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罐组式逆流提取刺五加叶中抗氧化活性成分工艺研究



全 文 :China Pharmaceuticals
2013年 1月 5日 第 22卷第 1 期
Vol. 22, No. 1, January 5, 2013
工艺,制备工艺稳定、可靠、简便。制备所得芍药苷磷脂复合物为
淡黄色粉末,气微香,易吸湿,反应时尤其要注意环境湿度。一般
来说,磷脂复合物的制备选用介电常数小的有机溶剂芳烃、卤素
衍生物以及环醚等非质子传递溶剂,无水乙醇、丙酮、四氢呋喃、
甲醇、二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、二氧六环等,通过加热、搅拌、回
流、超声等方法制得复合物 [ 6 ]。由于二氧六环 ICH 分类中属于二
类溶剂,毒性大,此外二氧六环沸点高,不易完全去除导致残留在
复合物中;四氢呋喃刺激性大,闪点低,易燃,考虑实验室与实验
工作人员的安全性问题,故不予选择。
本试验以紫外红外光谱、红外光谱对新合成的复合物进行结
构表征。芍药苷结构中的官能团与大豆磷脂中的某些部分发生了
相互作用,形成了新的复合物;而双键结构以及电子共轭系统并
没有发生很大的迁移以及变化,发色团的结构未发生改变。此外,
本研究曾尝试采用差示扫描量热法(DSC)与 X -射线衍射实验
来表征复合物,由于芍药苷是无定形粉末,在升温过程中,发生的
物理或者化学因素并未引起明显的热熵值的变化,芍药苷 DSC
实验没有吸热与放热峰;X -射线衍射实验。研究物质的晶形以
及不同晶形的转化,芍药苷与其磷脂复合物亦显示无定形特征
峰,故采用紫外与红外光谱分析表征新的复合物形成。
复合物改善了芍药苷的溶解性能,提高其脂溶性。水溶性好,
生物膜渗透性能差是芍药苷口服生物利用度低的重要原因之一,
据报道,磷脂复合物能增加药物在动物体内的生物利用度 [7 - 10 ]。
本试验制备的磷脂复合物有望成为改善其生物利用度的新制剂,
结合芍药苷的临床应用现状,需进一步研究其在动物体内的药代
动力学,以及药效与毒理学。
作者简介:朱延焱,硕士研究生,主要从事药动学以及临床药
学研究工作 ,(电话)0578 - 2681490(电子信箱 )zhuyanyan304@
sina. com;黄绳武,教授,硕士研究生导师,本文通讯作者,(电话)
0571 - 86613645(电子信箱)hsw55g@ 163. com。
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(收稿日期:2012 - 05 - 14 )
·制剂技术·
Preparation Technology
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罐组式逆流提取刺五加叶中抗氧化活性成分工艺研究
宗永辉 1,徐照辉 2
(1. 浙江省人民医院,浙江 杭州 310014; 2. 浙江中医药大学,浙江 杭州 310053)
摘要:目的 研究罐组式逆流提取刺五加叶中抗氧化活性成分的工艺。方法 采用正交试验设计,以总黄酮、总酚含量及 DPPH 自由基
(DPPH·)清除率的全概率值为评价指标,考察固液比、提取时间和提取温度对提取工艺的影响。结果 最佳提取工艺条件为固液比为
1 ∶ 16,提取时间为 30 min,提取温度为 80 ℃ 。结论 罐组式逆流提取刺五加叶中抗氧化活性成分具有提取率高、节省溶剂用量等优点,
具有较好的应用前景。
关键词:刺五加叶;罐组式逆流提取;抗氧化;正交试验
中图分类号:TQ461;R282. 71 文献标识码:A 文章编号:1006 - 4931 ( 2013 )01 - 0026 - 03
Technology Study on M ulti - Stage Counter cur r ent Extr action of Antioxidation
Active Components fr om Acanthopanax Senticosus
Zong Yonghui1, Xu Zhaohui2
( 1. Zhejiang Provincial Peoples Hospital, Hangzhou, Zhejiang, China 310014;
2. Zhejiang Chinese Medicine University, Hangzhou, Zhejiang, China 310053 )
Abstr act: Objective To study the technology of multi - stage countercurrent extraction of antioxidation active components from Acan-
thopanax senticosus. M ethods The orthogonal design method was used with the polyphenol, flavonoids content and the whole probability
value of the clearance rate of DPPH radicals as the evaluation indexes for investigating the influence of the ratio of solid to solution ,
extracting time and extracting temperature on the extraction technology. Results The optimum condition was as follows,the ratio of solid
to solution was 1 ∶ 16 with the extraction time of 30 min and the extracting temperature of 80 ℃ . Conclusion The multi - stage coun-
tercurrent extraction of antioxidation active components from Acanthopanax senticosus has the advantages of high extraction rate and sav-
ing solvent dosage with good application prospect.
