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金樱根总皂苷提取和纯化工艺研究



全 文 :志,2006,37(7) :467-470.
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金樱根总皂苷提取和纯化工艺研究
陈钰妍, 李 斌, 李顺祥* , 邹 茜
(湖南中医药大学药学院,湖南 长沙 410208)
收稿日期:2012-09-06
基金项目:湖南省教育厅课题 (11C0957) ,湖南中医药大学青年基金 (48010101-13) ,湖南省高校科研创新团队基金资助 (湘教通
[2010]212 号) ,湖南省教育厅中药学重点学科 (2011)和湖南中医药大学十二五校级重点学科药物分析学 (2012)资助。
作者简介:陈钰妍 (1988—) ,女,硕士生,从事中药化学研究。E-mail:52875040@ qq. com
* 通信作者:李顺祥 (1964—) ,教授,博士生导师,从事中药化学与资源研究。E-mail:lishunxg@ yahoo. com. cn
摘要:目的 优选金樱根总皂苷的最佳提取工艺并用大孔吸附树脂进行纯化。方法 以齐墩果酸为对照品,利用紫外
可见分光光度法测定金樱根中总皂苷含量,利用单因素结论,考察提取时间、料液比、乙醇的体积分数 3 个因素,设
计正交试验;从静态和动态吸附解吸的性能参数来评价各型号大孔吸附树脂对金樱根总皂苷的纯化效能。结果 各因
素对总皂苷提取率的影响程度依次为:固液比 >回流时间 >乙醇浓度;最佳提取条件为:10 倍量的 70%乙醇回流提
取 2 次,每次 1 h;NKA-9 型大孔吸附树脂对金樱根总皂苷纯化效果最好,总皂苷纯度由 36. 8%上升到 62. 9%,洗脱
率可达 87. 8%。结论 该法简易可行,效果较佳。
关键词:金樱根;总皂苷;提取工艺;大孔吸附树脂;纯化工艺
中图分类号:R284. 2 文献标志码:B 文章编号:1001-1528(2013)05-1095-04
doi:10. 3969 / j. issn. 1001-1528. 2013. 05. 059
金樱根别名金樱蔃、脱骨丹等[1],为蔷薇科蔷薇属植
物金樱子 Rosa Laevifgata Michx. 的根或根皮,性味酸涩平,
主要分布于江苏、安徽、湖南等地,有固精、涩肠、止带
的作用,主治遗精、久泻、带下等症[2]。现代药理学研究
表明,其具有抑菌、抗炎、耐缺氧、保肝作用[3-6]。金樱根
含多种皂苷成分[7]。本实验拟采用紫外可见分光光度法,
以齐墩果酸为对照品,筛选金樱根总皂苷的最佳提取方法
和大孔吸附树脂纯化方法及其工艺参数,为其系列开发提
供实验依据,旨在获得环保低毒,成本低,得率和精度较
高的金樱根总皂苷的提取和纯化工艺。
1 实验材料
1. 1 仪器 紫外可见分光光度计 UV1800 (岛津国际贸易
(上海)有限公司) ;HHW21-420 型恒温水浴锅 (天津市
泰斯特仪器有限公司) ;AR124CN 型电子分析天平 (奥豪
斯 (上海)仪器有限公司) ;FZ-102 型植物粉碎机 (天津
市泰斯特仪器有限公司) ;SHY-2S 型旋转水浴恒温振荡器
(金坛市大地自动化仪器厂) ;HL-2N型数显恒流泵 (上海
沪西分析仪器有限公司) ;BS-16 型自动部分收集器 (上海
沪西分析仪器有限公司)。
1. 2 药材与试剂 齐墩果酸对照品 (中国食品药品检定研
究院提供,批号 100700) ;药材采自湖南岳阳,经湖南中
医药大学中药资源教研室王智老师鉴定为蔷薇科蔷薇属植
物金樱子 Rosa Laevigata Michx. 的根;D101 型大孔吸附树
脂,HPD100 型大孔吸附树脂,NKA-9 型大孔吸附树脂,
DM130 型大孔吸附树脂,AB-8 型大孔吸附树脂 (安徽三星
树脂科技有限公司) ;香草醛 (北京市庆盛达化工技术有
限公司) ,水为蒸馏水,其他试剂均为分析纯。
2 方法与结果
2. 1 对照品溶液的制备 精密称取减压干燥至恒定质量的
齐墩果酸对照品 5. 0 mg,置于 25 mL 量瓶中,加甲醇溶解
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并稀释至刻度,摇匀,即得 (每 1 mL 中含齐墩果酸
