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        三七中人參皂苷Rg1的不同提取工藝對比

        2020-07-06 09:31:20朱美旗劉雪懿錢文強(qiáng)張立翱楊陽
        生物化工 2020年3期
        關(guān)鍵詞:提取液皂苷人參

        朱美旗,劉雪懿,錢文強(qiáng),張立翱,楊陽

        (西安醫(yī)學(xué)院,陜西西安 710000)

        三七(Panax notoginseng (Burk.)F.H.Chen)為五加科(Araliaceae)植物,藥用部位為干燥根,是一種具有止血、祛瘀、消腫、止痛功能的傳統(tǒng)中藥。其主要有效成分為達(dá)瑪脂烷系皂苷,具有擴(kuò)張血管、增加冠狀動脈血流量、降低血脂及膽固醇的作用,并對治療冠心病和心絞痛有顯著療效[1]。中藥生產(chǎn)過程中,活性成分提取步驟尤為關(guān)鍵,有效提取活性成分直接關(guān)系到中藥生產(chǎn)的成本和經(jīng)濟(jì)效益[2]。一個(gè)好的提取工藝需要高提取效率[3]。因此,對4種不同的提取工藝進(jìn)行比對,優(yōu)選出最佳提取方法,為研究三七有效成分提取分離提供借鑒依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        藥材為三七粉末,對照品為人參皂苷Rg1(上海源葉生物科技有限公司,B21057-20mg BZO,CAS#22427-39-0 HPLC ≥ 98%,儲存條件 2~8 ℃),檸檬酸(0.1 mol/L)-磷酸氫二鈉(0.2 mol/L)緩沖液,纖維素酶(28.6 U/g),香草醛-冰醋酸溶液(分析純),高氯酸溶液(分析純),甲醇(分析純),無水乙醇(分析純)。

        1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

        KQ-500DE型數(shù)控超聲波清洗器,北京海天友誠科技有限公司;7200型紫外分光光度計(jì),北京京科瑞達(dá)科技有限公司;恒溫水浴鍋,濟(jì)南歐萊博科學(xué)儀器有限公司。

        1.3 對照品溶液制備

        將97.7%對照品人參皂苷Rg1置干燥器中12 h,稱取20 mg放入50 mL容量瓶中,加甲醇溶解至刻度,搖勻[4],即得到 0.3 908 mg/mL 對照品溶液。

        1.4 人參皂苷Rg1的檢測

        吸取一定量的待測溶液,置于10 mL帶塞試管中,放入80 ℃水浴鍋,水浴揮干溶劑。再分別加入新配制的5%香草醛-冰醋酸溶液0.2 mL、高氯酸0.8 mL,60 ℃水浴15 min,立即放入冰水中進(jìn)行冷卻。冷卻后加入 5.0 mL 冰醋酸,搖勻,放置 15 min[4]后于 529 nm處進(jìn)行測定。

        1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

        參考相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法[4-5],繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線并求得回歸方程為C=3.203 4A+0.088(R2=0.998 1)。

        1.6 三七中人參皂苷Rg1的提取

        1.6.1 酶解加超聲提取法

        取5 g三七粉末置于圓底燒瓶中,用40 mL蒸餾水浸泡30 min,加入檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液調(diào)節(jié)pH至5,再加纖維素酶143 U置55 ℃水浴鍋中,水浴28 min,期間適量攪拌,酶解后加入乙醇[6],在數(shù)控超聲波清洗器中進(jìn)行提取[5],過濾,將濾渣加乙醇再次進(jìn)行提取,混合兩次提取液。提取液經(jīng)顯色反應(yīng)后,測量吸光度,代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程求濃度,根據(jù)提取液體積,計(jì)算含量。

        分別考察50%乙醇體積、濃度、超聲提取溫度及超聲提取時(shí)間4個(gè)因素對三七人參皂苷Rg1提取含量的影響。并在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,選用L9(34)進(jìn)行酶解加超聲法正交實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

        1.6.2 超聲提取法

        稱取5 g三七粉末,置于50 mL容量瓶中,用規(guī)定體積分?jǐn)?shù)的乙醇浸潤,然后乙醇定容,進(jìn)行超聲提取,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)取出容量瓶,靜置備用。顯色后在529 nm處測定吸光度,代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程求濃度,根據(jù)提取液體積,計(jì)算含量。分別考察乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、超聲功率及超聲提取時(shí)間4個(gè)因素對三七人參皂苷Rg1提取含量的影響,并在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,選用L9(34)進(jìn)行超聲法正交實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

        1.6.3 乙醇回流提取法

        取5 g三七粉末,加入乙醇回流提取,即得三七提取液。精密吸取三七提取液5.0 mL,置10 mL容量瓶中,加甲醇定容、搖勻、濾過,取續(xù)濾液作為供試品溶液。取供試液5.0 mL于蒸發(fā)皿中,揮干溶劑,進(jìn)行顯色反應(yīng)后,在529 nm處測定吸光度,代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程求濃度,根據(jù)提取液體積,計(jì)算含量。

