于慧榮，趙文英，朱兆友

青島科技大學(xué)化工學(xué)院，青島266042

加壓提取地榆根中黃酮成分的研究

于慧榮，趙文英*，朱兆友

青島科技大學(xué)化工學(xué)院，青島266042

研究加壓提取地榆中黃酮的最佳提取工藝。探討了乙醇濃度、料液比、粒徑、提取壓力、提取溫度和提取時(shí)間6個(gè)因素對(duì)黃酮得率的影響，并通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化，確定了加壓提取地榆中黃酮的最佳條件。結(jié)果表明加壓提取地榆中黃酮的最佳提取條件:浸提溫度120℃，料液比為1∶20，提取溶劑為60%的乙醇，浸提時(shí)間為30 min，浸提壓力為5 kg/cm2，粒徑為40目，在該條件下黃酮提取率可達(dá)17.35%。與回流提取法相比，加壓浸提法可顯著提高浸提率。

地榆根;黃酮;加壓提取

地榆是一種常用中藥，在我國(guó)分布廣泛。其根有涼血止血，解毒斂瘡之功效，臨床上可用于便血、痔瘡、血痢、崩漏、水火燙傷及癰腫瘡毒的治療［1］。地榆根中含鞣質(zhì)、皂苷和黃酮類(lèi)化合物。其中黃酮類(lèi)化合物含量豐富，且有抗氧化、抗腫瘤、治療心腦血管疾病等生物活性。所以從地榆中提取黃酮有著極大的現(xiàn)實(shí)意義。黃酮一般易溶于水、乙醇、甲醇等極性溶劑中，所以傳統(tǒng)的黃酮提取方法主要有煎煮法、回流提取法等。但這些方法的提取率低，耗時(shí)長(zhǎng)，不符合中藥現(xiàn)代化發(fā)展的要求。

加壓溶劑提取技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新的提取技術(shù)，并已廣泛地應(yīng)用于環(huán)境、食品、藥物分析等諸多領(lǐng)域。在中藥提取過(guò)程中，加壓提取是使系統(tǒng)處于較高的壓力條件下，使藥材內(nèi)部的細(xì)胞壁被破壞從而加速溶劑的擴(kuò)散，提高浸出速度和浸出率［2］。許多技術(shù)人員的研究證明［3，4］，加壓提取技術(shù)能有效地用于大多數(shù)中藥材的提取，是有著廣泛發(fā)展前途的新工藝。本實(shí)驗(yàn)采用加壓提取技術(shù)來(lái)提取地榆中的黃酮成分，并將此方法與回流提取法進(jìn)行比較。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 原料、儀器與藥品

高速萬(wàn)能粉碎機(jī)(天津泰斯特儀器有限公司)，UV762紫外/可見(jiàn)分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)，TDLSO-2B臺(tái)式離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)，加壓提取器(自制)。地榆(安國(guó)市中藥飲片廠)，蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品(中國(guó)藥品生物制品檢定所)

1.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

稱(chēng)取120℃干燥恒量的無(wú)水蘆丁20 mg，置于100 mL容量瓶中，加適量的60%乙醇，置水浴上微熱使之溶解，放冷后用60%乙醇稀釋至刻度并搖勻，即為0.2 g/L的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液。精確量取標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 mL分別置于10 mL具塞試管中，各加入30%乙醇使之為5 mL，各加入5%的NaNO20.3 mL，搖勻，放置6 min后加入10%的Al(NO3)30.3 mL，搖勻，放置6 min，再加入1 mol/L NaOH溶液4 mL，分別用水稀釋至10 mL，搖勻，放置15 min，以試劑空白為參比，于510 nm處測(cè)定吸光度。用最小二乘法作線性回歸，得吸光度A與蘆丁質(zhì)量濃度ρ(g/L)的回歸方程為:A=9.9943ρ +0.0103，R2=0.9997。

1.3 黃酮含量測(cè)定

將提取液過(guò)濾，棄去初濾液，用移液管精密量取續(xù)濾液1.0 mL至25 mL容量瓶中，用60%乙醇定容，搖勻。用移液管精密量取該液5.0 mL于10 mL容量瓶中，加入5%NaNO20.3 mL，搖勻，放置6 min后各加入10%Al(NO3)30.3 mL，搖勻，放置6 min后各加入1 mol/L NaOH溶液4 mL。分別用蒸餾水稀釋至10 mL，搖勻，放置15 min。以空白試劑為參比，按分光光度法于510 nm處測(cè)定其吸光度A值，計(jì)算黃酮濃度。