200 μg)。
2. 2 线性范围考察 精密量取对照品溶液 0. 2,0. 4,0. 6,
0. 8,1. 0,1. 2 mL分别置于具塞试管中,挥干甲醇。精密
加入临时配置的 0. 2 mL 5%香草醛—冰醋酸溶液和3 mL
60%浓硫酸,摇匀,于 60 ℃水浴下加热 15 min,立即取
出,冰浴 15 min,加入冰醋酸5 mL,摇匀。以随行试剂作
空白参比,在 200 ~ 700 nm范围内扫描波长,在 550 nm处
有最大吸收。将上述溶液分别在 550 nm 波长处测定吸光
度[8-9]。以吸光度 A 为纵坐标,对照品质量浓度 C
(μg /mL)为横坐标,绘制标准曲线,得回归方程为:Y =
0. 043 6X + 0. 105 8,r = 0. 998 5。结果在 40 ~ 240 μg /mL
范围内呈良好的线性关系。
2. 3 总皂苷提取工艺参数的优选
2. 3. 1 提取时间的考察 为考察提取时间对金樱根总皂苷
提取工艺的影响,本试验设置 5 个不同的提取时间,依次
为 0. 5、1. 0、1. 5、2. 0、2. 5 h。分别精密称定 1 g (20 目)
金樱根药材,采用乙醇回流法提取,在乙醇体积分数为
70%、固液比为 1 ∶ 10、提取次数为 2 次的条件下,平行三
次。结果总皂苷的质量分数依次为 33. 30、47. 67、37. 50、
35. 04、35. 96 mg /g,表明提取时间为 1. 0 h 时所得金樱根
总皂苷的含量最高,故提取时间以 1. 0 h较好。
2. 3. 2 提取次数的考察 为考察提取次数对金樱根总皂苷
提取工艺的影响,本试验设置 3 个不同的提取次数,依次
为 1 次,2 次,3 次。分别精密称定 1g (20 目)金樱根药
材,采用乙醇回流法提取,在乙醇体积分数为 70%、固液
比为 1 ∶ 10、每次提取时间为 1h 的条件下,平行 3 次。结
果总皂苷的含量依次为 32. 61、1. 98、0. 45 mg /g,因前两
次提取出总量的 98. 72%,故提取次数以 2 次较好。
2. 3. 3 乙醇体积分数的考察 为考察乙醇浓度对金樱根总
皂苷提取工艺的影响,本试验设置 5 个不同的乙醇浓度,
依次为 50%、60%、70%、80%、90%。分别精密称定 1g
(20 目)金樱根药材,采用乙醇回流法提取,在固液比为
1 ∶ 10、提取次数为 2 次、每次提取时间为 1 h 的条件下,
平行 3 次。结果总皂苷的质量分数依次为 40. 96、44. 51、
47. 06、38. 93、36. 44 mg /g,表明 70%乙醇浓度时所得金
樱根总皂苷的含量最高,故乙醇体积分数以 70%较好。
2. 3. 4 固液比的考察 为考察固液比对金樱根总皂苷提
取工艺的影响,本试验设置 5 个不同的固液比,依次为
1 ∶ 6、1 ∶ 8、1 ∶ 10、1 ∶ 12、1 ∶ 14。分别精密称定 1 g (20
目)金樱根药材,采用乙醇回流法提取,在乙醇体积分数
为 70%,提取次数为 2 次、每次提取时间为 1 h的条件下,
平行 3 次。结果总皂苷质量分数依次为 25. 61、32. 84、
47. 73、34. 60、26. 85 mg /g,表明固液比为 1 ∶ 10 时所得金
樱根总皂苷的质量分数最高,故固液比以 1 ∶ 10 较好。
2. 3. 5 正交试验设计 根据单因素结果,选择对影响乙醇
回流提取金樱根总皂苷的三个主要因素:回流时间、固液
比和乙醇浓度的三个水平为考察对象,以金樱根总皂苷的
含量为考察指标设计正交试验。分别精密称定金樱根药材
粉末 (20 目)1 g,按照表 1 进行正交试验,提取次数均为
2 次。各因素水平见表 1。
表 1 实验因素水平
因素水平 回流时间 A /h 固液比 B /倍 乙醇 C /%
1 0. 5 8 60
2 1 10 70
3 1. 5 12 80
2. 3. 6 正交试验结果及数据分析 正交试验结果见表 2,
对正交实验的结果进行方差分析,结果见表 3。
表 2 正交实验
实验号 A B C D空白 总皂苷 / (mg·g - 1)
1 1 1 1 1 32. 15
2 1 2 2 2 40. 05
