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东北铁线莲总多酚的超声提取工艺研究



全 文 :第33卷第1期 河 北 科 技 大 学 学 报 Vol.33,No.1
2012年2月 Journal of Hebei University of Science and Technology
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Feb.2012
  文章编号:1008-1542(2012)01-0032-04
东北铁线莲总多酚的超声提取工艺研究
王晓林,钟方丽,孙 威,王慧竹
(吉林化工学院化学与制药工程学院,吉林吉林 132022)
摘 要:探索超声波辅助提取东北铁线莲总多酚的最佳工艺条件。以东北铁线莲总多酚的提取率
作为评价指标,选择乙醇体积分数、提取时间、料液比、提取次数为考察因素,采用正交试验法确定
了东北铁线莲中总多酚的最佳工艺,采用分光光度法对提取液中总多酚的含量进行了测定,检测波
长为766nm。结果表明:最佳提取工艺条件中乙醇浓度为55%(体积分数),提取时间为35min,
料液比(质量比)为1︰30,提取次数为3次。没食子酸在质量浓度为1.116~11.160μg/mL时呈
现良好的线性关系。该提取方法操作简单,结果比较可靠,适用于东北铁线莲总多酚的提取。
关键词:东北铁线莲;总多酚;超声提取;正交试验法;没食子酸
中图分类号:R282.71   文献标志码:A
Study on extraction technology of total polyphenols in
Clematis Manshurica Rupr.
WANG Xiao-lin,ZHONG Fang-li,SUN Wei,WANG Hui-zhu
(School of Chemistry and Pharmaceutical Engineering,Jilin Institute of Chemical Technology,Jilin Jilin 132022,China)
Abstract:This paper is to establish the optimum extraction technology of total polyphenols(TP)in Clematis manshurica
Rupr.by ultrasonic extraction method.By using the extraction efficiency of TP in Clematis manshurica Rupr.as evaluating
indicator,some important factors,such as the concentration of ethanol,the extracting time,the ratio between raw material and
solvent and the extracting times,are optimized by orthogonal experimental design.The content of TP in Clematis manshurica
Rupr.is determined by spectrum photometric method at detection wavelength of 766nm.The optimum extraction condition of
TP in Clematis manshurica Rupr.with ultrasonic method are obtained as folows:the concentration of ethanol,the extracting
time is 35min,the ratio of raw material to solvent is 1∶30,and the extraction times is 3times is 55%.The concentration of