        分別考察乙醇濃度、乙醇體積、回流時(shí)間及提取次數(shù)4個(gè)因素對三七人參皂苷Rg1提取含量的影響,并在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,選用L9(34)進(jìn)行乙醇回流提取法正交實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

        1.6.4 酶解加乙醇回流法

        取三七粉末5 g,置燒杯中,加入40 mL蒸餾水浸泡30 min。取預(yù)處理過的三七液,置于圓底燒瓶中,加適量的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液,放置2 min,將pH調(diào)至5.0,并在55℃水浴中加入適量的纖維素酶(28.6 U/g)恒溫,在此期間適時(shí)攪拌,水浴2h,酶解后加入乙醇回流提取[6-7],得到三七提取液,精密吸取2.0 mL三七提取液,置于 10.0 mL容量瓶中,甲醇(99.5%)定容。再取待測溶液5.0 mL于蒸發(fā)皿中,揮干溶劑,進(jìn)行顯色反應(yīng)后,在529 nm處測定吸光度,代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程求濃度,根據(jù)提取液體積計(jì)算含量。

        分別考察提取次數(shù)、提取時(shí)間、乙醇濃度及料液比4個(gè)因素對三七人參皂苷Rg1提取含量的影響,并在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,選用L9(34)進(jìn)行酶解加乙醇回流提取法正交實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 酶解加超聲提取法

        2.1.1 單因素實(shí)驗(yàn)

        如圖1所示,(1)采用不同體積的60%乙醇在50 ℃條件下分別超聲提取 50 min[8],乙醇體積為 60 mL時(shí),人參皂苷Rg1得率最高;(2)在乙醇量80 mL,超聲提取時(shí)間50 min、超聲溫度50 ℃的條件下分別采用5種不同濃度的乙醇進(jìn)行提取[9],發(fā)現(xiàn)乙醇濃度在70%時(shí),人參皂苷Rg1收率最大;(2)在乙醇量80 mL,乙醇濃度60%、超聲溫度50 ℃的條件下,分別在不同提取時(shí)間下提取三七人參皂苷Rg1[9],發(fā)現(xiàn)當(dāng)提取時(shí)間為70 min時(shí),三七人參皂苷Rg1的收率最大;(3)在乙醇量80 mL,乙醇濃度60%、超聲時(shí)間50 min的條件下,測定不同提取溫度下人參皂苷Rg1的得率[10],發(fā)現(xiàn)提取溫度為50 ℃時(shí),收率最高。

        2.1.2 正交實(shí)驗(yàn)

        在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,選用表1中的正交實(shí)驗(yàn)因素設(shè)計(jì)L9(34)正交實(shí)驗(yàn)。表2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,乙醇體積對人參皂苷Rg1收率影響最大,其次是提取溫度、乙醇濃度、提取時(shí)間;通過實(shí)驗(yàn)可得,最大收率在工藝A1B3C3D3時(shí)出現(xiàn),收率為0.276%,與由k值得到最優(yōu)組合結(jié)果一致。

        2.1.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

        在最佳提取工藝條件下,即用40 mL 80%的乙醇在60 ℃條件下提取70 min,進(jìn)行3組平行試驗(yàn),求得平均收率為0.2807%。

        2.2 超聲提取法

        2.2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

        如圖2所示,在料液比1∶10(g/mL)、超聲提取時(shí)間60 min、功率50 kHz的條件下分別用5組不同乙醇濃度進(jìn)行提取,發(fā)現(xiàn)當(dāng)乙醇濃度為70%時(shí),三七人參皂苷Rg1收率最大;在70%乙醇、提取時(shí)間60 min、提取功率50 kHz的條件下分別用5組不同料液比進(jìn)行提取,發(fā)現(xiàn)料液比為1∶12時(shí)三七人參皂苷Rg1收率最大;在料液比1∶10、乙醇濃度70%、提取時(shí)間60 min的條件下分別用5組不同超聲功率進(jìn)行提取,發(fā)現(xiàn)當(dāng)提取功率為60 kHz時(shí)三七人參皂苷Rg1 收率最大;在超聲功率50 kHz、料液比1∶10、70%乙醇的條件下分別用5組不同提取時(shí)間進(jìn)行提取,發(fā)現(xiàn)當(dāng)提取時(shí)間為60 min時(shí),三七人參皂苷Rg1收率最高。

        圖1 酶解加超聲提取法得率單因素實(shí)驗(yàn)

        2.2.2 正交實(shí)驗(yàn)

        在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,選用表3中的正交實(shí)驗(yàn)因素設(shè)計(jì)L9(34)正交實(shí)驗(yàn)表(表4)進(jìn)行超聲提取法正交實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,乙醇濃度對人參皂苷Rg1收率影響最大,其次是料液比、提取時(shí)間、超聲功率;實(shí)驗(yàn)中最大收率在組合A1B2C2D2時(shí)出現(xiàn),收率為1.548%,而最優(yōu)組合為A2B2C3D2,不在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),因此需進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