3 1 3 3 3 36. 23
4 2 1 2 3 34. 37
5 2 2 3 1 42. 26
6 2 3 1 2 38. 20
7 3 1 3 2 33. 28
8 3 2 1 3 39. 84
9 3 3 2 1 37. 42
K1 108. 43 99. 8 110. 19
K2 114. 83 122. 15 111. 84
K3 110. 54 111. 85 111. 77
SS 7. 09 83. 42 0. 58
表 3 正交实验方差分析
因素 高差平方和 自由度 均方 F P
A 7. 09 2 3. 55 19. 88 < 0. 05
B 83. 42 2 41. 71 233. 88 < 0. 01
C 0. 58 2 0. 29 1. 63
误差 0. 36 2 0. 18
由表 2 直观分析可知,A、B、C 3 个因素的最佳工艺
是 A2B2C2。由表 3 方差分析可知,3 个因素的主次顺序为
B > A > C,即固液比 >回流时间 >乙醇体积分数,且因素
B为重要因素,因素 A 为主要因素。所以最佳提取工艺组
合为 A2B2C2,即回流时间为 1 h,固液比为 1 ∶ 10,乙醇体
积分数为 70%。
2. 3. 7 验证试验 精密称定 1g (20 目)金樱根药材,平
行 3 份。根据正交试验得到的最佳提取工艺进行提取,即
10 倍量的 70%乙醇回流提取 1 h,分别测定总皂苷的量,
考察最佳提取工艺的稳定性。经验证试验结果得金樱根总
皂苷的平均为 (47. 79 ± 0. 91)mg /g。3 次结果差异较小,
说明该工艺稳定可行。
2. 4 总皂苷纯化工艺参数的优选
2. 4. 1 样品溶液的制备 按照上述最佳提取工艺制备金樱
根总皂苷,即取金樱根药材粉末 (20 目)25 g,加入 10 倍
量的 70%乙醇回流提取 2 次,合并两次提取液,回收乙醇
至无醇味,得到的浸膏加蒸馏水溶解,过滤,滤液定容至
500 mL,得到 0. 05 g生药 /mL的样品溶液。
2. 4. 2 大孔吸附树脂预处理 将 D101、HPD100、NKA-9、
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DM130 和 AB-8 型大孔吸附树脂均浸泡在 95%乙醇中 24 h
使其充分溶胀,湿法装柱后用 95%乙醇冲洗至流出液加水
不浑浊。再用蒸馏水洗至大孔吸附树脂无醇味,备用。
2. 4. 3 静态试验 静态吸附 分别精密称定 2. 4. 2 项制备
好的 5 种大孔吸附树脂各 1 g,平行两份。分别加入 2. 4. 1
项下制备的样品溶液 20 mL。封口后置于恒温水浴摇床中,
25 ℃,100 r /min,24 h 后取出抽滤。按照 2. 1. 2 项方法从
“精密加入 5% 香草醛—冰醋酸溶液 0. 2 mL 和 60% 硫酸 3
mL”起测定并计算总皂苷的质量浓度。按下式计算树脂静
态吸附量:静态吸附量 = [(初始质量浓度 -吸附后质量
浓度) ×吸附液体积] /树脂体积。结果见表 4。
表 4 5 种树脂静态吸附量 (n =2)
树脂类型
药液质量浓度
/ (mg·mL -1)
吸附后质量浓度
/ (mg·mL -1)
静态吸附量 /
(mg·g - 1)
静态吸附
率 /%
D101 0. 989 5 0. 256 3 14. 68 74. 10
AB-8 0. 989 5 0. 238 6 15. 02 75. 89
HPD100 0. 989 5 0. 098 9 17. 81 90. 01
DM130 0. 989 5 0. 294 6 13. 91 70. 23
NKA-9 0. 989 5 0. 053 2 18. 74 94. 62
从表 4中,5种大孔吸附树脂的静态率可知,HPD100 型
和 NKA-9型大孔吸附树脂的静态吸附能力明显强于另外3种。
静态洗脱 将静态吸附项中抽滤后的大孔吸附树脂分
别转移至锥形瓶中,分别加入 70%乙醇 20mL。封口后置
于恒温水浴摇床中,25 ℃,100 r /min,24h 后取出抽滤。
按照 2. 2 项方法从“精密加入 0. 2 mL 5% 香草醛—冰醋酸
溶液和 3 mL 60% 硫酸”起测定并计算总皂苷的质量浓度。
