全 文 :2014 年 6 月 第 16 卷 第 6 期 中国现代中药 Modern Chinese Medicine Jun. 2014 Vol. 16 No. 6
中药工业
△ [基金项目] 重庆市教委科学技术研究项目(KJ111803)
* [通信作者] 黄静,教授,研究方向:天然药物活性与 NMR模式识别;E-mail:txyscu@ 163. com
野葛葛粉与总黄酮连续提取工艺研究
△
谭小燕1,王毅1,2,贾晗1,王立青1,林中翔1,黄静3*
(1. 重庆三峡医药高等专科学校,重庆 万州 404000;
2. 西南交通大学,四川 成都 610031;3. 四川大学华西药学院,四川 成都 610041)
[摘要] 目的:获得连续提取野葛葛粉和总黄酮的生产工艺。方法:测定野葛提取葛粉前后总黄酮含量变化,
为获得提取葛粉后残渣再提取总黄酮的理论依据;采用正交试验优化总黄酮的提取工艺,最后确定整个连续提取工
艺并进行中试生产验证。结果:野葛提取葛粉后残渣中总黄酮残留量近半,值得进一步提取总黄酮。总黄酮的提取
工艺条件经优化后确定为 8 倍量的 80%乙醇为溶剂,回流提取 1. 5 h,连续提取 3 次。结论:工艺经中试生产验证,
稳定可行,但需进一步优化。
[关键词] 野葛;葛粉;总黄酮;正交设计;连续提取工艺
Study on Continuous Extraction Technology of Starch and Total Flavonoids from
Pueraria lobata(Willd. )Ohwi
TAN Xiaoyan1,WANG Yi1,2,JIA Han1,WANG Liqing1,LIN Zhongxiang1,HUANG Jing3*
(1. Chongqing Three Gorges Medical College,Chongqing 404000,China;
2. Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China;
3. West China School of Pharmacy,Sichuan University,Chengdu 610041,China)
[Abstract] Objective: To obtain a continuous extraction technology of starch and total
flavonoids. Methods:First,detecting the total flavonoids content changes before and after starch extracted
from P. lobata. To obtain theoretical basis for re-extract residue after extraction starch. Then,use orthogonal
test to optimize the extraction process of total flavonoids. Finally,determine the entire extraction process and
conduct continuous pilot production authentication. Results:The total flavonoids content nearly 50% in
residue,it is worth to further extract. Optimized extraction conditions of total flavonoids is 8 times solvent of
80% alcohol, reflux extraction 1. 5 hours, repeated 2 times. Conclusion:The production process was
enlarged validated,stability feasible,but need further optimization.
[Key words] Pueraria lobata(Willd.)Ohwi;Starch;Total Flavonoids;Orthogonal test;Continuous
extraction technology
doi:10. 13313 / j. issn. 1673-4890. 2014. 06. 012
