全 文 ：超声波提取抱茎苦荬菜总黄酮工艺的研究
王建安 1 ,李艳芝1 ,吴国荣2 ,刘　霞 3 ,艾俊丽 1
(1.济宁医学院药学院 ,山东 日照 276826)(2.南京师范大学生命科学学院 ,江苏 南京 210097)
(3.济宁医学院基础学院 ,山东日照 276826)
[摘要 ] 　以抱茎苦荬菜全草为原料 , 在单因素实验基础上 ,以乙醇浓度 、超声时间 、超声功率 、料液比 4因素进行
正交实验 , 优化超声波提取抱茎苦荬菜内总黄酮物质的提取工艺.在实验影响因素中 , 影响程度从大到小依次为
超声波功率 >乙醇浓度 >料液比 >超声提取时间.实验结果表明 , 抱茎苦荬菜全草中黄酮类物质的最佳提取条
件为:7.72mol/L乙醇 , 料液比 1∶20, 超声功率 400W, 在 50℃提取 60 min, 连续提取 2次 , 总黄酮得率高达
1.102%.
[关键词 ] 　抱茎苦荬菜 , 总黄酮 ,超声波 , 提取工艺
[中图分类号 ] R284.2　[文献标识码 ] A　[文章编号 ] 1001-4616(2009)01-0120-04
StudyonUltrasonicWaveExtractionofFlavonoidsFrom
IxerisSonchifolia(Bge.)Hance.
WangJian an1 , LiYanzhi1 , WuGuorong2 , LiuXia3 , AiJunli1
(1.SchoolofPharmaceuticalScience, JiningMedicalUniversity, Rizhao272826, China)
(2.SchoolofLifeScience, NanjingNormalUniversity, Nanjing210097, China)
(3.SchoolofBasicMedical, JiningMedicalUniversity, Rizhao272826, China)
Abstract:TheaimofthestudywastoconfirmtheoptimumtechnicsconditionofextractingtotalflavonoidsfromIxeris
sonchifolia(Bge.)Hance.byultrasoundwave.Basedonsinglefactortest, theorthogonalexperimentswereconducted
with4factorsofethanolconcentration, theratioofrawmaterialstosolvent, ultrasonicpowerandextractingtime.Theim-
pactwilactivatebyultrasonicpower, concentrationofalcohol, material-liquidratio, ultrasonictime.Underthecondi-
tionsof7.72mol/Lethanolasextractionsolvent, materialtoethanolratio1∶20, ultrasonicpower400 W, extraction
time60min, treatingwithultrasonicfortwicerepeatedlyatthetemperatureof50℃, thetotalflavonoidsextractioneffi-
ciencycanreachashighas1.102%.
Keywords:Ixerissonchifolia(Bge.)Hance., totalflavonoids, ultrasonicwave, extractingtechnics
　收稿日期:2008-10-22.
通讯联系人:王建安 ,讲师 ,研究方向:药用植物资源与活性成分研究.E-mail:wangjian72@yahoo.com.cn
　　抱茎苦荬菜 Ixerissonchifolia(Bge.)Hance.为菊科苦荬菜属植物 ,别名苦碟子 、满天星等 ,我国各地均
有分布 ,盛产于东北 、华北等地.《内蒙古中草药 》记载 ,抱茎苦卖菜味苦 、辛 ,具清热解毒 、排毒 、止痛之功
效 [ l] .可用于治疗无名肿痛 、乳痈疖肿 、阑尾炎 、肝炎等各种炎症以及肺热咳嗽 、肺结核等 [ 2] .其化学成分以
黄酮类物质含量最高 [ 3] .目前临床使用的纯中药注射液 “碟脉灵注射液”就是以抱茎苦荬菜全草为原料精
制而成的治疗心脑血管疾病的药物.
目前提取药用植物中黄酮类化学物质多采用热回流法进行 ,热回流法因长时间受热而易破坏其中的
有效成分.超声波技术随着科学技术的发展已被应用到多种物质的提取中.大量资料表明 ,超声波的强烈
搅拌 、振动 、空化作用可以破坏细胞结构 ,加速有效物质的溶出 [ 4] ,不仅可以提高提取效率 ,而且可以大大
地缩短时间 ,节省能源.如苹果渣多酚提取 [ 5] 、元宝枫叶总黄酮 [ 6]的提取等.笔者以抱茎苦荬菜为对象 , 研
究了超声提取过程中相关条件对黄酮提取率的影响 , 为优化抱茎苦荬菜黄酮的提取工艺进行了探索 ,旨
在建立一种快速 、简便 、有效的提取方法.
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第 32卷第 1期
2009年 3月 　　　　
南京师大学报(自然科学版)
JOURNALOFNANJINGNORMALUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)　　　　
Vol.32 No.1
Mar, 2009
1　仪器和材料
TU-1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司),电子分析天平(北京赛多
利斯仪器系统有限公司),电热干燥箱(上海申光仪器仪表有限公司), JY92-Ⅱ型超声波细胞破碎仪(宁
波新芝科学仪器厂),旋转蒸发器 RE-52(上海精宏实验设备有限公司), LD4-2A型低速离心机(北京
医用离心机厂).
