李靜輝，劉 玲，姚德坤，2*，黃運(yùn)生

(1.大興安嶺科麗爾生物工程有限責(zé)任公司，黑龍江大興安嶺 165012；2.大興安嶺林格貝寒帶生物科技股份有限公司，黑龍江大興安嶺 165012)

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蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃的提取及純化

李靜輝1，劉 玲1，姚德坤1，2*，黃運(yùn)生1

(1.大興安嶺科麗爾生物工程有限責(zé)任公司，黑龍江大興安嶺 165012；2.大興安嶺林格貝寒帶生物科技股份有限公司，黑龍江大興安嶺 165012)

摘要[目的]研究蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃的提取以及純化，為進(jìn)一步研究蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃的作用機(jī)制奠定基礎(chǔ)。 [方法]采用醇水溶液回流提取，研究大孔吸附樹(shù)脂吸附和分離狹葉蕁麻提取液中3，4-二香草基四氫呋喃的方法和條件，并采用超濾膜純化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行純化。 [結(jié)果]X-5 大孔吸附樹(shù)脂對(duì)3，4-二香草基四氫呋喃有較好的吸附能力；乙醇濃度為60% 時(shí)解吸效果最好，解析液濃縮，超濾膜純化重結(jié)晶后，蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃純度可達(dá)85.3%。[結(jié)論] 采用X-5大孔吸附樹(shù)脂以及超濾膜純化技術(shù)可有效地提取蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃，為今后蕁麻中有效成分的研究與開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞蕁麻；3，4二香草基四氫呋喃；提取純化；大孔吸附樹(shù)脂超濾膜偶聯(lián)技術(shù)

蕁麻又名咬人貓、蜇人草、無(wú)情草、蝎子草、防盜草、植物貓、咬人草等，為蕁麻科蕁麻屬多年生草本植物，葉對(duì)生，雌雄同株或異株，其莖葉上的蜇毛有毒性(過(guò)敏反應(yīng))，皮膚接觸后立刻引起刺激性皮炎。蕁麻可用于中藥的制作[1-2]，主要作用部位為全草，蕁麻中藥具有小毒，其味苦、辛，性溫。蕁麻內(nèi)服對(duì)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、小兒驚風(fēng)、小兒麻痹后遺癥、大便不通、產(chǎn)后抽風(fēng)、高血壓、消化不良具有良好的效果[3]；蕁麻類制劑還可外敷用作治蕁麻疹初起、蛇咬傷等。蕁麻中含有多種有效成分，蕁麻全草中富含多種維生素以及大量鞣質(zhì)。此外，蕁麻莖皮含有各種有機(jī)酸，如蟻酸、丁酸等。隨著人們對(duì)蕁麻中有效成分的不斷深入了解，一種新的有效成分隨之被發(fā)現(xiàn)，3，4 -二香草基四氫呋喃是一種對(duì)人類健康有顯著保健作用的天然活性物質(zhì)，在國(guó)外用于精神科用藥，已引起國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注。

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，天然植物蕁麻中含有大量的3，4 -二香草基四氫呋喃，由于其原料蕁麻野生生長(zhǎng)范圍較廣，從中提取3，4 -二香草基四氫呋喃取得了可喜進(jìn)展。研究表明，超高壓提取的分離效果明顯優(yōu)于常規(guī)提取方法，此外，對(duì)超高壓提取出來(lái)的提取液采用大孔吸附樹(shù)脂進(jìn)行吸附分離，對(duì)分離得到的解析液采用超濾膜進(jìn)一步純化，使得蕁麻中的各種活性成分的提取分離效果得到進(jìn)一步改善[4-6]。旨在為適合工業(yè)化大批量生產(chǎn)，筆者采用大孔吸附樹(shù)脂分離技術(shù)以及超濾膜純化技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，使得蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃的有效含量和得率得到進(jìn)一步改善，旨在為今后蕁麻中有效成分的研究與開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料供試材料為狹葉蕁麻全草，采摘于黑龍江省尚志市帽兒山。將狹葉蕁麻全草洗凈晾干，用中草藥粉碎機(jī)將其粉碎至粉末狀，過(guò)80目標(biāo)準(zhǔn)篩，備用。