野葛 Pueraria lobata(Willd. )Ohwi为豆科葛属植
物,其干燥块根入药[1]。野葛根富含人体必需的 13
种氨基酸和铁、钙、硒、锌、锗等微量元素[2],还
含有丰富的黄酮类物质[3]。野葛根既是传统的中药,
又是很好的保健食品,葛根淀粉畅销国内外[4-6],以
葛根或者有效成分入药的药品也日渐增多,资源市
场需求量大。渝东北山区野葛分布广泛,资源极丰
富,然而该地区目前没有对野葛作任何开发利
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用[7-8]。若能综合开发利用野葛将对山区人民脱贫致
富产生重要意义。然而,目前国内主要对野葛根的
加工局限在只提取葛粉或总黄酮[9-11],葛粉主要用
于开发一些保健食品,黄酮类有效成分主要用于成
药的生产和粗提取物的出口。对野葛的葛粉和黄酮
类成分进行综合连续提取放大的工艺却鲜有报道。
本研究首先测定野葛提取葛粉前后总黄酮的含量变
化,以确定提取葛粉后是否还有继续提取黄酮类成
分的必要,然后对总黄酮的提取工艺进行优化,最
终确定从野葛中连续提取葛粉与总黄酮的工艺,并
放大中试生产。
1 仪器与材料
1. 1 仪器
METTLER TOLEDO PL1501-S 电子秤 [梅特勒 -
托利多仪器(上海)有限公司],DHG-9140A 型电热
恒温鼓风干燥箱(上海一恒科技有限公司),HX-
500A型高速中药粉碎机(浙江省永康市溪岸五金药
具厂),200 型多功能提取罐(长沙药用机械厂),
LD25-2 低速自动离心机、U-2800 分光光度计
(UV2300)、特殊减压抽滤装置(四川大学华西药学
院天然药物系自主设计)。
1. 2 材料
95%乙醇(分析纯),葛根素对照品(中国食品
药品检定研究院,批号:110753-200912)。
野葛采自渝东北开县谭家乡山区。于 2011 年 8
月、12 月,2012 年 1 月、4 月的每月 9 日(或前后 2
日)选取生长年限一致、粗细相近的野葛根采挖,然
后洗净泥沙,切成 2 ~ 3 mm薄片,自然干燥。
2 方法与结果
作者通过前期对渝东北山区野葛葛粉和总黄酮
含量动态变化测定,已知该地区野葛的葛粉含量在
8. 9% ~25. 3%,总黄酮含量约 2% ~9%,并建立了
总黄酮含量测定的方法[12]。为了解野葛提取葛粉后
残渣是否有再提取利用的必要,须先搞清楚样本提
取葛粉前后总黄酮含量的变化。
2. 1 野葛提取葛粉前后总黄酮含量变化测定
前期对渝东北山区野葛葛粉和总黄酮含量动态变
化研究中,已建立的总黄酮含量测定标准曲线线性回
归方程为 Y =74. 288X +0. 009 1,r =0. 999 5[12]。本次
选择了 4、8、12 月的野葛样本,各称取 1 kg,用锤
子压扁成细丝而不成粉(防止粉碎成粉末后水沉降葛
粉时粉末混在其中),加入 8 倍量水浸泡 1 h,洗涤,
过滤,连续重复洗涤滤渣 3 次,得滤渣,将滤渣
45 ℃恒温烘烤 6 h 后得干燥滤渣。各精密称取残渣
2 g,按照之前研究的方法测定 4、8、12 月份采集野
葛总黄酮的含量。
野葛提取葛粉前后总黄酮含量见表 1。根据测
量数据显示,无论提取葛粉前总黄酮含量多高,提
取葛粉后残渣中总黄酮含量只减少约 50%,表明残
渣中还含有大量黄酮类化合物,有必要对残渣中的
黄酮类成分再提取利用,而目前一些葛粉加工企业
只提取葛粉,丢掉残渣,实属浪费资源。
表 1 野葛提取葛粉前后总黄酮含量
样本采集时间 /年-月
总黄酮质量分数 /%
提取葛粉前 提取葛粉后
2011-08 6. 31 2. 86
2011-12 11. 60 7. 67
2012-04 2. 13 0. 98
2. 2 野葛总黄酮提取工艺优化
2. 2. 1 平行试验考察总黄酮提取方式 将 1 月份采集
的野葛样本粉碎成粉末,分别精密称取 2 g 置 250
mL圆底烧瓶中,共 3 份,各加 70%乙醇 100 mL,
第 1 份采取恒温 80 ℃回流 0. 5 h,第 2 份采取超声
0. 5 h,第 3 份采取温浸 1 h,再过滤得滤液,每份
再重复提取 2 次后,分别合并滤液,将滤液浓缩至
干,真空干燥后称量,计算提取率。结果回流提取
率为 11. 6%,超声提取率为 9. 5%,温浸提取率为
9. 0%。因此总黄酮提取方式选择提取率最高的回流
提取。
2. 2. 2 正交试验优化总黄酮提取工艺 采用 L9(3
4)