黃酮得率=提取黃酮質(zhì)量/地榆樣品質(zhì)量×100%

1.4 加壓浸提條件的選擇

1.4.1 粒徑對(duì)加壓提取的影響

取地榆藥材10 g，以水作溶劑，在料液比1∶40，壓力2 kg/cm2，溫度80℃，提取時(shí)間20 min的情況下，將藥材分別粉碎為粒徑30目、40目、60目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1.4.2 提取時(shí)間對(duì)加壓提取的影響

取地榆藥材10 g，以水作溶劑，在料液比1∶40，壓力2 kg/cm2，溫度80℃，粒徑40目的情況，分別提取10、20、30、40、50 min。

1.4.3 料液比對(duì)加壓提取的影響

取粒徑為40目的地榆10 g，提取溫度80℃、壓力2 kg/cm2、時(shí)間20 min，分別按10、15、20和30倍地榆的質(zhì)量加水進(jìn)行提取。

1.4.4 提取壓力對(duì)加壓提取的影響

取地榆藥材10 g，以水作溶劑，在料液比1∶40，粒徑40目，溫度80℃，提取時(shí)間20 min的情況下，壓力分別為1、2、3、4、5 kg/cm2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1.4.5 溫度對(duì)加壓提取的影響

稱(chēng)取10 g粒徑40目地榆，以水作溶劑，提取料液比1∶40、壓力4 kg/cm2、時(shí)間20 min，在溫度為90、100、110、120、130℃下分別進(jìn)行試驗(yàn)。

1.4.6 乙醇濃度對(duì)加壓提取的影響

稱(chēng)取10 g粒徑為40目的地榆，在壓力為2 kg/ cm2、溫度為80℃、提取時(shí)間為20 min、料液比為1∶40的情況下用不同濃度的乙醇分別提取，測(cè)定提取率。提取液乙醇濃度分別為30%、40%、60%、80%。

1.5 加壓浸提法與回流提取法的對(duì)比

加壓浸提法:稱(chēng)取20 g粒徑為40目的地榆于提取器中，加入400 mL 60%的乙醇，在提取料液比1∶20、溫度120℃、時(shí)間30 min，壓力5 kg/cm2，的條件下試驗(yàn)。

回流提取法:稱(chēng)取20 g粒徑為40目的地榆于提取器中，加入400 mL 60%的乙醇，在保持微沸的條件下分別回流提取30、60、120、180 min，測(cè)定提取率。

2 結(jié)果與分析

2.1 粒徑對(duì)加壓提取的影響

從圖1可以看出，黃酮的提取率先隨粒徑的減小而提高。這是因?yàn)殡S著粒徑減小其比表面積越大，藥材與溶劑的接觸面積越大，提取率越高。但在加壓條件下藥材粉碎的過(guò)細(xì)容易使藥材過(guò)度聚集不能充分接觸溶劑，從而提取率下降?？煽闯隽皆?0目左右提取率最高。

圖1 粒徑對(duì)地榆黃酮提取的影響Fig.1 The influence of diameter on the yield

2.2 浸提時(shí)間對(duì)加壓提取的影響

一般來(lái)說(shuō)，增加提取時(shí)間有利于有效成分從樣品基質(zhì)擴(kuò)散到提取溶劑中。但當(dāng)提取率達(dá)到一定值后，浸提時(shí)間的延長(zhǎng)并不能提高提取率，反而隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，提取率開(kāi)始下降，這可能是由于提取時(shí)引起的熱量積聚導(dǎo)致提取液中有效成分結(jié)構(gòu)的變化及其活性破壞。另外，提取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，植物中的淀粉、蛋白質(zhì)等成分溶脹，也會(huì)影響有效成分溶出。因此，根據(jù)圖2提取時(shí)間選擇30 min左右為宜。