1.2儀器和試藥AL204電子天平(Mettler Toledo Group)，DZF-6050真空干燥箱(鞏義市予華)，LABOROTA 4000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(德國(guó))，循環(huán)水式多用真空泵、數(shù)字熔點(diǎn)儀、X-5大孔吸附樹(shù)脂(天津波鴻)，AB-8大孔吸附樹(shù)脂(上海開(kāi)平)，D101大孔吸附樹(shù)脂(天津允開(kāi))。

1.3方法

1.3.1蕁麻葉中3，4-二香草基四氫呋喃的提取工藝流程。狹葉蕁麻全草(烘干，粉碎)→回流提取(8～10倍量提取溶劑，乙醇濃度90%，回流3次，每次2 h)→提取液濃縮至無(wú)醇→石油醚萃取→大孔吸附樹(shù)脂吸附→超濾膜純化→干燥得樣品。

1.3.2蕁麻葉中3，4-二香草基四氫呋喃吸附率計(jì)算。稱取不同型號(hào)的AB-8、D101、X-5大孔樹(shù)脂各0.2 g,置于50 mL錐形瓶中，分別編號(hào)為A、B、C，在A、B、C 3組中分別加入10 mL狹葉蕁麻提取液，靜置12 h。對(duì)不同處理后的液體吸光度進(jìn)行測(cè)定，分析不同大孔樹(shù)脂對(duì)蕁麻中有效成分的吸附情況。

吸附率=(A0-A1)/A0×100%

式中，A0為提取物溶液吸光度，A1為清液吸光度。

1.3.3不同濃度乙醇對(duì)洗脫效果的影響。 取已吸附蕁麻提取液的不同型號(hào)大孔吸附樹(shù)脂(AB-8大孔吸附樹(shù)脂、D101孔吸附樹(shù)脂、X-5孔吸附樹(shù)脂)各0.2 g，置于50 mL燒杯，不同型號(hào)的大孔吸附樹(shù)脂均取5份，加入10 mL 20%、40%、60%、80%、95%乙醇水溶液中，靜置解吸24 h，計(jì)算不同濃度乙醇水溶液的解吸率。

解吸率=A2/(A0-A1)×100%

式中，A0為提取物溶液吸光度，A1為清液吸光度；A2為洗脫液吸光度。

1.3.4不同型號(hào)大孔吸附樹(shù)脂柱吸附情況比較。在裝有處理過(guò)的不同型號(hào)大孔吸附樹(shù)脂吸附柱中(AB-8大孔吸附樹(shù)脂、D101孔吸附樹(shù)脂、X-5孔吸附樹(shù)脂)，緩慢注入一定量的蕁麻粗提取液，流速為2 BV/h左右，對(duì)不同階段流出液進(jìn)行收集。在不同階段收集的流出液中加入碘化鉍鉀試劑時(shí)，若溶液中無(wú)明顯的橘紅色沉淀生成時(shí)，停止加樣。用水沖洗吸附樹(shù)脂柱至流出液無(wú)色，后用60%的乙醇水溶液對(duì)吸附樹(shù)脂柱進(jìn)行解吸，對(duì)同階段流出的洗脫液加入指示試劑進(jìn)行檢視[7]，若溶液中無(wú)明顯的橘紅色沉淀生成時(shí)，停止解吸，比較不同型號(hào)大孔吸附樹(shù)脂的分離效果。

1.3.5超濾膜主要技術(shù)指標(biāo)考察。

1.3.5.1壓力對(duì)超濾效果的影響。對(duì)所提取的蕁麻提取物3，4-二香草基四氫呋喃粗品進(jìn)行多次進(jìn)料，料液溫度為25 ℃，進(jìn)液體積為50 L。根據(jù)3，4-二香草基四氫呋喃的分子量344.40，選擇10 kD的超濾膜作為超濾載體；選擇膜面積0.4 m2作為固定值，考察不同操作壓力 0.2、0.4、0.6 MPa對(duì)超濾膜通透量的影響。

1.3.5.2不同型號(hào)超濾膜對(duì)超濾效果的影響。選取截留相對(duì)分子量為2、5、6、10 kD的超濾膜，對(duì)所提取的蕁麻提取物3，4-二香草基四氫呋喃粗品進(jìn)行多次進(jìn)料，在壓力0.2 MPa、膜面積0.4 m2、料液溫度25 ℃、進(jìn)液體積50 L的條件下，對(duì)蕁麻提取物3，4-二香草基四氫呋喃粗品進(jìn)行超濾純化。

