全 文 :42 鲜苎麻叶中总酚酸提取工艺研究 第4期
鲜苎麻叶中总酚酸提取工艺研究
王洪伟1,李双双1,邹坤1,周 媛1*,邰临源2,胡建忠2,李 蓉2
(1.天然产物研究与利用湖北省重点实验室,宜昌 443002;
2.水利部水土保持植物开发管理中心,北京 100083)
收稿日期:2010-08-20
作者简介:王洪伟 (1987-),女,硕士研究生,从事生物化学研究。
摘要:为了研究鲜苎麻叶中总酚酸的提取分离工艺,以惰性气体饱和的氢氧化钠溶液为溶剂,提取鲜苎麻
叶中的总酚酸,以AB-8大孔树脂进行分离纯化,并采用均匀设计法优化提取工艺。惰性气体保护提取分
离苎麻叶中总酚酸工艺的适宜条件为,采用闪蒸提取器提取,提取次数2次,提取时间1min,碱液浓度
1.0mol·L-1,料液比1:8,提取液调节pH3.5,取上清液用大孔树脂AB-8柱层析分离,每100ml大孔树
脂上样量为2g,洗脱液为80%乙醇溶液。总酚酸粗品得率 (占干燥叶片百分比)为4.225%;总酚酸在干
燥叶片中的含量为0.3681%。结果显示,该工艺采用碱水提取,避免使用有机溶剂,有效降低了提取成
本;同时采用惰性气体保护,避免了提取过程中酚酸类成分的氧化,简便可行。
关键词:苎麻;总酚酸;提取工艺;均匀设计
中图分类号:S563.1 文献标识码:B 文章编号:1672-4836 (2011)04-0042-05
苎麻 (Boehmeria nivea L.)为荨麻科苎麻
属多年生宿根性植物。苎麻根、叶药用,在我国
16世纪就有记载。我国民间用煎剂治疗感冒发
烧、麻疹高热、尿路感染、肾炎水肿、孕妇腹
痛、胎动不安、先兆流产以及外科上对跌打损
伤、骨折、疮肿痈毒等均有一定疗效[1~2]。20
世纪70年代以来,我国学者对苎麻根化学成分
和药理作用进行了研究[3~5]。苎麻作为经济作物
和水土保持植物在我国大面积种植,称为 “中国
草”。而作为废弃物的苎麻叶约占植株重量的
40%左右,资源极其丰富。根据已有研究资料表
明,苎麻叶中含有与根相同的成分绿原酸,此外
还含有原儿茶酸、野漆树苷、芸香苷等酚酸类等
抗氧化活性物质[6~7],因此有望作为根的代用
品,并在抗衰老等方面有进一步的开发和利用的
价值。本文以惰性气体饱和的氢氧化钠溶液为溶
剂,提取鲜苎麻叶中的总酚酸,采用均匀设计法
优化提取工艺。以大孔吸附树脂分离总酚酸,考
察了AB-8大孔树脂的分离条件,以期为苎麻叶
的进一步开发利用提供科学依据。
1 材料与仪器
新鲜苎麻叶,剪成1~2cm大小的碎片,低
温避光保存,备用;NaOH 溶液,临用前通氮
气饱和;AB-8大孔吸附树脂;JHBE-50S闪式
提取器 (河南金鼎科技);JMF-320 (河南金鼎
科技);FREEZ0NE PLUS 6型 冷冻干燥系统
(美国LABCONCO公司);LD4-40大容量离心
机 (北京医用离心机厂)。
2 方法
2.1 提取分离
适量苎麻叶碎片置闪式提取器中,加入一定
量NaOH溶液,搅拌提取,同时通氮气排除液
体中的空气;提取2次,提取液离心分离,上清
液合并,以6.0mol·L-1 HCl中和至中性,用
多极闪蒸器浓缩,浓缩液酸化至一定pH值,以
大孔吸附树脂柱层析分离,先以水洗脱去除蛋
2011年12月第9卷第4期 《国际沙棘研究与开发》 43
白、盐份及糖份等,再用乙醇溶液洗脱,洗脱液
减压浓缩,冷冻干燥,得总酚酸。
2.2 总酚酸分析
采用Folin-Ciocaileu分光光度法测定其总酚
酸的含量[8]。测定步骤:分别精确量取各稀释液
溶液0.5ml于10ml容量瓶中,各加入6ml蒸馏
水,以及0.5ml福林试剂,再各加入0.75ml
20% Na2CO3溶液,用水定容至刻度,混匀,
40℃水浴 40min,冷却后用水补至刻度,在
755nm处测定吸光度。并做随行空白。同时为
消除样品颜色对测定结果的影响,各样品均制作
一个不加显色剂的空白样,将样品溶液测定的吸
光度值扣除不加显色剂的空白样的吸光度值。将
测定的吸光度值 y 代入线性回归方程y=
17.2068x+0.0323计算得出总酚酸测得值 X
(mg)。进而计算样品中总酚酸含量。
2.3 工艺条件优化研究
2.3.1 提取工艺优化
对总酚酸得率的主要影响因素采用均匀设计
法进行优化,使用 U10 (105)均匀设计表,各
因素水平及拟水平试验方案见表1及表2。
表1 U10 (105)因素水平
水 平
因 素
1 2 3 4 5
A碱水浓度 (mol·L-1) 0.25 0.5 0.75 1.0 1.25
B料液比 1∶4 1∶5 1∶6 1∶7 1∶8
C搅拌时间 (min) 1 2 3 4 5
D调酸pH值 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
E洗脱剂浓度 20% 35% 50% 70% 85%
表2 U10 (105)拟水平试验方案
因素
试验号
A
碱水浓度
(mol·L-1)
B
料液比
C
搅拌时间
(min)
D
调酸pH值
E
洗脱剂浓度
(%)
1 0.25 1∶6 5 3.0 80
2 0.5 1∶4 5 3.5 55
3 0.75 1∶7 4 4.5 90
