黄酮的最佳工艺。方法以总黄酮提取率为考察指标,通过单因素及正 交实验考察机械化学法辅助提取刺五加总黄酮的主要影响因素,确定最佳工艺条件;采用分光光度法测定总黄酮含量。 结果最佳工艺条件为:Na2CO3/Na2B4O7助剂用量4%(W/W),物料粒度D95437 Ixm,乙醇浓度为20%(v/v),料液比为 l:60(g:m1)。该工艺条件下,总黄酮提取率比热回流法提高13.2%。结论机械化学法辅助提取具有提取率高,时间 短,无需加热,乙醇用量少等特点,是提取刺五加总黄酮的一种有效方法。 关键词:机械化学法辅助提取;刺五加; 总黄酮;正交实验 中图分类号:R284.2 文献标识码:A 文章编号:1008-0805(2007)12—2889-03 Optimization of the Meehanoehemical Assisted Extraction of Total Flavonoids from Eleutherococcus senticosus LIU Ying,JIN Li-ji,XU Yong—ping ,SONG Chun—na,WANG Xiao—yan (Department of Bioscience and Biotechnology,State Key Laboratory Q厂Fine Chemicals,Dalian University Q厂 Technology,Dalian,1 16024,China) Abstract:Objective To optimize the mechanochemical assisted extraction on the total flavonoids from Eleutherococcus sentico— sW.Methods The optimum extraction parameters were investigated by one—factor experiment and orthogonal design.The con— tent of total flavonoids was determined by spectrophotometry.Results The optimum parameters were as follows:Na2 CO3/ Na2B4O7 content4%(W/W),particle size D95437 Ixm,20%(WV)ethanol,solid/liquid ratio 1:60(g:m1).Underthese parameters.the total flavonoids yield increased by 13.2%compared with heat—reflux extraction.Conclusion The mechano— chemical assisted extraction can improve the total flavonoids yield,shorten the extraction time,reduce the ethanol consumption, and need no heat.It is an effective method for total flavonoids extraction from Eleutherococcus senticOSLI6. Key words:Mechanochemical assisted extraction; Eleutherococcus senticosus;Total flavonoids; Orthogonal design 传统中药刺五加在中医临床上的应用已有悠久的历史,其中1仪器与材料 的黄酮类化合物具有广泛的药理活性…。黄酮类物质的传统提1.1仪器WZJ(BFM)一6J振动研磨机(济南倍力粉技术工程 取法如煎煮、浸渍及热回流法等 ,存在周期长,溶剂用量大的有限公司);TU一1900双光束紫外可见分光光度计(北京普析通 弊端。