galic acid and its absorption value shows a good linear relationship at the range of 1.116~11.160μg/mL.It is concluded that
the ultrasonic extraction method obtained in the paper is easy to operate and reliable,so it could be used for extracting TP in
Clematis manshurica Rupr.
Key words:Clematis Manshurica Rupr.;total polyphenols(TP);ultrasonic extraction;orthogonal experimental design;gal-
lic acid
  收稿日期:2011-08-31;修回日期:2011-11-16;责任编辑:张士莹
作者简介:王晓林(1969-),男,山东五莲人,副教授,硕士,主要从事天然产物有效成分的提取及纯化工艺方面的研究。
通讯作者:钟方丽教授。E-mail:fanglizhong@sina.com
  东北铁线莲(Clematis Manshurica Rupr.)是毛茛科铁线莲,属多年生蔓生草本植物,别名辣蓼铁线莲、
山辣椒秧子,其干燥根及根茎入药,药材名为威灵仙,广泛分布于中国东北三省[1-2]。威灵仙为传统常用中药
之一,化学成分复杂,药理作用广泛,具有降压、降糖、降血清胆固醇、利尿、抗菌、抑菌、镇痛、抗炎、解痉、抗肿
瘤、利胆等作用[3-5],常用于风寒湿痹、关节不利、四肢麻木、扁桃体炎及食道癌等疾病的治疗[6-7]。植物多酚
具有较强的抗氧化作用以及明显的抑菌、抗癌、抗老化和抑制胆固醇升高等功效。超声波辅助提取是一种新
的萃取技术,具有提取时间短、提取效率高、能耗低等优点,被广泛应用于天然香料、植物酶、中草药活性成分
等的提取[8]。笔者以东北铁线莲总多酚的提取率为评价指标,采用单因素、正交试验法优化了超声辅助提取
东北铁线莲总多酚的工艺条件,为进一步利用和研究东北铁线莲提供实验依据。
1 仪器与材料
1.1 仪器
JBT/C-YCL型超声波药品处理机(山东济宁金百特电子有限责任公司提供);R-52AA型旋转蒸发器
(上海亚荣生化仪器厂提供);W5-100SP型恒温水浴锅(上海申生科技有限公司提供);BS-600L型电子分析
天平(上海精密科学仪器有限公司提供);752N型三用紫外分析仪(上海精密科学仪器有限公司提供);RT-
08型多功能粉碎机(台湾荣聪精密科技有限公司提供)。
1.2 材料
没食子酸对照品(中国药品生物制品检定所提供,供含量测定用);东北铁线莲(安徽省亳州市华申药业
有限公司提供);东北铁线莲的干燥根(经吉林化工学院化学与制药工程学院药学系薛健飞博士鉴定为毛茛
科铁线莲属);无水碳酸钠,钨酸钠,钼酸钠,硫酸锂,乙醇等,所用试剂均为分析纯;水为重蒸馏水。
2 方法与结果
2.1 总多酚含量测定
2.1.1 对照品溶液的制备
精密称取没食子酸对照品2.79mg,置于50mL棕色容量瓶中,加蒸馏水溶解,并定容至刻度,即得没食
子酸对照品溶液(1mL溶液中含没食子酸0.055 8mg)。
2.1.2 供试品溶液的制备
取干燥后的东北铁线莲粉末2.5g,称定,置于锥形瓶中,加50%(体积分数)乙醇适量,超声提取2次,
超声温度为40℃。过滤,合并滤液,浓缩,冷却,定容至50mL的容量瓶中,摇匀。吸取1.0mL,置于50mL
容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度,作为供试品溶液。
2.1.3 Folin-Cioealteu试剂(磷钼钨酸试液)的制备
在圆底烧瓶中加入钨酸钠50g,钼酸钠12.5g,蒸馏水350mL,浓磷酸25mL,浓盐酸50mL,充分混
匀,水浴回流10h。再加入硫酸锂75g,蒸馏水25mL,溴水数滴,开口继续沸腾15min,使溴水挥发完全为
止。冷却,过滤,定容至500mL棕色容量瓶中。将此溶液置于冰箱中保存,使用时加入1倍体积的蒸馏水。
2.1.4 检测波长的选择