按下式计算树脂静态解吸量:解吸率 = (洗脱液质量浓度
×洗脱液体积) /静态吸附量 × l00%。结果见表 5。
表 5 5 种树脂静态解析率 (n =2)
树脂类型 洗脱液质量浓度 / (mg·mL -1) 解析率 /%
D101 0. 649 4 88. 53
AB-8 0. 750 3 99. 90
HPD100 0. 790 7 88. 78
DM130 0. 690 0 99. 20
NKA-9 0. 853 4 91. 08
从表 5 中结果可知,5 种树脂解析率相差不大,且 AB-
8 型和 DM130 型大孔吸附树脂的解析率最高,但综合整个
静态试验,选择 HPD100 型大孔吸附树脂与 NKA-9 型大孔
吸附树脂继续进行动态试验。
2. 4. 4 动态试验 泄露曲线考察 将 2. 4. 2 项已制备好的
HPD100 型和 NKA-9 型大孔吸附树脂用蒸馏水湿法装柱 (2 cm
×14. 5 cm,干质量 (13. 02 ±0. 02)g,1 BV =10 mL),精密吸
取 2. 4. 1项所制样品溶液 (0. 05 g生药 /mL)100 mL,上样体
积流量 2 BV/h,流出液每 10 mL收集 1份,共收集 10份,考
察泄露曲线,确定最大上样体积。结果见图 1、图 2。
从图 1、图 2 可知,上样药液为 40 mL时,泄漏曲线进
入平台期,说明 HPD100 型和 NKA-9 型大孔吸附树脂对金
樱根总皂苷的吸附量逐渐趋向饱和,此时金樱根总皂苷开
始明显泄漏,故 (13. 02 ± 0. 02)g NKA-9 型和 HPD100 型
图 1 HPD100 型树脂的泄露曲线 (n =3)
图 2 NKA-9 型树脂的泄露曲线 (n =3)
大孔吸附树脂对 0. 05 g生药 /mL样品溶液的最大吸附量为
40 mL,即每克干树脂可吸附约为 0. 15 g 生药。又由于
NKA-9 型大孔吸附树脂泄漏点的吸光度明显低于 HPD100
型大孔吸附树脂泄漏点处的吸光度,故 NKA-9 型大孔吸附
树脂的动态吸附能力强于 HPD100 型大孔吸附树脂。
水洗脱量考察 将 2. 4. 2 项已制备好的 HPD100 型和
NKA-9 型大孔吸附树脂用蒸馏水湿法装柱 (2 cm × 14. 5
cm,干质量 (13. 02 g ± 0. 02g) ,精密吸取 2. 4. 1 项所制样
品溶液 (0. 05 g生药 /mL)40 mL,上样体积流量 2 BV /h,
用蒸馏水平衡,每 1 BV收集 1 份,分别取样进行 Molish反
应,观察现象。
两种大孔吸附树脂均为蒸馏水平衡至 6 BV时,流出液
变澄清,且 Molish反应呈阴性,说明糖醛类物质已被冲洗
干净,所以选择用 6 BV蒸馏水平衡树脂柱。
洗脱溶剂浓度考察 将 2. 4. 2 项已制备好的 HPD100
型和 NKA-9 型大孔吸附树脂用蒸馏水湿法装柱 (2 cm ×
14. 5 cm,干质量重 (13. 02 g ± 0. 02 g) ,精密吸取 2. 4. 1
项所制样品溶液 (0. 05 g生药 /mL)40 mL,上样体积流量
2 BV /h,用 6 BV 蒸馏水平衡树脂后依次用 30%、50%、
70%、90%乙醇洗脱,洗脱至流出液无 molish 反应,分别
收集洗脱液,测定各洗脱液总皂苷,确定洗脱溶剂浓度。
结果见表 6。
表 6 不同体积分数乙醇洗脱试验数据 (n =3)
乙醇 /%
HPD100 树
脂洗脱液
总皂苷 /mg
HPD100
树脂洗脱
率 /%
NKA-9 树
脂洗脱液
总皂苷 /mg
NKA-9 树
脂洗脱
率 /%
30 11. 4 15. 5 11. 6 15. 8
50 31. 6 43. 0 33. 7 45. 9
70 18. 9 25. 7 19. 7 26. 8
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由表 6 可知,50%和 70%乙醇洗脱出大部分金樱根总
皂苷,30%、50%和 70%洗脱下来的金樱根总皂苷的洗脱
率为 84. 2% (HPD100 型)和 88. 5% (NKA-9 型) (洗脱
率 (%) =洗脱液总皂苷含量 /上样溶液总皂苷含量) ,故
选择乙醇体积分数为 70%。