近些年随着科技的发展,各学科相互渗透,一些新技术已用仪器有限责任公司);FD—ID冷冻干燥机(北京博医康仪器有 引入黄酮提取的研发中 。 限公司);标准分样筛(河南新乡康达新机械有限公司);LS100Q 机械化学(mechanochemistry)最早发源于同生理机能有关的激光粒度仪(美国Beckman Coulter公司)。 生物化学中机械运动能与化学能的转变,目前主要指通过挤压、1.2材料刺五加根及根茎(购自大连开发区大药房,产地吉 剪切、摩擦等手段,对物质施加机械能,从而诱发其物理化学性质林,按照《中国药典》鉴定 );芦丁标准品(中国药品生物制品 变化,使物质与周围环境中的固体、液体、气体发生化学变化的现检定所);其余试剂均为分析纯。 象 。随着机械行业的发展,各种高能研磨设备的不断出现使2方法 机械化学在金属合金化 、有机合成 J、化合物改性等 川多个2.1机械化学法辅助提取 领域得到应用。利用高强度研磨产生的机械化学效应 ,将植2.1.1助剂的选择刺五加中黄酮类物质主要为槲皮素及其相 物原料与化学助剂共同研磨,作为提取的预处理,则是机械化学关的黄酮苷类化合物 ,该类黄酮分子中含有酚羟基,呈酸性, 的一项新的应用。研究表明,高强度研磨在破碎植物细胞的同时可被碱中和,成盐,使水溶性增加,在常规操作中常采用碱水加热 还能促进暴露出的有效成分与助剂接触、反应,改变成分溶解提取-- ” 。另外,由于此类黄酮分子中的邻二酚羟基结构易被 性 ” ,如Korolev等” 将Na cO 与松针共同研磨,用水提取碱破坏,与碱作用时需加硼酸盐保护 。根据上述性质,本研究 三萜酸,提取率比常规法高35.9%;Lomovsky等 将蔗糖与伪选用Na2cO3/Na:B 0 (1:1,W/W)为助剂与刺五加共同研磨。 泥胡菜共同研磨,显著提高了其中植物蜕皮类固醇在水中的溶出2.1.2供试品溶液制备用小型中药粉碎机将刺五加药材粉碎 率。可见,机械化学法不仅能提高提取率,还实现了用极性溶剂至60目,60℃下干燥3 h备用(即粗粉,以下同)。取粗粉200 g (水)提取,有助于降低提取成本。目前,国内关于机械化学用于与一定量助剂(NazCO /Na B 0 ,1:1,W/W)混合研磨。精确称 中药提取的研究尚未见报道。本研究主要为了考察机械化学法取研磨后的粉末5.0 g(按生药计),加入一定量溶剂,室温(20± 辅助提取各工艺条件对刺五加总黄酮提取率的影响,通过正交实 3)oC搅拌一段时间,离心,取上清,沉淀重复提取2次,合并上清 验优化提取工艺,并与热回流提取对比。 液,用稀盐酸调节pH值为4.0,静置过夜,离心,取沉淀,干燥并 研碎后加入20 ml,95%乙醇,超声充分溶解,过滤,滤液作供试品 收稿日期:2007-04-07;修订日期:2007-06—12 溶液。提取工艺如图1所示。 基金项目:国家高技术发展计划“863”课题(No.2oo6AA102412) 2.1.3单因素实验分别考察助剂用量、物料粒度(D ≤)、乙 作者简介:刘莹(1981一),女(汉族),山东荣城人,现为大连理工大学在 读硕士研究生,学士学位,主要从事天然产物的提取分离工作. 醇浓度、料液比及提取时间对机械化学法辅助提取刺五加总黄酮 通讯作者简介:徐永平(1959一),男(汉族),内蒙乌兰浩特人,现任大连 的提取率的影响。助剂用量(占总物料干重)采用1,2,4,6,8, 理工大学教授,博士学位,主要从事动物营养学研究工作. 10%(W/W)6个水平;物料粒度采用D95≤125,74,44,37 Ixm,4 个水平;乙醇浓度采用O%(水),20,40,60,80%(v/v)5个水平; ・2889・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 时珍国医国药2007年第18卷第12期LISHIZHEN MEDICINE AND MATEIIIA I ̄IEDICA RESEARCH 2007 VOL.18 NO.12 料液比采用1:10,1:30,1:50,1:70,1:100(g:m1),5个水平;提取 RSD为0.96%。 时间采用3,5,10,20,30 rain,5个水平。