4 1.0 1∶4 4 2.5 70
5 1.25 1∶7 3 3.0 40
6 0.25 1∶5 3 4.0 90
7 0.5 1∶8 2 4.5 70
8 0.75 1∶5 2 2.5 40
9 1.0 1∶8 1 3.5 80
10 1.25 1∶6 1 4.0 55
2.3.2 大孔吸附树脂分离条件的考察
树脂选用:文献报道[9]AB-8、NKA、HPD-
100、HPD-600、D-101、D-201、D-301中,D-
101和AB-8对绿原酸具最大比吸附值与解吸率。
故本文选用AB-8大孔吸附树脂,选用乙醇溶液
为洗脱剂。
树脂含水量的测定:取大孔吸附树脂2g,
平铺于干燥至恒重的扁形称量瓶中,精密称定,
100~105℃干燥至连续两次质量的差异不超过
5mg为止,根据减失的的质量,计算大孔树脂
的含水量。
最大比吸附值 (mg·ml-1)的考察 取一定
量的苎麻叶提取液,(按工艺方法提取:苎麻叶
与碱水混合,破碎机中搅拌萃取,同时氮气通至
液体中排除空气,搅拌所得混合液离心,收集上
清液;6.0NHCl调节上清液至酸性),将其分
为4等份,其中1份为空白样,另外3份分别加
入已处理好的大孔吸附树脂中,室温放置,吸附
44 鲜苎麻叶中总酚酸提取工艺研究 第4期
24h,滤过多余药液,测定残余药液总酚酸的质
量浓度。以最大比吸附值 [最大比吸附值= (原
液中目标成分的质量-残余药液中目标成分的质
量)/树脂体积量]表示大孔吸附树脂的吸附量。
解吸附的考察:称取等量大孔吸附树脂,装
柱。取4份等量的苎麻叶提取液通过大孔吸附树
脂,用水洗至流出液无α-萘酚反应后,然后分
别用20%、40%、60%、80%乙醇洗脱,洗脱
液浓缩干燥,测定其中总酚酸的质量。
2.4 结果计算
2.4.1 总酚酸含量 (占干叶的百分含量,以绿
原酸计)
总酚酸含量%=
检测量 (mg)
0.5ml ×
1
检测液浓度mg/ml×
过柱洗脱量g
上柱量g ×
浸膏量g
样品干重g×100
2.4.2 总酚酸粗粉得率 (占干叶的百分含量)
总酚酸粗粉得率%=
过柱洗脱量g
上柱量g ×
浸膏量g
样品干重g×100
2.4.3 总酚酸粗品中总酚的含量 (以绿原酸计)
总酚酸粗品中总酚含量%=
检测量mg
0.5ml ×
1
检测液浓度mg/ml×100
3 结果与讨论
3.1 鲜苎麻叶水分测定
取新鲜叶子约5g,两份,剪成1~2cm的碎
片,准确称重,置恒重的平皿中,在60℃下干
燥至恒重。根据减失重量计算鲜叶中含水量。得
鲜苎麻叶中水分的平均含量为71.24%。
3.2 提取
按表2U10 (105)拟水平试验方案试验,取
10份新鲜苎麻叶,每份200g,加入氮饱和的
NaOH溶液,以闪式提取器搅拌提取,同时通
氮气排除提取容器内的空气;每份样品提取2
次,合并提取液,以2000rmin-1离心15min,
收集上清液;6.0mol·L-1 HCl中和上清液至中
性,以多极闪蒸器浓缩,浓缩液调节pH,上大
孔吸附树脂柱 (上样量为2g/100ml),先水洗去
除蛋白、盐分、糖分等,再用乙醇溶液洗脱,醇
洗脱 液 浓 缩 得 总 酚 酸,结 果 见 表 3。y=
17.2068x+0.0323
表3 U10 (105)拟水平试验数据及结果
试验号
提取浸膏量
(g)
上样体积
(ml)/
浸膏稀释
体积 (ml)
上样量
(g)
洗脱量
(g)
检测液浓度
(mg·ml-1)
检测量
(mg)
总酚酸粗粉
得率 (%)
(占干叶
百分比)
总酚酸粗品
中总酚含量
(%)
总酚酸含量
(%)
(占干叶
百分比)
1 27.5g 110/350 8.643 0.1412 1.1330 0.06885 0.780 12.154 0.0948
2 39.5 90/385 9.234 0.1433 0.9750 0.04264 1.066 8.747 0.0932
3 61.5 50/00 10.2500 0.1520 0.9750 0.05724 1.586 11.742 0.1866
4 58.5 60/360 9.7500 0.1147 1.0750 0.03961 1.196 9.228 0.1104
5 109.5 50/520 10.5288 0.1414 1.0000 0.04960 2.557 9.960 0.2547
6 33.0 100/325 10.1538 0.2378 0.9150 0.08204 1.344 18.012 0.2421
7 17.0 250/400 10.625 0.2774 1.0250 0.06541 0.633 12.763 0.0808
8 85.5 40/350 9.7714 0.094 1.0500 0.04960 1.430 9.448 0.1351
9 126.5 30/300 12.65 0.2430 1.0250 0.04465 4.225 8.712 0.3681
10 131.0 30/300 13.1000 0.1326 0.9750 0.04471 2.305 9.171 0.2114
3.3 大孔吸附树脂柱层析的考察结果
3.3.1 最大比吸附值 (mg·ml-1)的考察