乙醇 、亚硝酸钠 、无水三氯化铝 、氢氧化钠等均为市售分析纯;芦丁标准品(上海生化试剂).
抱茎苦荬菜全草采集于济宁医学院日照校区院内 ,由药学院生药学教研室鉴定.置通风处阴干 , 密闭
保存 , 临用前在 60℃下烘烤至恒重后粉碎 ,过 80目筛 ,备用.
2　实验方法
2.1　芦丁对照溶液的制备
　　精密称取 105℃常压干燥至恒重的芦丁对照品 25.01mg,置于 50mL容量瓶中 ,加 11.15mol/L乙醇
适量 ,超声振荡使溶解 ,加 11.15mol/L乙醇至刻度 ,摇匀 ,即得 8.20×10-4 mol/L芦丁对照品溶液.
2.2　标准曲线的绘制
精密量取标准溶液 0.0(空白对照), 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0mL,分别置于 10mL容量瓶中 ,各加 10.29
mol/L乙醇使成 5.0mL,各精密加入 0.73mol/L亚硝酸钠溶液 0.10mL,摇匀 ,放置 6min后 ,加 0.75mol/
LAlCl3溶液 0.30mL,摇匀 ,放置 6min后 ,加 1mol/LNaOH溶液 4.0mL,用蒸馏水定容至刻度 ,摇匀 ,放
置 15min.取标准储备液 1mL,按标准曲线操作 ,在紫外分光光度计上进行全波长扫描 ,总黄酮反应物在
506nm下有最大吸收峰.因此 ,确定 506nm为测定波长.并在此波长下应用 UV-win5.0软件测定各溶液
的吸光度.
以浓度为横坐标 ,吸光度为纵坐标 ,绘制标准曲线(见
图 1).得芦丁标准溶液浓度 C与吸光度值 A关系曲线的回
归方程式:A=105 997×(C)-0.009 7, R2 =0.999 5
2.3　总黄酮得率的测定
精密量取正交试验中提取的抱茎苦荬菜的抽滤液
0.20mL于 25mL容量瓶中 ,按 2.2中方法显色后 ,同法测
定吸光度 ,代入回归方程计算黄酮含量 ,根据标准曲线计
算出浸提液中总黄酮的得率.
3　结果
3.1　超声提取黄酮单因素考察
3.1.1　提取温度对提取的影响
　　精确称取 5.00g粉碎后的抱茎苦荬菜粉末 ,以 10.29 mol/L的乙醇为溶剂 ,料液比 1∶20,分别在
40℃、50℃、60℃、70℃下提取 30min.从实验结果来看(见图 2),在 50℃时黄酮含量达到最高 ,随温度增加
含量并无明显变化.因温度过高乙醇挥发严重 ,而且杂质溶出增加;温度过低 ,影响黄酮在乙醇中的溶出 ,
综合考虑 ,选取 50℃进行正交实验.
3.1.2　不同料液比对提取的影响
精确称取 5.00g粉碎后的抱茎苦荬菜粉末 ,以 10.29mol/L乙醇为溶剂 ,超声功率 400W,提取时间
30min,温度 50℃,考察不同料液比对其黄酮提取的影响(见图 3).实验结果表明 ,黄酮浸出率随溶剂量的
增加而增加 ,但当料液比大于 1∶20时 ,黄酮得率不再增加 ,且略有下降.这可能是由于在超声波的作用下 ,
其中所含黄酮类物质已经基本提取完全 ,且其他杂质进入浸提液 ,使浸提液黏度增大 , 扩散速度变慢 , 导
致黄酮类化合物不易溶出.
3.1.3　乙醇浓度对提取的影响
精确称取 5.00g粉碎后的抱茎苦荬菜粉末 ,在料液比 1∶15, 超声功率 400W,温度 50℃,分别用浓度为
3.43, 6.86, 10.29, 13.72, 16.29mol/L的乙醇提取 30min(见图 4).结果表明 , 乙醇浓度在 10.29mol/L左右
时提取的黄酮得率最高;当乙醇含量高于 80%时 ,随乙醇浓度的增加 ,提取的黄酮得率反而下降.这可能是因
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王建安 , 等:超声波提取抱茎苦荬菜总黄酮工艺的研究
为部分黄酮类化合物是水溶性的 , 如果提取溶剂中水分含量太少 , 黄酮类化合物则不能充分溶解.
3.1.4　超声功率对提取的影响
精确称取 5.00g粉碎后的抱茎苦荬菜粉末 ,在料液比 1∶15,乙醇浓度为 10.29mol/L,温度 50℃,超声
功率依次为 200W、400W、600W、800W、1 000W测定黄酮得率 ,结果如图 5所示 ,黄酮提取率在超声功率
200 ～ 600W有明显上升趋势 ,而到达 800W后提取率则增加缓慢.这可能是由于随着功率增大 ,产生的热
量使溶质扩散加快 ,当温度达到一定程度时 ,温度对传质效应的影响变小的缘故.