正交表进行试验,以野葛总黄酮提取率为指标,考
察溶剂乙醇的浓度(A)、提取时间(B)、提取溶剂
用量(C)3 种因素对提取结果的影响,因素水平见
表 2。
表 2 葛根总黄酮提取正交试验因素水平表
水平 A乙醇浓度 /% B提取时间 /h C溶剂用量 /倍
1 70 0. 5 5
2 80 1. 5 8
3 90 3 12
据文献报道[13],条件一定时,温度越高总黄酮
提取率越高,但到达 70 ℃之后变化不明显。常压下
溶剂系统在 70 ~ 80 ℃ 沸腾,故本实验温度选择
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80 ℃,回流提取,其他参照表 2 安排试验,每次实
验重复 3 次,将所得提取液按照上述方法测定总黄
酮含量,计算总黄酮提取率,结果见表 3,方差分
析见表 4。
表 3 葛根总黄酮提取正交试验
编号 A B C D(误差) 总黄酮提取率 /%
1 1 1 1 1 10. 3
2 1 2 2 2 11. 2
3 1 3 3 3 10. 6
4 2 1 2 3 11. 5
5 2 2 3 1 11. 6
6 2 3 1 2 11. 3
7 3 1 3 2 10. 5
8 3 2 1 3 11. 1
9 3 3 2 1 10. 9
K1 10. 70 10. 76 10. 90
K2 11. 46 11. 30 11. 20
K3 10. 83 10. 93 10. 90
R 0. 76 0. 54 0. 30
表 4 葛根总黄酮提取方差分析
因素 偏差平方和 n 均方 F P
A 1. 00 2 0. 50 37. 75 0. 026
B 0. 44 2 0. 22 16. 75 0. 056
C 0. 18 2 0. 09 6. 75 0. 129
误差 0. 04 2 0. 02
总和 1. 66 8
注:F0. 05(2,2)= 19. 0
根据表 3 的正交试验结果直观分析发现,对总
黄酮提取率的影响顺序是 A > B > C,表 4 方差分析
可知因素 A(乙醇浓度)对总黄酮的提取率影响具有
统计学意义,是主要影响因素。因此,确定最佳组
合工艺为 A2B2C2,即 8 倍量的 80%乙醇为溶剂,回
流提取 1. 5 h,为提取总黄酮的最佳工艺条件。按此
条件进行 3 次重复验证实验,得其提取率为
11. 78%、11. 72%、11. 75%,与正交试验 5 号结果
相近,重现性良好,工艺稳定可行。
2. 3 野葛葛粉和总黄酮连续提取工艺确定
根据文献报道[14-16]、民间经验总结与 2. 2. 2 实
验工艺的优化,通过中试放大验证,最终确定了连
续提取工艺流程。首先将采挖的新鲜野葛由传送带
送至清洗池清洗泥沙(废水需经沉降处理后循环使
用),再将洗净的野葛传至粉碎机粉碎,再进入磨浆
机加 2 倍量清水磨浆,浆液直接通过筛分机(80 ~
100 目筛)过滤,浆液进入沉降池沉降,完全沉降
后,放出上层水液,再用 2 倍体积清水搅匀,再沉
降,漂洗 3 次后,得葛粉沉淀,将葛粉取出晒干或
60 ℃烘干即可;过滤后的滤渣进入恒温 45 ℃干燥
房干燥 6 h,再加入到多功能提取罐,加 8 倍量 80%
乙醇回流提取 1. 5 h,连续提取 3 次,浓缩提取液得
总黄酮浸膏,真空干燥得野葛总黄酮粉末。
3 讨论
提取葛粉后残渣中总黄酮含量只减少约 50%,
表明残渣中还含有大量黄酮类化合物,有必要对残
渣中的黄酮类成分再提取利用。提取葛粉前后总黄
酮含量减少部分应存在于提取的葛粉中,证明葛粉
中确实含有丰富的黄酮类化合物,具有相应的保健
作用,与市场产品宣传相符。
通过采用正交试验设计法对总黄酮的提取工艺
进行了优化,获得了提取葛根中总黄酮的最优提取
工艺,并进行了重复验证和中试放大,结果较为满
意。但对于葛粉的提取基本采用传统工业提取葛根
淀粉工艺,与传统红薯淀粉、土豆淀粉的提取相似,
此工艺生产运用历史悠久,故未做该工艺考察。
综合连续提取葛粉和总黄酮工艺首次在渝东北
地区提出并实施,此工艺简单,易于在山区资源地
带建小工厂用于生产,实用性强,能最大限度开发
利用当地野葛资源,推动当地中药材产业发展,带
领山区农民致富。但目前仍存在一些问题需解决,
例如:在大量提取葛粉部分如何处理废水;野葛药
材采收时间只有 5 个月,如何统筹安排全年生产;
如何做到可持续利用野葛资源等。
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