圖2 浸提時(shí)間對(duì)地榆黃酮提取的影響Fig.2 The influence of extraction time on the yield

2.3 料液比對(duì)提取率的影響

從圖3可以看出，黃酮的提取率隨著溶劑倍量的增加而提高。因?yàn)殡S著體系中溶劑量的增加，降低了萃取物的濃度，提高了黃酮成分在細(xì)胞內(nèi)外的濃度差，從而提高了提取率。但當(dāng)溶劑倍量繼續(xù)增大時(shí)，黃酮提取率稍微有所下降，可能是地榆中鞣質(zhì)和蛋白質(zhì)等物質(zhì)析出，阻礙了黃酮化合物的析出，提取率下降。從圖可看出當(dāng)溶劑倍量為20～30倍時(shí)，黃酮的提取率較大。

2.4 浸提壓力對(duì)加壓提取的影響

加壓溶劑提取技術(shù)通過(guò)施加一定壓力，可以保證提取溶劑在高于其沸點(diǎn)的溫度下仍能維持液體狀態(tài)。同時(shí)，升高壓力還可以增加溶劑對(duì)基質(zhì)的穿透能力。基質(zhì)中若含有水分，在常壓下易形成水膜將待提取物包裹，而阻止有機(jī)溶劑與待提取物接觸。但加壓溶劑提取技術(shù)的高壓環(huán)境使得溶劑較易進(jìn)入水膜完成提取。

由圖4可以看出，黃酮的提取率隨著浸提壓力的增大而提高，這是因?yàn)榈赜苜|(zhì)地堅(jiān)實(shí)、致密性強(qiáng)，溶劑較難浸潤(rùn)，施加一定的壓力，可加速藥材的浸潤(rùn)過(guò)程，使藥材的毛細(xì)孔內(nèi)更快地充滿液體溶劑，從而提高黃酮的浸出速度和提取率。

2.5 溫度對(duì)提取率的影響

從圖5可以看出，在所選取的提取溫度范圍內(nèi)，隨著提取溫度的升高，黃酮提取率不斷增加。首先，升高溫度可增加溶劑的溶解性能，在一定范圍內(nèi)，溫度越高，黃酮在溶劑中的溶解度越大;其次，升高溫度可以加快分子擴(kuò)散的速度，從而加快整個(gè)提取過(guò)程的質(zhì)量轉(zhuǎn)移;另外，溫度的改變還可以影響表面平衡，加壓溶劑提取過(guò)程所提供的熱能可以提供解吸附過(guò)程所需要的活化能，同時(shí)，溶劑的黏度和表面張力會(huì)因溫度的升高而降低。溶劑的黏度和表面張力越低，其滲透性越好，潤(rùn)濕基質(zhì)的能力就越強(qiáng)。但由于條件限制，本實(shí)驗(yàn)只能做到130℃。

圖5 溫度對(duì)地榆黃酮提取的影響Fig.5 The influence of temperature on the yield

2.6 乙醇濃度對(duì)提取率的影響

天然黃酮類(lèi)化合物多以苷類(lèi)形式存在，組成黃酮苷的糖類(lèi)包括單糖、雙糖、三糖和?；?。糖鏈越長(zhǎng)黃酮的水溶性越大。由圖6可見(jiàn)開(kāi)始提取率隨乙醇濃度的增大而增大。乙醇濃度再增大提取率反而下降，是因?yàn)樘崛∫旱臉O性降低，根據(jù)相似相溶原理，黃酮中一些極性較大的苷類(lèi)的溶解度降低，總提取率降低。

圖6 乙醇濃度對(duì)地榆黃酮提取率的影響Fig.6 The influence of the concentration of ethanol on the yield

2.7 正交試驗(yàn)

在上述單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定壓力為5 kg/ cm2，粒徑為40目，選定4因素3水平作正交試驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。正交試驗(yàn)極差分析顯示，影響地榆黃酮提取率的諸因數(shù)的主次關(guān)系依次是提取溫度(D)、固液比(B)、提取時(shí)間(C)及乙醇濃度(A)。從表2可以直觀地辨別各因素的最佳組合為A2B2C3D4。

表1 提取工藝正交試驗(yàn)因素表Table 1 Factors and levels of extraction technique

表2 L9(43)提取工藝條件正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 L9(43)Results of orthogonal test of extraction technique

正交試驗(yàn)得出最佳提取條件為:提取液為60%乙醇，料液比為1∶20，提取時(shí)間為30 min，溫度為120℃。

在最佳提取條件下進(jìn)行三組驗(yàn)證試驗(yàn)，地榆黃酮提取率為17.35%，高于正交試驗(yàn)的提取率，表明正交實(shí)驗(yàn)得出的是最佳提取條件。