3.1.5　超声时间对提取的影响
精确称取 5.00g粉碎后的抱茎苦荬菜粉末 ,在 10.29mol/L乙醇 ,超声功率 400W,温度 50℃,超声时
间分别为 15, 35, 55, 75, 95min时进行提取.从实验结果可以看出 ,随着时间的增加黄酮得率也在增加 ,
但提取 55min以后增长趋缓 , 总黄酮得率反而有所降低(见图 6).这可能是提取时间太长 ,植物组织中大
量细胞破裂 ,导致细胞内大量不溶物及较多黏液质等混入提取液中 ,使溶液中杂质增多 ,黏度增大 ,从而增
大了传质阻力 ,影响了有效成分的溶出.
3.1.6　超声次数对提取的影响
由图 7可知 ,提取次数为 3次时 ,黄酮得率最高.提取次数再增加 ,黄酮得率反而下降.鉴于节约溶剂
和节省提取时间考虑 ,且第 2次与第 3次增加幅度不大 ,因此后续试验均以提取 2次为准.
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南京师大学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 32卷第 1期(2009年)
3.2　正交实验设计及各因素水平设置
表 1　L9(34)正交因素与水平表
Table1　FactorsandlevelsoforthogonaltestL9(34)
水平
因素
A乙醇浓度
/(mol/L)
B超声
功率 /W C料液比
D提取
时间 /min
1 7.72 200 1∶15 20
2 10.19 400 1∶20 40
3 12.86 600 1∶25 60
表 2　正交实验结果
Table2　Resultsoforthogonaltest
试验 A B C D 提取率 /%
1 1 1 1 1 0.82
2 1 2 2 2 0.97
3 1 3 3 3 0.74
4 2 1 2 3 0.91
5 2 2 3 1 0.85
6 2 3 1 2 0.64
7 3 1 3 2 0.69
8 3 2 1 3 0.74
9 3 3 2 1 0.62
R1 0.843 0.807 0.733 0.763
R2 0.800 0.853 0.833 0.767
R3 0.683 0.667 0.763 0.797
极差 R 0.160 0.186 0.100 0.034
表 3　方差分析表
Table3　Analysisofvarianceofextractionrateofflavonoids
偏差平方和 自由度 F比 F临界值 显著性
乙醇浓度 0.041 2 20.500 19.000 ＊
超声功率 0.057 2 28.500 19.000 ＊
料液比 0.016 2 8.000 19.000
提取时间 0.002 2 1.000 19.000
误差 0.00 2
　　＊表示 P<0.05, ＊＊表示 P<0.01.
　　根据单因素实验结果 ,拟选取乙醇浓度(A)、超声
功率(B)、料液比(C)、提取时间(D)等 4个因素作为
考察指标 ,各因素及水平设置如表 1所示.正交实验采
用 4因素 3水平正交表 ,即 L9(34)正交表进行实验 ,
试验结果见表 2.
经方差分析表明(见表 3):乙醇浓度与超声功率
对抱茎苦荬菜黄酮提取率都具有显著的影响 (P<
0.05),而提取时间与料液比则均未达到显著水平(P
>0.05).
采用极差法对正交试验结果进行分析 ,由表 2R
值可知 ,影响抱茎苦荬菜中总黄酮得率的因素依次为
B>A>C>D,即超声波功率 >乙醇浓度 >料液比 >
超声提取时间 ,最佳提取条件为 A1B2C2D3 ,即 7.72
mol/L乙醇 ,料液比 1∶20 ,超声功率 400W,在 50℃提
取 60min.
3.3　最佳工艺验证实验
在拟选定的最佳提取条件下进行 3次重复实验 ,
所提取的总黄酮得率平均值为 1.102%,大于正交设
计中的得率 ,故认为此正交实验得出的最优水平是可
靠的 , 且该工艺稳定可行.
4　结　论
超声波是一种弹性机械振动波 , 它在溶液中疏密
相间地向前辐射 , 使液体流动而产生数以万计的微小
气泡 , 这些气泡纵向传播 , 在负压区形成 、生长 , 而在
正压区迅速闭合.在此 “空化”效应中 , 气泡闭合可形
成 101MPa的瞬间高压 , 连续不断产生的高压就像一
连串小 “爆炸 ”, 不断冲击物料表面.超声波就是通过这种超声化作用向物质提供能量 , 产生强烈振动 、空
化效应及搅拌作用 , 使其局部升温和局部高压 , 破坏植物组织结构 , 产生局部粉碎作用 , 强化提取过程.
因此超声提取具有提取速度快 、得率和纯度较高的优点 , 并且可免去高温对活性成分的影响 [ 7-9] .
本文在单因素实验基础上进行了多因素正交实验 ,研究了超声波法提取抱茎苦荬菜总黄酮的最佳工
艺.从正交试验的直观分析和方差分析可知 ,影响提取液黄酮浓度的因素主次顺序为 B>A>C>D,并根
据 R值的大小 ,确定最佳组合 A1B2C2D3 ,即 7.72mol/L乙醇 ,料液比 1∶20,超声功率 400W,在 50℃提取
60min,连续提取 2次 ,黄酮得率达到最高.
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[责任编辑:孙德泉 ]
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王建安 , 等:超声波提取抱茎苦荬菜总黄酮工艺的研究