苎麻叶总提取物 (提取方法见表3中6),
35.5g加蒸馏水溶解,调节pH 为4,共168ml,
备用。另取3份100ml处理好的大孔树脂,分置
500ml锥形瓶中,再分别加入20、30、40ml上述
提取液取,振摇,静置24h,过滤,滤液蒸干,称
量,计算最大比吸附值 [最大比吸附值= (原液
2011年12月第9卷第4期 《国际沙棘研究与开发》 45
中目标成分的质量-残余药液中目标成分的质
量)/树脂体积量]。数据及计算结果见表4。
表4 大孔树脂最大比吸附值考察结果
编号
加入量
(g)
残留量
(g)
吸附量
(mg·ml-1)
平均吸附量
(mg·ml-1)
1 4.23 2.27 19.6 20.7
2 6.34 4.16 21.8
3 8.45 6.37 20.8
3.3.2 解吸附的考察
量取处理好的120ml大孔吸附树脂4份,装
柱。取15ml上述提取液稀释至60ml,分成等量
4份,分别通过各大孔吸附树脂柱,用水洗至流
出液无 α- 萘酚反应后,然后分别用 20%、
40%、60%、80%乙醇溶液洗脱,洗脱液浓缩干
燥,称重,计算解吸附量。结果见表5。从表5
可看出,80%乙醇洗脱物有最大量。
表5 大孔树脂解吸附值考察结果
醇洗脱液浓度 (%) 40 55 70 80
上样量 (mg) 790 790 790 790
洗脱量 (mg) 10 40 70 88
总酚酸含量 (%) 7.96 8.70 9.81 10.40
综上所述,惰性气体保护提取分离苎麻叶中
总酚酸工艺的适宜条件为采用闪蒸提取器提取,
提取次数 2 次,提取时间 1min,碱液浓度
1.0mol·L-1,料液比1∶8,调节pH3.5,用大
孔树脂AB-8柱层析分离,每100ml大孔树脂上
样量为2g,洗脱液为80%乙醇溶液。总酚酸粗
品得率 (占干苎麻叶)为4.225%;粗品中总酚
酸含量 (占干苎麻叶)为0.3681%。该工艺采
用碱水提取,避免使用有机溶剂,有效降低了提
取成本;同时采用惰性气体保护,有效避免了提
取过程中酚酸类成分的氧化,工艺简便可行。
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Optimization of Extraction Technology of Total
Phenolic Acid from Ramie
Wang Hongwei 1,Li Shuangshuang1,Zou Kun1,Zhou Yuan1*,
Tai Linyuan2,Hu Jianzhong2,Li Rong2
(1.Hubei Key Laboratory of Natural Products Research and Development,China
Three Gorges University,Yichang443002;2.Soil and Water Conservation
Center,the Ministry of Water Resources,Beijing100038)
Abstract:To design different extraction and separation technology of total polyphenol in Boehmeria
nivea(Linn.)Gaudich.To extract fresh ramie leaves of total phenolic acids with an inert gas saturat-
46 鲜苎麻叶中总酚酸提取工艺研究 第4期
ed sodium hydroxide solution as solvent.Purified by AB-8macroporous resin and optimized extraction
technology by uniform design.the best conditions of extraction and separation total phenolic acids
from ramie leaves protected with Inert gas are as folows,using braising extraction device to extract 2
times,1minute,alkali concentration,1.0L-1 mol,material:liquid,1∶8,pH3.5,than separa-
ting with macroporous resin AB-8column chromatography ,adding 2g sample for every 100ml
macroporous resin,80%alcohol solution as the eluent.Total phenolic acids crude products yield(the
percentage of dry out)for 4.225%;the content of total phenolic acids in dry out is 0.3681%.Result