洗脱溶剂用量考察 将 2. 4. 2 项已制备好的 HPD100
型和 NKA-9 型大孔吸附树脂用蒸馏水湿法装柱 (2 cm ×
14. 5 cm,干质量为 (13. 02 ± 0. 02)g,精密吸取 2. 4. 1 项
所制样品溶液 (0. 05 g生药 /mL)40 mL,上样体积流量 2
BV /h,用 6 BV蒸馏水平衡后用 70%乙醇洗脱,每 0. 5 BV
柱体积收集 1 份,每份进行 Molish 反应,确定洗脱溶剂
用量。
HPD100 型大孔吸附树脂在第 11 份开始 Molish 反应呈
阴性,故洗脱剂用量为 5. 5 BV。NKA-9 型大孔吸附树脂在
第 9 份开始 Molish反应呈阴性,故洗脱剂用量为 4. 5 BV。
验证试验 根据上述结果,将 2. 4. 2 项已制备好的
HPD100 型和 NKA-9 型大孔吸附树脂用蒸馏水湿法装柱 2
cm × 14. 5 cm,干质量为 (13. 02 ± 0. 02) g,精密吸取
2. 4. 1 项所制样品溶液 (0. 05 g 生药 /mL)40 mL,分别用
6 BV蒸馏水和 5. 5 BV (HPD100)、4. 5 BV (NKA-9)70%
乙醇洗脱,上样流速为 2 BV /h,分别收集蒸馏水洗脱液和
70%乙醇洗脱液,平行 3 份。测定各部分中金樱根总皂苷
含量、总固形物量,计算总皂苷纯度和洗脱率,结果见
表 7。
表 7 工艺参数验证性试验结果 (n =3)
树脂类型 提取物
评价指标
上样液 水洗脱部位 70%乙醇洗脱部位 洗脱率 /%
总皂苷量 (mg) 73. 5 - 61. 6
HPD100 总固形物量 (mg) 199. 5 49. 4 99. 5 83. 8
总皂苷纯度 (%) 36. 8 - 61. 9
总皂苷量 (mg) 73. 5 - 64. 5
NKA-9 总固形物量 (mg) 199. 5 54. 4 102. 5 87. 8
总皂苷纯度 (%) 36. 8 - 62. 9
表 7 结果表明,水洗脱部位均未检出金樱根总皂苷,
但有固形物存在,表明达到了纯化除杂的目的;金樱根总
皂苷的纯度由 36. 8%上升至 61. 9% (HPD100)和 62. 9%
(NKA-9) ,70%乙醇洗脱部位洗脱率为 83. 8% (HPD100)
和 87. 8% (NKA-9) ,为其主要富集部位,纯化效果较好,
表明所选工艺条件适宜金樱根总皂苷的富集纯化,且重现
性较好。
3 讨论
3. 1 本实验对金樱根总皂苷的提取工艺进行了研究,考虑
到乙醇回流法具有操作简单,对实验条件要求比较低的优
点,采用乙醇回流法提取药材,并用紫外可见光分光光度
法在波长为 550 nm处测定金樱根总皂苷的量,通过正交试
验确定了各因素对总皂苷提取率影响的主次顺序为:料液
比 >回流时间 >乙醇体积分数,最佳提取条件为:70%乙
醇,料液比 1 ∶ 10,提取时间为 1 h。方差分析表明,料液
比对提取效果有显著性影响。验证试验结果表明,优化后
的工艺稳定可靠。
3. 2 本实验对金樱根总皂苷的纯化工艺进行了研究,通过
静态试验比较了 D101、HPD100、NKA-9、DM130 和 AB-8
型大孔吸附树脂对金樱根总皂苷的吸附解吸性能,综合选
择性能较好的 HPD100 和 NKA-9 型大孔吸附树脂进行动态
试验。验证试验结果表明,NKA-9 型大孔吸附树脂对金樱
根总皂苷纯化效果最好,金樱根总皂苷纯度由 36. 8%上升
到 62. 9%,洗脱率可达 87. 8%,且工艺简便,适宜于工业
化生产金樱根总皂苷。
3. 3 由于影响大孔吸附树脂分离中草药中的化学成分的因
素很多[10],且各种型号的树脂对不同成分的吸附性能不
同,所以在实际应用中,因考虑多方面的因素,确立最适
宜的树脂型号以及最佳的工艺条件。目前国内的树脂型号
以及厂家众多,且各厂家同型号的树脂质量差异较大,因
此该技术尚有不足,有待进一步完善。
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2013 年 5 月
第 35 卷 第 5 期
中 成 药
Chinese Traditional Patent Medicine
May 2013
Vol. 35 No. 5