王 璐,楊濱銀,王小琴,孫路明,庹見偉
(阿克蘇地區(qū)疾病預(yù)防控制中心,新疆阿克蘇 843000)
紅棗富含紅棗多糖、維生素、氨基酸、環(huán)磷酸腺苷、黃酮類化合物等生理活性物質(zhì)[1-2],其中重要的是黃酮類物質(zhì)[3],研究結(jié)果表明,生物類黃酮具有多種生物活性,因此紅棗有“百果之王”的美稱[4]。
蘆丁是紅棗中重要的活性成分之一,具有較高的醫(yī)用和藥用價值[5],能降低毛細(xì)血管通透性和脆性,促進(jìn)細(xì)胞增殖和防止血細(xì)胞凝聚,以及發(fā)揮抗炎、抗過敏、利尿、解痙、鎮(zhèn)咳、降血脂等作用[6]。目前紅棗是新疆林果類產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目之一,紅棗果實(shí)在成熟期落果率達(dá)到25%,紅棗的加工過程中也會產(chǎn)生部分級外果品[7]。級外紅棗絕大多數(shù)以廢物的形式丟棄或作為燃料被燃燒掉,未能實(shí)現(xiàn)更高附加值的資源利用。紅棗蘆丁的提取實(shí)現(xiàn)了級外果的有效利用和價值提升。
目前,紅棗蘆丁的測定主要有分光光度法和高效液相色譜法[8-13],高效液相色譜對于高沸點(diǎn)、大分子、強(qiáng)極性化合物的分離分析有較大的優(yōu)勢;微波萃取無需干燥等預(yù)處理,簡化了工藝,對天然產(chǎn)物的提取具有選擇性高、操作時間短、溶劑用量少、有效成分得率高、浸出過程材料細(xì)粉不凝聚、不糊化等優(yōu)點(diǎn);二者結(jié)合能夠優(yōu)勢互補(bǔ)、相輔相成。目前采用微波萃取技術(shù)提取級外紅棗中蘆丁含量的高效液相色譜法分析的報(bào)道較少。本文通過微波萃取前處理方法提取紅棗蘆丁,采用高效液相色譜儀測定紅棗中的蘆丁,并優(yōu)化工藝條件,為充分利用紅棗落棗及級外棗中的蘆丁提供依據(jù),從而充分發(fā)揮紅棗的醫(yī)用價值,解決紅棗落棗及級外棗銷售不暢的難題,同時提高了紅棗收益和農(nóng)民收入。
實(shí)驗(yàn)用紅棗為級外灰棗干品,產(chǎn)地為新疆阿克蘇市。蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品,上海源葉生物科技有限公司,純度≥98.0%,CAS#153-18-4;無水乙醇,純度99.7%,分析純,萊陽經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)精細(xì)化工廠;磷酸,分析純,85wt%,西亞化工技術(shù)公司(山東);甲醇,色譜純,99.99%,美國Fisher 公司;實(shí)驗(yàn)用水由Milli-Q 凈化制得。
HPLC 液相色譜儀,ACQuity Arc,美國Waters 公司;202 型電熱恒溫干燥箱,上海申光儀器儀表有限公司;BSA224S-CW 分析天平,賽多利斯科儀器有限公司;AS10200BDT 超聲儀,天津奧特賽斯儀器有限公司;TGL-18MS 離心機(jī),上海盧湘儀儀器有限公司;MARS 全自動固相萃取儀,美國GEM公司。
1.3.1 紅棗中蘆丁的提取與分析
原料→干燥→磨粉→過篩→加乙醇浸提→在微波下萃取→過濾→氮吹濃縮→蘆丁提取液→HPLC 分析
1.3.2 操作要點(diǎn)
將紅棗樣品切成細(xì)條,去核,放入50 ℃烘箱中烘干,然后粉碎過80 目篩,備用。準(zhǔn)確稱取0.300 0 g(精確至0.000 1 g)于50 mL 離心管中,加入一定量30%乙醇水溶液,微波萃取2 min,冷卻至室溫后用水定容至50 mL。在4 000 r/min 下離心10 min,取上清液,過0.22 μm 濾膜,HPLC 上機(jī)測定。
1.3.3 微波萃取輔助乙醇浸提技術(shù)參數(shù)優(yōu)化
準(zhǔn)確稱取紅棗粉0.300 0 g,萃取時間2 min,料液比1∶15 條件下,分別加入不同濃度(50%、60%、70%、80%、90%、100%)的乙醇4.5 mL,微波功率分別按功率300、350、400、450、500 W 提取,采用單因素實(shí)驗(yàn)分別考察乙醇濃度和微波功率。
