全 文 ：新 疆 农 业 大 学 学 报　2009 ,32(6):38 ～ 41
Journal o f Xinj iang Agricultural University
文章编号:1007-8614(2009)06-0038-04
正交设计优化大孔吸附树脂提取分离
刺山柑中总黄酮的研究
包晓玮 , 曹　锐 , 韩海霞 , 李　睿 , 王　颖
(新疆农业大学 药学院 , 乌鲁木齐　830052)
摘　要:　以新疆吐鲁番野生刺山柑果实为原料 ,分别比较了不同乙醇浓度 、料液比 、超声时间对刺山柑总黄酮的
提取率的影响 ,以正交试验进行筛选分析 ,选择最佳的提取条件;利用静态及动态吸附-洗脱试验筛选出提取效果
较好的大孔树脂对刺山柑总黄酮进行分离。结果表明 , 在室温下以乙醇浓度为 70%、超声时间为 60 min 、料液比
1∶20时提取效果最佳。静态吸附-洗脱试验筛选出 H103、X-5 和 AB-8 树脂对总黄酮的分离效果较好 ,从动态分离
黄酮的实验表明 H 103 型大孔树脂分离效果最佳 ,总黄酮含量达到 63.98%。
关键词:　刺山柑;大孔树脂;总黄酮;提取分离
中图分类号:Q503　　　　　　文献标识码:A　
Optimization the Extraction and Separation of Total Flavonoid with
Macroporous Resin from Capparis spinosa L.by Orthogonal Design
BAO Xiao-wei , CAO Rui , HAN H ai-xia , LI Rui , WANG Ying
(Co lleg e of Pharmaceut ical Science ,Xinjiang Ag ricultural University , Urumqi 830052 ,China)
Abstract:　This study w as conducted to compare the effects of dif ferent concentration of alcohol ,dif fe rent
solid-liquid ratio and di fferent ult rasonic t ime on ex t raction rate o f total flavonoid from Capparis spinosa
L.taking the wild f rui t of Capparis sp inosa L.in Turpan as experiment material.The o rthogonal experi-
ment w as analy zed to select the best ex t ract condi tion.T he macropo rous resin w as used to separate the f la-
vonoids.The alcohol conce tration at the room temperature we re 70%ul trasonic time w as 60 minutes and
solid-liquid ratio w as 1∶20 at room temperature.In static absorption-elution test , the be tter resin of
H103 , X-5 and AB-8 we re screened out to fit the dynamic test.The resin of H103 w as the best one for sepa-
rate f lavonoid in the dynamic abso rpt ion-elution test.Ex tracting to tal flavonoid of Capparis spinosa L .is
av ailable in orthogonal experimental.H103 was the best resin fo r separate f lav onoid , and the to tal f la-
vonoid reached 63.98%.
Key words:　Capparis spinosa L .;macropo rous re sin;total f lavonoid;ext raction and seperation
　　白菜花科山柑属藤本植物刺山柑(Cap paris
spinosa L., CS)又称老鼠瓜 、野西瓜 ,是荒漠和干旱
地区极有栽培价值的抗旱固沙植物[ 1] 。我国主要分
布在新疆 、甘肃 、内蒙古 、西藏等省区。我国有刺山
柑植物 31种 ,新疆仅产 1种 ,在新疆沙漠地区均有