2結(jié)果與分析

2.1提取液吸光度的確定對(duì)蕁麻的原始提取液進(jìn)行紫外全波長(zhǎng)掃描，觀察不同波長(zhǎng)下的吸光度，結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可知，波長(zhǎng)在270 nm左右處吸收峰最高，通過(guò)參考相應(yīng)文獻(xiàn)[8]，了解此吸收波長(zhǎng)為蕁麻有效成分的特征吸收峰。因此，可采用UV的方法對(duì)蕁麻中的有效成分進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算蕁麻提取液中有效成分的含量。

圖1　狹葉蕁麻有效成分提取液紫外光譜圖Fig.1　The liquid UV spectra of effective constituents of nettle

2.2不同型號(hào)大孔吸附樹(shù)脂對(duì)3，4-二香草基四氫呋喃的吸附效果對(duì)經(jīng)AB-8、D101、X-5 3種不同型號(hào)大孔吸附樹(shù)脂吸附后的蕁麻提取物溶液的吸光度、吸附率及吸附后溶液中加入指示劑的反應(yīng)情況進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，AB-8、D101、X-5 3種不同型號(hào)大孔吸附樹(shù)脂對(duì)蕁麻有效成分的吸附情況明顯不同，其中，X-5 大孔吸附樹(shù)脂的吸附效果最佳。

2.3不同濃度乙醇對(duì)洗脫效果的影響采用不同濃度的乙醇(20%、40%、60%、80%、95%)對(duì)吸附蕁麻提取液的不同吸附樹(shù)脂進(jìn)行洗脫解吸，靜置解吸24 h后，測(cè)定解吸液的吸光度。

表1不同大孔吸附樹(shù)脂對(duì)狹葉蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃的吸附情況

Table 1 The adsorption of different types of macroporous adsorption resin of 3，4- two vanillyl tetrahydrofuran in nettle

吸附樹(shù)脂型號(hào)Adsorptionresin吸附后吸光度Absorbanceafteradsorption吸附率Adsorptionrate∥%沉淀反應(yīng)PrecipitationreactionAB-83.61660.23無(wú)沉淀D1013.91825.36有明顯的橘紅色沉淀X-54.52173.75無(wú)沉淀

由表2可知，蒸餾水的解吸效果較差；D101型樹(shù)脂在各種乙醇濃度時(shí)洗脫效果均低于其他2種樹(shù)脂，而AB-8、X-5 附樹(shù)脂解吸效果均優(yōu)于D101型樹(shù)脂，但由于X-5大孔吸附樹(shù)脂無(wú)論吸附率還是解吸效果均高于其他兩者。對(duì)于不同型號(hào)的大孔吸附樹(shù)脂，60%的乙醇水溶液的解吸效果均最佳。

表2不同濃度乙醇對(duì)大孔吸附樹(shù)脂解析液吸光度的影響

Table 2Effect of different concentration of ethanol on absorbance of analytical solution of macroporous adsorption resin

吸附樹(shù)脂Adsorptionresin乙醇濃度Ethanolconcentration∥%02040608095AB-84.1214.2594.3814.3894.3684.373D1014.0614.1994.3534.3804.3294.309X-54.2404.3604.4914.5294.3614.384

2.4膜超濾過(guò)程中主要技術(shù)指標(biāo)的確定

2.4.1不同壓力對(duì)超濾效果的影響。對(duì)所提取的蕁麻提取物3，4-二香草基四氫呋喃粗品進(jìn)行多次進(jìn)料，料液溫度為25 ℃，進(jìn)液體積為50 L。根據(jù)3，4-二香草基四氫呋喃的分子量 344.40，選擇 10 kD分子量的超濾膜作為超濾載體，選擇膜面積不同0.4 m2作為固定值，考察不同操作壓力 0.2、0.4、0.6 MPa對(duì)超濾膜通透量的影響。由表3可知，膜操作壓力為0.2 MPa 時(shí)，超濾膜通透性最佳，且3，4-二香草基四氫呋喃的截留率較高(28.59%)，說(shuō)明膜的平均截留分子量較高，有效成分損失較少。