2.8 加壓浸提法與回流提取法的對(duì)比

由圖7可知，加壓浸提法與回流提取法相比，耗時(shí)少，黃酮的提取率高，這是因?yàn)槭┘右欢ǖ膲毫墒鼓承┰辖M織的某些細(xì)胞壁被破壞，有利于溶劑的擴(kuò)散，加速藥材的浸潤(rùn)過(guò)程，使藥材的毛細(xì)孔內(nèi)更快地充滿液體溶劑。同時(shí)溶劑對(duì)基質(zhì)的穿透能力增加，這有利于黃酮的溶出，從而提高了黃酮的浸出速度和提取率。

圖7 兩種浸提方法提取地榆黃酮的效果比較Fig.7 Comparison of the yield extracted by the two methods

3 結(jié)論

本文通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)考查了提取液濃度、料液比、溫度、壓力、時(shí)間、粒徑六個(gè)因素對(duì)地榆黃酮提取率的影響，并在此基礎(chǔ)上對(duì)提取工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溫度為120℃，料液比為1∶20，乙醇濃度為60%，時(shí)間為30 min，粒徑為40目，壓力為5 kg/cm2時(shí)，為其最佳提取工藝，黃酮得率達(dá)到17.35%。同樣條件下，比回流提取法提取3 h的得率略高。加壓溶劑提取技術(shù)是一種較為理想的提取方法，因?yàn)樘崛r(shí)間短，提取效率高，并且多以水、醇為提取溶劑，符合中藥發(fā)展的綠色、環(huán)保的理念。隨著中藥熱在全球的興起以及對(duì)加壓提取技術(shù)研究的深入，相信這項(xiàng)技術(shù)將在中藥的浸提中有著廣闊的應(yīng)用前景。

1 Jiangsu New Medical College(江蘇新醫(yī)學(xué)院編).Dictionary of Chinese Materia Mediaca(中藥大詞典(上冊(cè))).Shanghai:Shanghai scientific＆Technical Publishers，2001.1071-1072.

2 Li P(李鵬)，Li SP(李紹平)，F(xiàn)u CM，et al.Pressurized solvent extraction in quality control of Chinese herb.China J Chin Mater Med(中國(guó)中藥雜志)，2004，29:723-726.

3 Wan JB(萬(wàn)建波)，Xu C(徐辰)，Li SP，et al.Studies on the pressurized solvent extraction of isoflavonoids from Pueraria Lobata.Chin J Anal Chem(分析化學(xué))，2005，33:1435-1438.

4 Anekpankul T，Goto M，Sasaki M，et al.Extraction of anticancer damnacanthal from roots of Morinda citrifolia by subcritical water.Sep Purif Technol，2007，55:343-349.

Extraction of Total Flavonoids from Sanguisorba officinalis Root by Pressurized Liquid Extraction

YU Hui-rong，ZHAO Wen-ying*，ZHU Zhao-you
College of Chemical Engineering，Qingdao University of Science and Technology，Qingdao 266042，China

The extraction process of flavonoids from Sanguisorba officinalis root using pressurized liquid extraction (PLE)was studied and compared with reflux extraction.Significant parameters affecting PLE procedure such as the concentration of ethanol，solid-liquid ratio，temperature，pressure，time，and material size were discussed and optimized by the orthogonal test.The results showed that the optimized conditions were as follows:the extraction solvent 60%ethanol water solution，the material size 40 mesh，ratio of mass of raw material to volume of extraction solvent 1:20，extraction temperature 120℃，extraction 30 min under 5.0 kg/cm2of pressure.The recovery of extraction could reach 17.35%.Comparing with reflux extraction，PLE can obviously increase the recovery of extraction.

Sanguisorba officinalis root;Flavonoids;pressurized liquid extraction

1001-6880(2011)03-0449-04

2009-09-15 接受日期:2010-07-09

青島科技大學(xué)科研啟動(dòng)基金資助(qust20071217);山東省中青年科學(xué)家科研獎(jiǎng)勵(lì)基金(BS2009SW033)

*通訊作者 E-mail:wyzhao0059@yahoo.com.cn

R284.2

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