取供试品溶液及对照品溶液各5mL,放入50mL容量瓶中,用水稀释至刻度,再吸取此溶液5mL,置于
25mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度。取该溶液1.0mL,置于10mL的容量瓶中,加4mL蒸馏水,再加
入磷钼钨酸试液1.0mL,用29%(质量分数)的碳酸钠溶液稀释至刻度,摇匀,放置30min。以相应的试剂
为空白,在波长400~800nm范围内进行扫描,结果发现二者最大波长均为766nm,故确定检测波长为
766nm。
2.1.5 分析方法
精确量取1.0mL样品溶液,放入10mL容量瓶中,加4mL蒸馏水,再加入磷钼钨酸试液1.0mL,用
29%(质量分数)碳酸钠溶液稀释至刻度,摇匀,放置30min。按照分光光度法,在766nm波长处测定其吸
光度[9]。
2.1.6 线性关系考察
精确吸取没食子酸对照品溶液0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0mL,放入25mL容量瓶中,加适量蒸馏水,
再分别加入磷钼钨酸试液1.0mL,用29%(质量分数)碳酸钠溶液稀释至刻度,摇匀。以相应的试剂为空
白,在766nm波长下测定吸光度,以吸光度A为纵坐标,没食子酸质量浓度ρ为横坐标绘制标准曲线,求得
回归方程为A=0.086 28ρ+0.029 19,R=0.999 5。
33 第1期           王晓林等 东北铁线莲总多酚的超声提取工艺研究
2.1.7 精密度实验
取标准曲线项下质量浓度为0.004 64mg/mL的对照品溶液,按“2.1.5”所述方法,连续测定5次吸光
度,得知 RSD值为0.13%(n=5),结果表明仪器精密度良好。
2.1.8 稳定性实验
取供试品溶液,分别于配制后的0,30,60,120,180,240min,按“2.1.5”所述方法测定吸光度。结果表
明,供试品溶液在30min内稳定,然后稳定性下降,但在60~180min时吸光度值比较稳定,所以供试品溶
液配制完成后应尽快进行吸光度的测定。
2.1.9 重现性实验
取同一批号的药材粉末5份,按“2.1.2”所述方法制备,按“2.1.5”所述方法进行测定,得知RSD值为
1.65%(n=5),结果表明该方法重现性良好。
2.1.10 加样回收率实验
精密称取已知质量分数(5.56%)的样品各0.5g,共5份,精密加入没食子酸对照品27.6mg,按“2.1.2”所
述方法制备,按“2.1.5”所述方法进行测定,计算回收率,结果见表1。
表1 加样回收率测定结果
Tab.1 Experimental results of recovery test
编号 取样量/g 样品质量/mg 对照品加入量/mg 测得总量/mg 回收率/% 平均值/% RSD值/%
1  0.500 2  27.81  27.60  55.03  98.63
2  0.500 8  27.84  27.60  54.74  97.48
3  0.499 6  27.78  27.60  55.32  99.78  98.72  0.85
4  0.500 4  27.82  27.60  55.03  98.60
5  0.500 4  27.82  27.60  55.17  99.10
2.2 正交试验优选东北铁线莲总多酚超声辅助提取工艺
2.2.1 因素及水平考察
通过单因素探索试验,分别对料液比(质量比)(1∶10,1∶20,1∶30,1∶40,1∶50),提取时间(10,20,
30,40,60min),提取次数(1,2,3,4,5),乙醇体积分数(30%,50%,60%,75%,90%)等因素和水平进行了探
索。以东北铁线莲总多酚的提取率作为评价指标,确定较好的提取因素与水平如下:料液比为1∶20,提取
时间为30min,提取次数为3次,乙醇体积分数为50%。单因素探索结果可作为确定正交试验因素与水平
数的重要依据。根据单因素探索性试验结果,选择提取次数、料液比、提取时间和乙醇体积分数4个因素,每
个因素选择3个水平,设定因素水平表,见表2。
表2 因素及水平表
Tab.2 Table of factors and levels
水平因素