试验条件:Na ̄CO / 2.4统计学方法实验数据采用元±s表示,用SPSS 10.0统计 Na2B 0,用量4%(占总物料干重),粒度D ≤44 m,水作溶剂, 软件单因素方差分析,S—N—K检验处理。 料液比1:50(g:m1),搅拌20 min。在其他条件不变的情况下, 3结果与讨论 改变其中一个因素探讨其对总黄酮提取率的影响。 3.1 不同预处理方法对总黄酮提取率的影响。结果见表2。 化学助刺-1帆械研磨 浒荆提取 广上清 表2不同预处理方法对总黄酮提取率的影响 …刺 加粗 粉__j一J  NplI ̄.离心 L沉L 淀— _二:— 总黄……  糨提物 图1 机械化学法辅助提取工艺 N 2CO3/Na2B4O7用量4%(占总物料干重),粒度D95≤4-4 ,水 2.1.4正交实验根据单因素试验结果,作 (3 )正交设计,因 作溶剂,料液比1:50(g:m1),搅拌20 min;n=3 素水平表见表1。 刺五加与Na:CO /Na:B O 共同研磨后以水为溶剂的提取 表1正交设计因素水平 率比超微粉碎(75%乙醇作溶剂提取)提高15.4%(P<0.05)。 物理混合样品的助剂用量、物料粒度、溶剂等条件均与机械化学 法相同,但总黄酮提取率却显著低于后者(P<0.05),这表明机 械研磨在促进Na:CO /№。B O 与黄酮类物质的接触、反应,提 高黄酮水溶性方面可能起到重要作用。 3.2单因素实验 2.2其他提取方法供试品溶液的制备 3.2.1助剂用量对提取率的影响见图2。 2.2.1超微粉碎辅助提取取刺五加粗粉200 g研磨至粒度D95 助剂的最小用量主要取决于机械化学过程的传质速率及目 ≤44“m。精确称取研磨后的粉末5.0 g,加入250 ml,75%乙醇, 标提取物的性质,如提取松针三萜酸时,为使三萜酸与碱充分作 室温(20±3)℃搅拌20 min,离心,取上清液,沉淀重复提取2 用,Na:CO 的最小用量为3%(W/W) J。由本实验结果可知,当 次。合并上清液并浓缩,得浸膏,真空干燥,研碎后加入20 rnl, Na2CO /Na2B O,用量大于4%(W/W)后,总黄酮的提取率趋于 95%乙醇,超声充分溶解,过滤,滤液作供试品溶液。 平衡(P>0.05)。这表明在本实验条件下,添加8.33 g Na2CO,/ 2.2.2物理混合样品的提取取超微粉碎后的刺五加粉200 g Na:B O,(占总物料干重的4%)即可使刺五加中的黄酮类物质与 (D95≤44 m)与8.33 g Na ̄CO3/Na2B407(占总物料干重的4%, 碱充分作用。 粒度D ≤44 m)均匀混合,精确称取混合后的粉末5.0 g(按生 3.2.2物料粒度对提取率的影响见图3。 药计),直接提取,过程同“2.1.2”项。 2.2.3热回流提取精确称取刺五加粗粉5.0 g,用250ml,75% 2。 乙醇回流2 h,离心,取上清,沉淀重复提取2次,合并上清液并浓 兰 缩,得浸膏,真空干燥,研碎后加入20 ml,95%乙醇,超声充分溶 兰I 5 曼 婚 解,过滤,滤液作供试品溶液。 要 2.3含量测定 2.3.1标准曲线的建立精密称取120℃减压干燥至恒重的芦 “5 l 25 74 44 37 丁对照品11.3 mg,2.0 nd无水乙醇溶解,转入50 ml量瓶中,用 物料粒度(D )/0m 95%乙醇稀释至刻度摇匀,即得对照品液(0.226 mg/m1)。精密 图2助剂用量对刺五加总黄酮 图3物料粒度对提取率 吸取该液0,0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0 ml,分别置25 ml容 提取率的影响(n=3) 的影响(n=3) 量瓶中,加水至6 ml,加5%(W/IF)NaNO2试液1.0 ml,放置6 arin,加10%(W/F/)A1(NO ) 试液1.0 ml,放置6 rain,加5% 随研磨时间延长,物料粒度减小,助剂与目标提取物接触、作 (W/F/)NaOH试液10 ml,加水定容至刻度,摇匀,放置15 rain以 用时间越长。