分布 ,以吐鲁番盆地沙漠分布最多。文献记载新疆
野生刺山柑具有祛风 、散寒 、除湿等药理作用[ 2] 。刺
山柑植物中所含生物黄酮类具有保护心血管系统以
及抗菌 、抗病毒 、抗肿瘤 、抗氧化自由基 、抗炎 、镇痛 、
保肝等多种生物活性[ 7] 。对于刺山柑中黄酮成分的
研究具有重要的经济价值和实用价值 。
近年来 ,刺山柑提取物的药理研究及临床应用
收稿日期:2009-05-24
基金项目:新疆维吾尔自治区自然科学基金项目(200821105)
通讯作者:王　颖 , E-mail:wy2028@yahoo.com.cn
　第 6 期 包晓玮 ,等:正交设计优化大孔吸附树脂提取分离刺山柑中总黄酮的研究
已引起国内外研究者的关注 ,而我国对刺山柑的基
础和开发利用研究报道极少[ 3] 。为使刺山柑资源得
到充分的利用 ,发挥其独特的药理活性 ,找到最佳的
提取工艺 。本实验对刺山柑的黄酮的提取分离工艺
进行研究 ,探讨其最佳提取分离方法[ 4] 。
1　材料与仪器
1.1　材 料
维药材刺山柑为新疆吐鲁番野生果实;大孔吸
附树脂 D101 、D1300 、X-5 、A B-8 、H103 、D204 和
CAD-40 均购自安徽三星科技有限公司;芦丁标准
品购自中国药品生物制品检定所;其余试剂均为国
产分析纯 。
1.2　仪 器
φ30 mm×400 mm 玻璃层析柱;UV-2550紫外
分光光度计(日本岛津公司);AL204-IC 电子分析天
平(梅特勒-托利多仪器有限公司);YHG-500BS 远
红外快速恒温干燥箱(上海跃进医疗器械厂);RE-
52B旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);SHB-Ⅲ循
环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司);
TH2-82A 气浴恒温振荡器(江苏省金坛市医疗仪器
厂);KQ5200-超声波提取仪(昆山市超声仪器有限
公司)。
2　方法
2.1　芦丁标准曲线的绘制
精密称取在 105 ℃干燥至恒重的芦丁对照品
3.42 mg ,置于 10 mL 容量瓶中 ,以 60%乙醇溶解稀
释至刻度 ,摇匀 。再精密吸取 2 mL 于 10 mL 容量
瓶中 ,用 60%乙醇稀释至刻度 , 摇匀 , 即得(芦丁
0.0684 mg/mL)。精密吸取对照品 0.25 , 0.5 , 1.0 ,
1.5 , 2.0 mL 分别置于 10 mL 试管中 , 各加入
0.1 mo l/L三氯化铝溶液 1 mL , 1 mol/L 的醋酸钾
(或 1 mol/L 的氢氧化钠溶液)1 mL ,再加 60%乙醇
至5 mL ,摇匀 ,放置 30 min。以试剂作空白 ,在波长
420 nm处测定吸光值 ,以吸光值为纵坐标 ,浓度为
横坐标 ,得回归方程 y =0.2121x -0.0187 ,R2 =
0.9994 ,结果表明回归方程线性良好。
2.2　刺山柑中黄酮提取的正交试验
准确称取 10.00 g 刺山柑粉末 9 份 ,然后用体
积分数分别为 60%,70%, 80%的乙醇;料液比各为
1∶20 ,1∶30 ,1∶40;室温下超声提取 ,超声时间各
为 40 , 60 , 80 min ,抽滤后在旋转蒸发仪上浓缩 ,干
燥 ,计算黄酮的含量。根据单因素实验的结果以及
文献报道 ,以刺山柑中黄酮含量为评价指标 ,考察乙
醇浓度 、超声时间和料液比对指标的影响 , 采用
L 9(34)正交试验设计表进行试验。正交试验设计因
素水平见表 1 、表 2。
表 1　因素水平表
Table 1　The table of factor level
水平 A 乙醇浓度(%)
B 超声时间
(min)
C 料液比
(g/ mL)
1 60 40 1∶20
2 70 60 1∶30
3 80 80 1∶40
表 2　初筛条件的正交试验结果
Table 2　The result of orthogonal experiment under primary
screening condition
试验 水　平
A B C
总黄酮
含量(%)
1 1 1 2 0.95
2 1 2 1 1.70
3 1 3 3 1.13
4 2 1 1 1.24
5 2 2 3 2.21
6 2 3 2 1.12
7 3 1 3 1.89
8 3 2 2 1.46
9 3 3 1 0.87
K1 1.261 1.359 1.270
K2 1.521 1.789 1.176
K3 1.408 1.041 1.743
R 0.260 0.748 0.567
　　由方差分析知 ,超声时间(B)的显著值为0.047
(P <0.05);乙醇浓度(A)和料液比(C)的显著值