料液比(质量比)

提取次数

提取时间/min

乙醇体积分数/%
1  1︰20  1  25  45
2  1︰25  2  30  50
3  1︰30  3  35  55
2.2.2 提取方法
取东北铁线莲粉末2.5g,按L9(34)正交试验表设计方案进行试验,加入一定体积分数的乙醇进行提
取,合并提取液,过滤。将滤液浓缩至50mL,按“2.1.2”所述方法制备供试品溶液,按“2.1.5”所述方法测定
提取液中总多酚的含量,进而得出提取的总多酚的质量和总多酚提取率,总多酚提取率=总多酚质量/东北
铁线莲药粉质量×100%。正交试验结果见表3。
43 河 北 科 技 大 学 学 报                2012年 
表3 正交试验结果
Tab.3 Results of orthogonal experiments
序号

   料液比   

  提取次数  

  提取时间  

  乙醇体积分数  
总多酚提取率/%
1  1  1  1  1  2.87
2  1  2  2  2  4.21
3  1  3  3  3  5.32
4  2  1  2  3  4.47
5  2  2  3  1  4.44
6  2  3  1  2  4.28
7  3  1  3  2  4.12
8  3  2  1  3  4.40
9  3  3  2  1  5.05
K1j 4.13  3.82  3.85  4.12
K2j 4.40  4.35  4.58  4.20
K3j 4.52  4.88  4.63  4.73
R  0.39  1.06  0.78  0.61
优水平 A3 B3 C3 D3
以东北铁线莲总多酚的提取率为指标,根据正交试验结果,由表3可知适宜的实验条件为A3B3C3D3。
因为所有的因素水平均为最高点,故不能确定所得实验条件是否为最佳条件,通过补充实验进行验证。由于
单因素实验结果已表明提取3次已将东北铁线莲中总多酚提取完全,所以提取次数固定为3次,由于其他条
件均为最高点,故每个因素均进行第4水平实验,即乙醇体积分数为60%,其他3个因素都用最佳实验条
件;提取时间为40min,其他3个因素都用最佳实验条件;溶剂用量为35倍,其他3个因素都用最佳实验条
件。实验结果见表4。
表4 补充实验结果
Tab.4 Results of supplementary experiments
试验号 料液比(质量比) 提取次数/次 提取时间/min 乙醇体积分数/% 吸光度 总多酚提取率/%
1  1∶30  3  35  55  0.508  5.55
2  1∶35  3  35  55  0.508  5.56
3  1∶30  3  40  55  0.496  5.41
4  1∶30  3  35  60  0.438  4.74
结果表明,第4水平实验并未明显提高东北铁线莲中总多酚的提取率。所以确定东北铁线莲中总多酚
的最佳提取条件如下:料液比(质量比)为1∶30,提取时间为35min,提取次数为3次,乙醇体积分数为
55%。
2.2.3 工艺验证性实验
为了验证实验所得的最佳工艺条件的稳定性,按优化工艺条件进行3次验证性实验,然后各取30mL
提取液,倒入称重后的蒸发皿中水浴蒸干,基本蒸干后放入电热鼓风干燥箱中干燥,待其干燥至恒重后称重,
由差值得到浸膏质量,计算干浸膏总多酚的含量,结果见表5。实验结果表明:东北铁线莲中总多酚的提取
率分别为5.55%,5.56%,5.33%,平均提取率为5.48%,干浸膏中总多酚的质量分数分别为23.48%,
23.49%,22.53%,平均质量分数为23.17%。这表明优化的工艺条件重现性高,稳定可靠。
3 讨 论
3.1 料液比、提取时间、乙醇体积分数的选择
  单因素实验中料液比(质量比)分别设定为1∶10,1∶20,1∶30,1∶40,1∶50,提取时间分别设定为5,
(下转第88页)
53 第1期           王晓林等 东北铁线莲总多酚的超声提取工艺研究
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58-61.
(上接第35页)
10,20,30,40,60min,乙醇体积分数分别设定为30%,50%,60%,75%,90%。结果表明:料液比(质量比)
为(1︰20)~(1︰40)时,总多酚提取率较高且比较稳定;提取率随提取时间的延长而增加,在30min时提
取率最高;乙醇体积分数为50%时提取率最高。所以在正交试验中选择料液比(质量比)为1∶20,1∶25,
1∶30,提取时间为25,30,35min,乙醇体积分数为45%,50%,55%,进一步考察各因素对提取效果的影响。
表5 验证性实验结果
Tab.5 Experimental results of proof test
项  目
序  号
1  2  3
平均值
总多酚的提取率/% 5.55  5.56  5.33  5.48
w(总多酚)/% 23.48  23.49  22.53  23.17
干膏中总多酚质量/g  0.138 7  0.139 0  0.133 2  0.137 0
3.2 提取次数的选择
单因素实验中提取次数的考察按如下方案进行:称取东北铁线莲药材粉末约2.5g,量取20倍量50%
(体积分数)的乙醇,分别提取1,2,3,4,5次,每次超声(40℃)30min,过滤。把每次的滤液定容至50mL的
容量瓶中,按“2.1.2”所述方法制备供试品溶液,按 “2.1.5”所述方法测定提取液中总多酚的含量,进而得出
提取的总多酚质量和总多酚提取率。结果表明:提取3次可以将东北铁线莲总多酚提取完全,其中前2次即
可提取总量的89%。
4 结 语
通过正交试验法对东北铁线莲总多酚的超声辅助提取工艺条件进行了优化,并按最佳工艺进行了验证
试验。结果证明,该工艺提取东北铁线莲总多酚路线简单、提取率高、操作容易控制、稳定性好,为东北铁线
莲总多酚提取的工业生产提供了合理依据。
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