1.3.4 HPLC 條件優(yōu)化方法
影響HPLC 檢測效果的因素主要有檢測波長、流動相、柱溫和流速,分別考察對蘆丁峰面積的影響。采用二極管陣列檢測器對波長進(jìn)行考察,選擇247~358 nm 波長范圍進(jìn)行全波長掃描;分別以甲醇-水溶液、甲醇-0.5%磷酸水溶液和乙醇-0.1%磷酸水溶液作為流動相,設(shè)置不同配比(30∶70、35∶65、40∶60、45∶55);柱溫采用30、40、50 ℃三個水平,流速采用0.6、0.8、1.0、1.2 mL/min 四個水平,對標(biāo)準(zhǔn)品溶液進(jìn)行測定。
參照中國藥典和其他文獻(xiàn)[14-15],精密吸取對照品溶液與紅棗提取液注入高效液相色譜儀中,采用外標(biāo)法測定蘆丁含量。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算紅棗樣品液中蘆丁的質(zhì)量濃度,并根據(jù)公式(1)計(jì)算其蘆丁的得率Y。
式中,Y為蘆丁的得率,%;M為樣品溶液中蘆丁的質(zhì)量,mg;m為用于提取的棗粉質(zhì)量,mg。
所有數(shù)據(jù)均重復(fù)測定3 次,取平均值。蘆丁含量采用的外標(biāo)法,通過液相色譜儀相配套的Empower 3 色譜數(shù)據(jù)處理軟件完成相關(guān)成數(shù)據(jù)采集與處理,采用Excel 97-2003 數(shù)據(jù)處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖。
2.1.1 乙醇濃度的選擇
如圖1 所示,隨著乙醇濃度的增加,蘆丁提取量先增加后減少,當(dāng)乙醇濃度為70%時,蘆丁提取量最大,為0.262 g/100 g。因此,乙醇濃度選擇70%。
圖1 乙醇濃度對蘆丁含量的影響Fig.1 Effect of ethanol concentration on rutin content
2.1.2 微波功率的選擇
如圖2 所示,隨著微波功率的增大,蘆丁含量先增加后減少,當(dāng)微波功率為400 W 時,蘆丁含量最高,為0.264 g/100 g。因此,微波提取功率選擇400 W。
圖2 微波功率對蘆丁含量的影響Fig.2 Effect of microwave power on rutin content
2.2.1 檢測波長的選擇試驗(yàn)測得最佳吸收波長為274 nm,峰面積最高為124 238,靈敏度最高。因此檢測波長選擇274 nm。
2.2.2 流動相的選擇
由色譜峰出峰時間結(jié)果顯示,單標(biāo)蘆丁溶液的保留時間隨流動相組成變化有較大變化,流動相中甲醇比例從45%降到30%時,蘆丁保留時間從6.04 min 延長至21.25 min,說明流動相中甲醇比例降低,流動相極性增強(qiáng),延長了蘆丁的出峰時間。陳靜等[16]在研究甲醇流動相比例對蘆丁出峰影響時得出,當(dāng)甲醇比例從60%降至30%時,蘆丁組分的保留時間延長了21 min,與試驗(yàn)結(jié)果變化趨勢相似??紤]到紅棗中含有色素較多以及組分的復(fù)雜性,蘆丁的保留時間以12 min 左右較宜,故選擇流動相組成為甲醇-0.5%磷酸水溶液=40∶60。
2.2.3 色譜柱柱溫的選擇
在柱溫為30、40、50 ℃條件下,對紅棗蘆丁提取液進(jìn)行分析得出,隨著柱溫的增加,柱壓下降,洗脫效率增強(qiáng),蘆丁出峰時間提前,柱溫過高影響儀器和色譜柱的壽命。因此柱溫選擇40 ℃。
2.2.4 流速的選擇
流速過高,不但不利于儀器和色譜柱的保護(hù),同時造成流動相的浪費(fèi);流速過低,蘆丁的出峰時間延長。本實(shí)驗(yàn)在流速0.6、0.8、1.0、1.2 mL/min 條件下測得在流速為0.8 mL/min 時,得到的色譜峰出峰時間和靈敏度最好,故流速選擇0.8 mL/min。