分别为 0.487 和0.108(P >0.05),说明超声时间
(B)对刺山柑中黄酮的提取有显著影响 ,而乙醇的
浓度和料液比对其的提取率无显著影响。
综合直观分析和方差分析结果可知 ,因素水平
中 ,乙醇浓度 A1 、A 2 、A 3 优选出 A 2 ;超声时间 B1 、
B2 、B3 优选出 B2 ;料液比 C1 、C2 、C3 优选出 C3 ,即最
佳组合为 A 2 B2C3 ,刺山柑中总黄酮提取的最佳条件
为体积比 70%乙醇 ,超声 60 min ,料液比为 1∶40。
2.3　大孔吸附树脂的预处理和筛选
2.3.1　大孔吸附树脂的筛选
选择了 7种大孔树脂进行筛选 ,树脂的各项物
理指标见表 3。以筛选树脂的刺山柑总黄酮的静态
吸附量 、静态吸附率和解吸率为指标 ,筛选出提取效
果最好的树脂 。
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新　疆　农　业　大　学　学　报 2009年　
表 3　各种大孔树脂的化学及物理性质
Table 3　The chemical and physical character of different type Macroporous resin
树脂 外观 树脂类型 粒径范围(mm) 比表面积(m2/ g) 平均孔径(μm) 孔容(mL/g)
D101 白色颗粒 非极性 0.25 ～ 0.84 500 ～ 550 90～ 100
D1300 淡黄色颗粒 非极性 0.315～ 1.25 550 以上 1.35～ 1.65
X-5 白色颗粒 非极性 0.315～ 1.25 500 ～ 600 1.20～ 1.24
AB-8 白色颗粒 弱极性 0.315～ 1.25 480 ～ 520 130 ～ 140 0.73～ 0.77
H103 棕褐色颗粒 非极性 0.315～ 1.25
D204 淡黄色透明 碱性阴离子 0.315～ 1.25
CAD-40 白色颗粒 非极性 0.315～ 1.25 450 ～ 500 50 ～ 60
2.3.2　大孔吸附树脂的预处理
树脂用 10%～ 15%乙醇浸泡 24 h ,使之充分溶
胀 ,湿法装柱 ,用 95%乙醇匀速通过树脂层 ,洗至流
出液加等量水不变白色浑浊为止;以同样流速洗尽
乙醇 ,用 5%盐酸溶液流洗树脂并浸泡 2 ～ 4 h ,用水
洗至中性;以 2%氢氧化钠流洗树脂并浸泡 2 ～ 4 h ,
水洗至中性 ,备用。
2.4　大孔吸附树脂的静态吸附与洗脱
大孔吸附树脂的静态吸附与洗脱的目的是初步
筛选树脂 ,通过静止状态下 ,大孔吸附树脂对刺山柑
中黄酮的吸附作用 ,并用洗脱剂洗脱黄酮的脱附能
力 ,初步对大孔树脂进行筛选 ,以选择吸附洗脱效果
较好的树脂分离纯化黄酮 。
2.4.1　静态吸附试验
准确量取经处理的 7种树脂各 2.00 mL 于具
塞三角瓶中 ,精密加入黄酮浓度为 414.6 mg/L(黄
酮含量为 4.3%,浓度为 9 641.86 mg/ L)的上柱液
50 mL ,室温下振荡 24 h ,至吸附平衡 ,计算吸附量
和吸附率[ 6] ,考察树脂对提取液中黄酮的吸附效果 。
吸附量 Q(mg/mL)=(C0 -Ce)V A/V
吸附率 A(%)=(C0 -Ce)/C0 ×100%
式中:C0 为起始浓度;Ce 为平衡浓度;V A 为吸附液
体积;V 为湿树脂体积。
2.4.2　洗脱实验
将已处理好的湿树脂 2.00 mL ,经静态饱和吸
附黄酮后滤出 ,吸干表面水分 ,加入 20 mL 70%乙
醇 ,室温下振荡洗脱 24 h ,测定洗脱液中黄酮的浓
度 ,计算洗脱量和洗脱率[ 6] 。
洗脱量 QD (mg/mL)=(CDVD)/V
洗脱率 D(%)=(CDV D)/(QV)×100%
式中:CD 为洗脱浓度;VD 为洗脱液体积;V 为湿树
脂体积。
3　结果与分析
3.1　静态吸附与洗脱
相同静态吸附实验条件下 ,测得各个大孔吸附
树脂对刺山柑提取液中总黄酮的静态吸附结果见
表 4。
表 4　各种吸附剂对黄酮的吸附率和脱附率
Table 4　The absorption and elution rate to flavonoid by different absorption agent
树脂型号 起始浓度(mg/ L)
平衡浓度
(mg/ L)
饱和吸附量
(mg/m L)
洗脱率
(%)
洗脱浓度
(mg/ L)
洗脱量
(mg/m L)
洗脱率
(%)
D101 414.6 152.3 6.56 63.27 117.6 1.18 17.93
D1300 414.6 136.7 6.95 67.03 84.6 0.85 12.17
X-5 414.6 107.0 7.69 74.19 381.0 3.81 59.54