Key words: Acanthopanax senticosus; multi - stage countercurrent extraction; antioxidation; orthogonal test
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China Pharmaceuticals
2013年 1月 5日 第 22卷第 1期
Vol. 22, No. 1, January 5, 2013
刺五加叶为五加科五加属刺五加 Acanthopanax senticosus
Harms 的干燥叶,主要分布于中国东北、韩国、日本的北海道和俄
罗斯的远东等地区,《本草纲目》称之为“上品”,能“补中益气,坚
筋骨强意志,久服轻身耐老”。其根、茎、叶、花和果实均可入药,其
性温,味苦、微辛,无毒,具有补肾健脾、益智安神等功效。目前人
们对刺五加的需求量日益增加,但野生的刺五加资源已经濒临灭
绝。刺五加的各部位均含有黄酮类化合物,其中以叶中含量最高。
研究表明,芦丁、金丝桃苷、槲皮素等黄酮类化合物是刺五加中的
活性成分 [1 - 3 ]。鉴于刺五加叶也具有较高的药用价值,将其开发
利用,有利于保护药用刺五加资源。目前关于刺五加叶中抗氧化
活性成分的提取工艺研究尚未见报道。本试验采用正交试验设
计,以总黄酮、总酚含量及 DPPH 自由基 (DPPH· )清除率为指
标,通过全概率值统计分析,考察固液比、提取时间和提取温度对
提取工艺的影响,确定罐组式逆流提取刺五加叶中抗氧化活性成
分的最佳提取工艺条件,为进一步刺五加叶抗氧化活性成分的临
床应用和新药开发提供依据。
1 仪器与试药
BS224S 型精密电子天平 (北京赛多利斯仪器系统有限公
司 ) ;TU - 1900 型双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪
器有限公司);ZHWY - 200B 型恒温震荡器 (上海智城分析仪有限
公司 ) ;R - 201 型旋转蒸发仪 (上海申顺科技仪器公司 ) 。DPPH·
(美国 Sigma 公司,批号为 S44112 - 089);芦丁标准品(中国药品
生物制品检定所,批号为 100080 - 20030);没食子酸标准品(中
国药品生物制品检定所,批号为 110831 - 200302);刺五加叶药
材(浙江中医药大学中药饮片厂),经陈孔荣副教授鉴定为刺五
加叶 Acanthopanax senticosus Harms 的干燥叶;其余试剂均为分析
纯。
2 方法与结果
2. 1 总黄酮的测定
线性关系考察:精密称取干燥恒重的芦丁对照品 20. 0 mg,
加 60%乙醇溶解定容于 25 mL 容量瓶,得质量浓度为 0. 80 g / L
对照品溶液,备用。精密吸取对照品溶液 0. 5,1. 0,2. 0,3. 0,4. 0,
5. 0 mL,分别置 25 mL 容量瓶中,加入 5% NaNO2 1. 0 mL,摇匀,
放置 6 min 后加入 10% Al (NO3 ) 3 1. 0 mL,摇匀,放置 6 min 后加
入 10% NaOH 10 mL,再加 60%乙醇稀释至 25 mL,混匀,静置 15
min,于 510 nm 波长处,同行试剂空白,测定吸光度 [4 ],以吸光度
值为横坐标、芦丁质量浓度为纵坐标绘制标准曲线,得回归方程
Y = 5. 572 X - 50. 35( r = 0. 999 8)。结果表明 ,芦丁质量浓度在
0. 4 ~ 4. 0 g / L 范围内与吸光度呈良好线性关系。
样品含量测定:取提取液适量,依法操作,测定吸光度,根据
回归方程计算样品中总黄酮的含量,并计算总黄酮提取率。
2. 2 总酚的测定
线性关系考察:精密称取 5. 2 mg 干燥没食子酸对照品,用蒸
馏水溶解,定容至 50 mL 量瓶中,配成 164 μg / mL 对照品溶液。
精密吸取 0,0. 5,1. 0,2. 0,3. 0,4. 0,5. 0,6. 0 mL 没食子酸对照品
溶液分别定容于 10 mL 量瓶内。从各溶液中吸取 1 mL 加入 25 mL
量瓶内,加 10 mL 蒸馏水,摇匀,再加 1 mL 福林酚试剂,充分摇匀
30 s,放置约 8 min 后,加入 10% Na2CO3 溶液 4 mL,混匀,加水定
容,再混匀,然后在 70 ℃下避光放置反应 10 min。以试剂空白为