is this process-using buck for extraction,so as to avoid using organic solvent for extraction,effective-
ly reduce the cost of extraction;At the same time,avoiding oxidation of the phenolic acids composi-
tion in extraction process with inert gases protection.The method is simple and feasible.
Key words:Boehmeria nivea;total phenolic acid;extraction technology;uniform design
(上接第41页)
such as Chinese pine and oriental arborvitae plantation,seabuckthorn and Rhus typhina sprouted
stands grow up rapidly in the beginning,and then gradualy decrease the growth and approach to sta-
bilization.Chinese pine,oriental arborvitae,black locust,thorny elaeagnus,seabuckthorn and Rhus
typhina average annual growth in height is 0.4518±0.2763meters,the black locust is the highest,
the oriental arborvitae is the lowest.The average current annual growth in height of the above-men-
tioned six trees is 0.3190±0.1358meters,the black locust is the highest,the thorny elaeagnus is the
lowest.The average annual growth in diameter at breast height of the 6species is relatively stable,it
is 0.4170±0.1714cm,the black locust is the highest,about 3times of the oriental arborvitae,the
broad-leaved trees in higher than the needle-leaved trees,and seedling forest is rather high.The mean
current annual growth in diameter at breast height of the 6species is 0.3723±0.1205cm,the Chinese
pine is the maximum,and the oriental arborvitae is the minimum among them.Along with the prelon-
gation in ages of the six species,their cumulative timber volume both average annual growth and cur-
rent annual growth have a trend of increase.The average annual volume growth of the six species is
3.125×10-4±4.8827×10-4 m3,the black locust is the maximum and the oriental arborvitae is the
minimum among them,there is about 20times between the maximum and the minimum.The average
current annual volume growth of the six species is 6.8956×10-4±10.1233×10-4 m3,the black locust
is respectively 2.38times and 15.34times the Chinese pine and the oriental arborvitae.The process of
different tree species is different,which is mainly influenced by the amount of precipitation.
Key word:the middle Loess Plateau;main native tree species;growth processing