粒度由D95≤125 m减小至44 m,总黄酮的提取 上,以相应试剂作空白,于500 nm处测定吸光度。重复测定3 率提高了64.4%(P<0.05)。当粒度(D95≤)小于44 m后,提 次,以黄酮质量(133)与吸光度(A)进行线性回归,得回归方程为A 取率无显著提高(P>0.05)。故物料粒度选用D95-<44 m。. =0.4717 m一0.009 6,r=0.999 3,在0~1.243 mg范围内呈线 3.2.3 乙醇浓度对提取率的影响见图4。 性关系。 机械化学法处理后,刺五加总黄酮在水和稀醇溶液(20%, 2.3.2分光光度法测定总黄酮含量准确吸取供试品溶液2.0 40%乙醇)中的提取率最高(平均为1.68%),随乙醇浓度增加, mJ,置25 mI容量瓶中,按“2.3.1”项的方法,自“加水至6 ml”起 提取率逐渐降低(P<0.05)。这表明机械化学法可提高刺五加 依法测定其吸光度,与标准曲线对照得黄酮质量,提取率按下式 总黄酮在极性溶剂中的溶解性,进而可用水或稀醇提取。 计算: 3.2.4料液比对提取率的影响见图5。 E%=m/g X 100% E%——提取率; 2・1 m——经换算后提取液中黄酮质量(mg); 喜 妻 肛一样品质量(mg)。 s 2.3.3精密度实验精确量取供试品溶液5份,按“2.3.2”项方  I2 法分别测定总黄酮含量,RSD为1.23%,表明该检测方法精密度 良好。 。 ‘ 醇讯40度(%)6 00 I:l{O I 50 I 70 I 1 00 v 料液比 :目I 2.3.4 回收率实验精确量取已知含量的供试品溶液5份各1 m1,分别加入1 m1对照品溶液,按“2.3.2”项方法分别测定总黄 图4乙醇浓度对提取率 图5料液比对提取率 酮含量,回收率均在92.7%~102.0%之间,平均回收率96.1%, 的影响(n=3) 的影响(n=3) ・2890・ 维普资讯 http://www.cqvip.com LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2007 VOL.18 NO.12 时珍国医国药2007年第18卷第12期 少了乙醇用量。 随溶剂用量增大,总黄酮提取率增加,当料液比小于1:50 4结论 (g:m1)后,提取率增加幅度不明显(P>O.05),考虑生产成本和 本研究将机械化学法用于刺五加总黄酮的提取,最佳工艺条 后续处理,料液比取1:50(g:m1)。 件为Na2CO3/Na2B4O7助剂用量为4%(w/w),物料粒度D95≤37 3.2.5提取时间对提取率的影响见表4。 Ixm,乙醇浓度20%(v/v),料液比1:60(g:m1)。机械化学法辅 表4 提取时间对提取率的影响. 助提取明显优于热回流法,提取率提高13.2%,大大缩短提取时 间,减少了乙醇用量,无需加热,操作简便,是提取刺五加总黄酮 提取时间t/min 提取率(%) 1.56±O.O6 3 的一种有效方法。本研究为机械化学法在中药提取中的应用提 5 1.62±O.O6 供了参考。 1O 2O 1.67±O.O3 1.65±O.O5 1.67±0.07 30 n=3 参考文献: [1] 刘忠英,晏国全, 凤泉,等.刺五加黄酮类化合物的微波辅助提 取研究[J].分析化学研究简报,2004,32(3):360. 机械化学处理后,刺五加总黄酮可快速溶出。在3~30 rain [2] 马海涛,王 华.均匀设计法优化刺五加中总黄酮的提取工艺 内,随提取时间延长,总黄酮提取率变化不大(P>0.05),故提取 [J].黑龙江医药,2006,19(1):17. 时间的选取可根据实际操作要求而定。 [3] 盛萍,王新铃,杨学斌,等.罗布麻总黄酮提取工艺的优选[J]. 3.3正交实验根据以上单因素实验的结果,选择 (3 )表,实 时珍国医国药,2006,17(4):587. 验方案及计算结果见表5。 [4] 李敏晶.微波辅助萃取中药有效成分的研究[D].吉林:吉林大学 博士学位论文,2004:3. 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