参比 ,于 765 nm 波长处测定吸光值 [ 5 ] 。以吸光值为横坐标 、质
量浓度为纵坐标绘制标准曲线 ,得回归方程 Y = 1 765 X +
50. 35( r = 0. 999 2)。结果表明 ,没食子酸质量浓度在 0. 082 ~
0. 984 g / L 范围内与吸光度呈良好线性关系。
样品含量测定:精密吸取提取液 0. 3 mL,依法操作,测定吸
光度,根据回归方程计算样品中总多酚的量,并计算总酚提取率。
2. 3 DPPH·清除率的测定
取适量浓度的提取液 0. 5 mL,加入 0. 13 mmol / L DPPH·乙醇
溶液 0. 5 mL,快速混匀,加 60%乙醇 4. 0 mL,混匀,静置 15 min 后
于 517 nm波长处测定该溶液的吸光度。清除率 [6 ] = [DPPH· ] t = 0 -
[DPPH· ] t = 15 / [DPPH· ] t = 0 × 100% 。其中 [DPPH· ] t = 0表示 0 时
刻体系的吸光度,[DPPH· ] t = 15表示 15 min 时体系的吸光度。
2. 4 罐组式逆流提取正交试验设计
每罐称取药材 5. 0 g,由 3 个 250 mL 圆底烧瓶按图 1 所示的
逆流提取工艺模型进行试验。因素和水平安排见表 1。选用 L9 ( 34 )
正交试验设计表,以总黄酮、总酚含量及 DPPH·清除率的全概率
值为检测指标。总酚含量、最大总酚含量分别记为 A, Amax;总黄酮
含量、最大总黄酮含量分别记为 B, Bmax;DPPH·清除率、最大清
除率分别记为 C, Cmax。全概率值 = ( A / Amax + B / Bmax + C / Cmax) /
3 × 100% 。采用 SPSS 13. 0 软件对全概率值进行方差分析,结果
见表 2 和表 3。由表 2 直观分析结果可知,各因素水平对结果影
响的强弱顺序是 :A3 > A2 > A1,B3 > B2 > B1,C3 > C2 > C1,其影响
顺序是 C > A > B。由表 3 方差分析结果可知,固液比(A)和提取
温度(C)具有显著性影响( P < 0. 05),而提取时间(B)无显著性
影响( P > 0. 05)。因此,根据方差结果和实际操作,确定其最佳工
艺条件为 A3B1C3,即固液比为 1 ∶ 16,提取时间为 30 min,提取温
度为 80 ℃ 。
2. 5 工艺验证试验
为考察上述提取工艺的稳定性,按最佳提取工艺进行验证性
试验,结果如表 4 所示,各检测指标 RSD 均小于 3. 0% 。证明该工
艺稳定,重现性好。
2. 6 罐组式逆流提取与超声提取的比较
参考文献 [7 ]最佳提取工艺,结合本试验的前期研究,取 5. 0 g
药材 ,加 20 倍量 50% 乙醇溶液,超声提取 1. 5 h,提取 2 次。过
滤,定容,取样测定刺五加叶总黄酮、总酚含量和 DPPH·清除率。
罐组式逆流提取与常规超声提取的比较结果见表 5。可知,逆流
图 1 罐组式逆流提取过程示意图




药渣
第 1 次提取
第 2 次提取
第 3 次提取
药液 A2
药液 A3
溶剂





药渣





药渣
药液 B2
药液 B3
溶剂
药液 C2,循环
药液 C3,循环
溶剂
溶剂
溶剂

A1,
储存
B1,
储存
C1,
储存坭 坭 坭
C B A
注:A 为固液比,B 为提取时间,C 为提取温度。
表 1 因素与水平
水平
1
2
3
因素 A(g / mL)
8
12
16
因素 B(min)
30
45
60
因素 C(℃ )
60
70
80
·制剂技术·
Preparation Technology
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China Pharmaceuticals
2013年 1月 5日 第 22卷第 1 期
Vol. 22, No. 1, January 5, 2013
表 2 正交试验结果
试验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
K1
K2
K3
R
A
1
1
1
2
2
2
3
3
3
261. 3
278. 2
281. 6
20. 3
B
1
2
3
1
2
3
1
2
3
270. 7
276. 5
273. 9
5. 8
C
1
2
3