精確稱取同一批次級外紅棗樣品6 份,按最佳的色譜條件,即色譜柱為Waters SunFire C18(4.6 mm×250 mm×5 μm);在檢測波長為274 nm,用甲醇-0.5%磷酸水溶液(40∶60)為流動相,流速為0.8 mL/min,柱溫為40 ℃,分別制備供試樣品溶液,進(jìn)樣量1 μL,測定各樣品溶液蘆丁峰面積,蘆丁提取量最高為0.264 g/100 g,計(jì)算蘆丁含量間的RSD 為2.6%,表明該方法可以作為提取紅棗中蘆丁的色譜方法且重復(fù)性良好。
準(zhǔn)確稱取一定量的標(biāo)準(zhǔn)品于105 ℃下干燥至恒質(zhì)量,并于干燥器內(nèi)冷卻至室溫,精確稱取標(biāo)準(zhǔn)品0.010 0 g,用甲醇溶液分3 次洗滌燒杯,并移入10 mL 容量瓶中,配制成1 000 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)儲備液。
表1 蘆丁加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 1 Recovery and relative standard deviation of rutin
精密量取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液0、50、100、150、200、300、400 μL,用甲醇定容至1 mL,混勻進(jìn)行測定。以峰面積為縱坐標(biāo),以蘆丁進(jìn)樣濃度為橫坐標(biāo),進(jìn)行線性回歸,得到回歸方程為Y=-6.35×10-2X+2.32×10-3,R2=0.9992;蘆丁對照品濃度在50~400μg/mL范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。
用空白樣品配制濃度范圍為50 μg/mL 的基質(zhì)溶液連續(xù)進(jìn)樣5 次,蘆丁相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD 為0.633%,小于5%(n=5),表明儀器精密性良好。
用空白樣品配制濃度范圍為0~400 μg/mL 的基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線,分別進(jìn)行20、50、100 mg/kg 的添加回收試驗(yàn)(n=6)。利用添加水平50 mg/kg 的測量結(jié)果計(jì)算檢出限和定量限,以信噪比S/N=3 確定方法檢出限為1~5 mg/kg;以信噪比S/N=10 確定方法定量限為20~50 mg/kg。蘆丁在3 個不同添加水平下,回收率介于90.1%~98.5%之間,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于20%。
此次試驗(yàn)建立了高效液相色譜法測定紅棗中蘆丁的方法,通過優(yōu)化微波強(qiáng)化提取條件,建立了經(jīng)濟(jì)、快捷的微波強(qiáng)化前處理方法,建立色譜條件為以甲醇-0.5%磷酸(40∶60)為流動相,在柱溫為40 ℃、用70%的乙醇1∶15 的料液比、400 W 的萃取條件下,紅棗中的蘆丁提取量最高為0.264 g/100 g,比趙志勇等[9]在響應(yīng)面法優(yōu)化新疆紅棗總黃酮乙醇提取工藝中提取得到蘆丁含量稍高,說明微波強(qiáng)化前處理比傳統(tǒng)的前處理更為快速簡單、穩(wěn)定高效。試驗(yàn)結(jié)果表明HPLC 方法測得蘆丁濃度為50~400 μg/mL,蘆丁濃度與峰面積線性關(guān)系良好,精密度、穩(wěn)定性良好,樣品回收率介于90.1%~98.5%之間,蘆丁在3 個添加水平的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于20%(n=6)??傮w上該方法簡單、快速、準(zhǔn)確度高、精密度好,完全能夠滿足紅棗中蘆丁成分測定的需求,可以為新疆級外紅棗的綜合利用及其深加工技術(shù)的開發(fā)提供一定的理論依據(jù)。