        2.2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

        在最佳提取工藝條件下,即用70%乙醇,以1∶12的料液比,在超聲功率60 kHz下提取60 min,進(jìn)行3組平行實(shí)驗(yàn),求得平均收率為1.682%。

        2.3 乙醇回流提取法

        2.3.1 單因素實(shí)驗(yàn)

        如圖3所示,取5份5 g三七粉末,分別加入不同濃度的乙醇進(jìn)行回流提取,發(fā)現(xiàn)當(dāng)乙醇濃度為45%時(shí),三七人參皂苷Rg1收率最高;取5份5 g三七粉末,分別加入不同體積的適宜濃度乙醇進(jìn)行回流提取,發(fā)現(xiàn)當(dāng)乙醇體積為50 mL時(shí),三七人參皂苷Rg1收率最高;取 5份 5 g三七粉末,用 50 mL 45% 乙醇在不同的回流時(shí)間下進(jìn)行提取,發(fā)現(xiàn)當(dāng)回流時(shí)間為1 h時(shí),三七人參皂苷Rg1收率最高;取5份5 g三七粉末,用50 mL 45%乙醇以不同次數(shù)進(jìn)行回流提取,發(fā)現(xiàn)當(dāng)提取次數(shù)為3次時(shí),三七人參皂苷Rg1收率最高。

        表3 超聲提取法因素水平表

        表4 超聲提取法正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及其結(jié)果

        2.3.2 正交實(shí)驗(yàn)

        圖2 超聲提取法得率單因素實(shí)驗(yàn)

        圖3 乙醇回流提取法得率單因素實(shí)驗(yàn)

        在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,選用表5中的正交實(shí)驗(yàn)因素設(shè)計(jì)L9(34)正交實(shí)驗(yàn)。表6實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示各因素影響的程度依次為提取時(shí)間>提取次數(shù)>乙醇量>乙醇濃度,實(shí)驗(yàn)中最大收率在組合A1B2C2D2時(shí)出現(xiàn),收率為1.570%,而最優(yōu)組合為A1B2C3D2,因此需要進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

        表5 乙醇回流提取工藝因素水平

        表6 乙醇回流法正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及其結(jié)果

        2.3.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

        在最佳提取工藝條件下,即用45%乙醇50 mL,提取3次,每次時(shí)間為90 min,進(jìn)行3組平行實(shí)驗(yàn),所得平均收率為1.613%。

        2.4 酶解加乙醇回流法

        2.4.1 單因素實(shí)驗(yàn)

        如圖4所示,取酶解后的三七,按料液比1:8加入80%乙醇,以不同提取次數(shù)進(jìn)行回流提取,每次回流2 h[7],發(fā)現(xiàn)當(dāng)提取次數(shù)為4次時(shí),三七人參皂苷Rg1收率最高;取酶解后的三七,按料液比1:8加入80%乙醇以不同回流時(shí)間進(jìn)行提取[8],發(fā)現(xiàn)當(dāng)回流時(shí)間為2 h時(shí),三七人參皂苷Rg1收率最高;取經(jīng)過酶解后的三七,以不同濃度的乙醇進(jìn)行回流提取2 h[7-8],發(fā)現(xiàn)當(dāng)乙醇濃度為85%和95%時(shí),三七人參皂苷Rg1收率最高;取經(jīng)過酶解后的三七,以不同料液比進(jìn)行回流提取2 h[7],發(fā)現(xiàn)當(dāng)料液比為1:12和1:14時(shí),三七人參皂苷Rg1收率最高。

        2.4.2 正交實(shí)驗(yàn)

        在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,選用表7中的正交實(shí)驗(yàn)因素設(shè)計(jì)L9(34)正交實(shí)驗(yàn)。由表8實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,各因素影響程度依次為乙醇濃度>提取次數(shù)>料液比>提取時(shí)間,最大收率在工藝A2B2C3D1時(shí)出現(xiàn),與由k值得到最優(yōu)組合結(jié)果一致。

        2.4.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

        圖4 酶解加乙醇回流法得率單因素實(shí)驗(yàn)

        表7 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

        表8 酶解加乙醇回流法正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及其結(jié)果

        按最優(yōu)工藝參數(shù),即使用10倍量85%乙醇,提取4次,每次回流1.5 h,重復(fù)試驗(yàn)3次,所得平均收率為2.505%。

        3 結(jié)論

        實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,四個(gè)方法的收率大小順序?yàn)槊附饧右掖蓟亓鞣ǎ境曁崛》ǎ疽掖蓟亓鞣ǎ久附饧映曁崛》?,即采用酶解加乙醇回流法提取三七中的人參皂苷Rg1所得收率最高。該方法中,影響收率的因素大小為乙醇濃度>提取次數(shù)>加醇量倍數(shù)>提取時(shí)間,根據(jù)實(shí)驗(yàn)已優(yōu)選出最佳的提取條件,即先在55℃水浴鍋中用適量28.6 U/g的纖維素酶水解2h,再將酶解后的三七按料液比1∶10(g/mL)加入85%乙醇提取4次,每次回流1.5 h。

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