2
3
1
3
1
2
260. 9
270. 0
290. 2
29. 3
2. 1
2. 2
2. 3
2. 2
2. 4
2. 2
2. 4
2. 2
2. 3
3. 2
3. 8
4. 1
4. 0
4. 4
4. 0
4. 5
4. 1
4. 2
82. 7
81. 3
86. 0
81. 6
91. 8
82. 3
90. 0
83. 3
84. 7
81. 7
87. 6
92. 0
89. 9
99. 0
89. 4
99. 2
88. 8
92. 5
表 3 全概率值的方差分析
批号
1
2
3
RSD(% )
总黄酮
4. 6
4. 7
4. 7
1. 24
总酚
2. 4
2. 5
2. 4
2. 37
DPPH·清除率
90. 6
89. 3
90. 0
0. 72
表 4 最佳工艺验证结果(% )
提取方法
超声提取法
逆流提取法
总黄酮(% )
4. 65
4. 64
总酚(% )
2. 41
2. 42
DPPH·清除率(% )
90. 58
89. 97
提取时间(h)
3. 0
0. 5
溶剂用量(g / mL)
40
16
表 5 不同提取方法间提取效果的比较
总酚
(% )
DPPH·
清除率(% )
全概
率值
因素 总黄酮
(% )
方差来源
固液比
提取时间
提取温度
误差
离差平方和
78. 5
5. 5
150. 2
3. 5
自由度
2
2
2
2
均方
39. 2
2. 7
75. 1
1. 8
F 值
22. 3
1. 6
42. 7
P 值
< 0. 05
> 0. 05
< 0. 05
提取工艺与常规回流提取工艺相比,其总黄酮、总酚提取率相当,
提取物 DPPH·清除率亦相当,但逆流提取工艺的溶剂消耗量明
显下降,其溶剂消耗量仅为常规超声提取工艺的 2 / 5;提取时间
也大大缩短,其逆流提取时间仅为超声提取工艺的 1 / 6,生产效
率大幅度提高。由此可见,逆流提取工艺具有效果佳、节省溶剂、
节约成本、降低后续浓缩能耗、缩短提取时间等优点。
3 讨论
自由基是生物体生化反应的普遍介质,在正常生理情况下,
活性氧的产生与清除可维持在一个有利无害的极低水平,但其在
衰老、应激、疾病的情况下对机体就产生不利的影响。现代研究表
明,许多疾病如动脉粥样硬化、中风、肝硬化、癌症、关节炎、白内
障以及人体衰老等过程都与自由基的作用有关 [ 8 ]。
DPPH·是一种人工合成的稳定自由基,能与多种结合体发
生反应 ,用于表
征各种抗氧化物
的自由基清除能
力 。由于该分析
方法测定简便 、
快速、灵敏、重现
性好,被广泛用于清除自由基物质性质的研究与天然抗氧化剂的
筛选 [9 ]。因此,本试验采用化学和药效相结合的方法,通过测定提
取液中总黄酮、总酚含量以及DPPH·清除率,综合评价提取工艺
的优劣,使之更具科学性,避免了传统以单一指标进行提取工艺
优化的片面性和矛盾性。
目前,刺五加叶中黄酮类成分的提取方法有回流提取法、浸
提法、超声提取等 [ 7 ],但存在着提取率低、提取时间长、溶剂用量
大、后续工作能耗大等缺点,不利于刺五加叶资源的开发。罐组式
逆流提取技术是近十年来发展起来的新技术,主要利用了固液
(药材与溶剂)两相中有效成分的浓度梯度差 [10 ],逐级将药材中
有效成分扩散至起始浓度较低的提取溶剂中,达到最大限度转移
药材中有效成分的目的。与传统生产技术相比,罐组式逆流提取
技术能大大减少溶剂用量,提高提取率,降低能耗 [11 - 13 ]。研究表
明,该提取技术确保了各提取单元的药材与溶剂始终保持较大的
有效成分浓度差,可大大增加提取推动力,加快提取速率,提高最
终溶剂有效成分的浓度,降低后续浓缩能耗。
本试验研究亦发现,采用罐组式逆流提取刺五加叶中抗氧化
活性成分,其溶剂用量为 16 g / mL,仅为传统的超声提取工艺的
2 / 5,且提取时间仅为超声提取工艺的 1 / 6,而所得的提取液中总
黄酮、总酚含量以及 DPPH·清除率与传统的回流提取工艺的提
取效果相当。由此可见,罐组式逆流提取技术操作相对简便,提取
时间少,电力能源消耗较少,能更好的提高生产效率,值得在中药
生产中推广。
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(收稿日期:2012 - 04 - 01 )
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