2.4.2不同型號(hào)超濾膜對(duì)超濾效果的影響。選取截留相對(duì)分子量為2、5、6、10 kD的超濾膜，對(duì)所提取的蕁麻提取物3，4-二香草基四氫呋喃粗品進(jìn)行多次進(jìn)料，在壓力0.2 MPa、膜面積0.4 m2、料液溫度25 ℃、進(jìn)液體積50 L的條件下，對(duì)蕁麻提取物3，4-二香草基四氫呋喃粗品進(jìn)行超濾純化。由表4可知，6 kD的超濾膜超濾效果較好，產(chǎn)品中3，4-二香草基四氫呋喃的含量較高。

表3　不同壓力對(duì)超濾效果的影響

表4不同型號(hào)超濾膜對(duì)超濾效果的影響

Table 4Effect of different types of ultrafiltration membrane on the ultrafiltration

截留相對(duì)分子量Interceptionrelativemolecularweight∥kD平均膜通透量AveragemembranepermeabilityL/(m2·s)3,4-二香草基四氫呋喃含量3,4-twovanillyltetrahy-drofurancontent∥%20.21418.550.25645.860.34384.6100.34069.2

2.4.3不同工藝對(duì)比。將大孔吸附樹(shù)脂與超濾膜偶聯(lián)技術(shù)工藝與傳統(tǒng)工藝進(jìn)行比較，結(jié)果表明，傳統(tǒng)工藝方法能耗高，有效成分損失大；另外，傳統(tǒng)工藝方法無(wú)法對(duì)3，4-二香草基四氫呋喃進(jìn)行選擇性地分離提純，產(chǎn)品保留率低，溶解性能差(表5)。

3結(jié)論

該研究中蕁麻全草經(jīng)高壓提取，X-5大孔吸附樹(shù)脂分離，超濾膜純化以及反復(fù)重結(jié)晶后，3，4 二香草基四氫呋喃的含量可達(dá)85.3%。膜分離技術(shù)作為一種高新技術(shù)，具有較好的分離效果，在不同行業(yè)中均有所涉及，如制藥、海水淡化、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等。該研究首次采用大孔吸附樹(shù)脂與超濾膜偶聯(lián)技術(shù)相結(jié)合的純化方法，對(duì)野生蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃進(jìn)行高效提取，3，4-二香草基四氫呋喃含量明顯升高(≥85%)，且產(chǎn)品的活性以及溶解性也得到不同程度的改善。與傳統(tǒng)的提取分離工藝相比，膜分離技術(shù)工藝具有膜分離技術(shù)的功耗較小、產(chǎn)率較高、無(wú)污染等特點(diǎn)，非常適合產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)規(guī)模的應(yīng)用。

表5　新工藝與傳統(tǒng)工藝的對(duì)比

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作者簡(jiǎn)介李靜輝(1987- )，男，黑龍江五常人，碩士，從事植物提取方面的研究。*通訊作者，從事植物提高方面的研究。

收稿日期2016-04-11

中圖分類號(hào)S 567.23+9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)16-103-03

Extraction and Purification of 3,4-Two Vanillyl Tetrahydrofuran in Nettle

ZHANG Hong1, LIU Ling1, YAO De-kun1,2*et al

(1. Greater Khingan Range Collier Biological Engineering Co. Ltd., Greater Khingan, Heilongjiang 165012; 2. Greater Khingan Range lingebei Psychrophile Polytron Technologies Inc, Greater Khingan, Heilongjiang 165012)

Abstract[Objective] The aim was to extract and purify 3,4-two vanillyl tetrahydrofuran in nettle, to lay a good basis for further research on the function mechanism. [Method] Using alcohol aqueous solution for reflux extraction, the method and conditions for adsorption and separation of 3,4-two vanillyl tetrahydrofuran in nettle with macroporous adsorption resin were studied, ultrafiltration membrane purification technology was adopted for purification. [Result] X-5 macroporous adsorption resin had better adsorption ability to 3,4-two vanillyl tetrahydrofuran; when ethanol concentration was 60%, the desorption effect was best, after the purification of the ultrafiltration membrane, purity of 3,4-two vanillyl tetrahydrofuran in nettle could up to 85.3%. [Conclusion] Using X-5 macroporous resin and ultrafiltration membrane purification technology can effectively extract 3,4- two vanillyl tetrahydrofuran in nettle, the study provides basis for research of 3,4- two vanillyl tetrahydrofuran in nettle.

Key wordsNettle; 3,4-two vanillyl tetrahydrofuran; Extraction and purification; Macroporous adsorption resin ultrafiltration membrane coupling technique