AB-8 414.6 126.8 7.20 69.42 366.4 3.66 50.89
H103 414.6 71.1 8.59 82.85 411.5 4.12 67.90
D204 414.6 111.8 7.57 73.03 39.5 0.40 5.22
CAD-40 414.6 141.5 6.83 65.87 214.9 2.15 31.46
　　结果表明 ,无论静态吸附或脱附实验 , H103 均
明显优于其他各吸附树脂 ,其次 X-5和 AB-8 的吸
附与脱附性能也较好。动态吸附-洗脱实验选择
H103 、X-5和 AB-8作为实验吸附树脂。
3.2　大孔吸附树脂的动态吸附和脱附实验
3.2.1　动态吸附-洗脱实验
根据正交试验优选提取工艺制备样品溶液 。
室温下 ,将约 5 mL 刺山柑提取液以一定的流
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　第 6 期 包晓玮 ,等:正交设计优化大孔吸附树脂提取分离刺山柑中总黄酮的研究
速通过装有 200 mL 左右树脂的φ30 mm×400 mm
的玻璃层析柱 ,首先水洗去除多糖 ,直至流出液无
molish反应后 ,用 15%乙醇洗脱黄酮 ,收集有盐酸-
镁粉反应的所有溶液 ,测定总黄酮的浓度 ,做动态吸
附-脱附曲线。
3.2.2　动态吸附-洗脱曲线
根据刺山柑黄酮浓度测定结果 ,绘制大孔吸附
树脂的动态吸附和洗脱曲线(图 1)。
图 1　大孔吸附树脂动态吸附-洗脱曲线
Fig.1　The curve of absorption and elution of macroporous
resin
通过观察动态吸附-洗脱曲线 ,在 80 min 之前 ,
实验进行水洗取出多糖的过程 ,无黄酮成分 。除净
多糖后 , 用洗脱剂洗脱黄酮 , 刺山柑中总黄酮在
100 min左右分离得率较高 ,含量较多 。对于 3种树
脂比较看来 , H103型大孔吸附树脂的吸附洗脱效
果最佳 ,黄酮回收率最高 ,其总黄酮含量为63.98%。
4　讨 论
刺山柑果实中的化学成分复杂 ,其中黄酮 、鞣质
等黄酮类化合物因分子具有酚羟基 ,故显酸性。一
般黄酮苷元难溶于水 ,易于溶于甲醇 、乙醇 、氯仿 、乙
醚等有机溶剂中 ,因此可以选择乙醇作为溶剂提取
黄酮 。本实验采用超声提取方法 ,它根据超声的空
化作用对细胞膜的破坏帮助黄酮类化合物的释放溶
出 ,超声波使提取液不断振荡 ,有助于溶质的扩散 ,
同时超声的热效应使水温基本保持在 57 ℃,对原料
有水浴的作用。因此超声提取不仅缩短了提取时
间 ,又提高了有效成分的提取率[ 7] 。
大孔树脂是 20世纪 60年代发展起来的一类新
型高分子材料 ,具有良好的吸附性能 ,进入 20世纪
90年代后 ,大孔吸附树脂的应用日趋广泛 ,尤其再
分离纯化中草药活性成分方面显示出极大的优越
性[ 6] 。本研究中 , H103 、X-5 、AB-8三种大孔树脂在
分离黄酮的过程中 ,树脂的吸附-洗脱效果明显高于
其他树脂 ,这与树脂的性质密切相关 。黄酮类物质
具有 2个苯环通过 3个碳原子相互连接而成的系列
化合物 ,其体积较大。对于树脂 AB-8 ,平均孔径高 ,
具有较大的表面积 ,但其为弱极性 ,与溶质分子的极
性不相似 ,限制了黄酮分子的吸附 。树脂 X-5为非
极性 ,表面积高于 AB-8 ,吸附效果相对较好。H103
与其他两种树脂相比较 ,外观有较大的差别 ,其为褐
色不透明颗粒 ,粒径相对均匀 ,预处理沉降效果好;
实验中 ,吸附脱附效果高于其他树脂吸附率和脱
附率 。
参考文献:
[ 1] 　新疆生物土壤沙漠研究所.新疆药用植物志(第一册)[ M] .乌鲁木齐:新疆人民出版社 , 1977.
[ 2] 　耿东升 , 邬建杰 ,梁敬军.刺山柑的化学成分和药理研究[ J] .解放军药学学报 , 2007 , 23(5):369-371.
[ 3] 　敖明章 , 高莹莹 ,余龙江.刺山柑化学成分及其药理活性研究进展[ J] .中草药 , 2007 , 38(3):463-466.
[ 4] 　高莹莹 , 敖明章 ,万军梅 , 等.维药刺山柑醇提物抗炎镇痛作用的实验研究[ J] .中药材 , 2007 , 30(6):702.
[ 5] 　李云秋 , 冯育林 ,杨世林 , 等.刺山柑化学成分的研究[ J] .中草药 , 2007 , 38(4):510-512.
[ 6] 　陈从瑾 , 黄克瀛 ,李娇娟 , 等.大孔吸附树脂分离纯化香椿叶总黄酮的研究[ J] .离子交换与吸附 , 2008 , 24(4):335-344.
[ 7] 　徐任生.天然产物化学[ M] .北京:科学出版社 , 2004.
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