免费文献传递   相关文献

石楠藤浸提液的最佳提取工艺及其抗氧化能力



全 文 :书 [收稿日期] 2013-12-11;2014-08-12修回
 [基金项目] 国家自然科学基金项目“基于分子生物技术的蜘蛛摄食生态学分析及控虫效能评价”(31372159);珠海市农业科技三项资金
“虾类病毒病的诊断与综合治理技术研究”(2011014)
 [作者简介] 张 成(1981-),男,副教授,博士,从事食品有机化学的研究与教学。E-mail:zhangchengbnu@126.com
 *通讯作者:颜亨梅(1950-),男,教授,博导,从事生物学方面的研究与教学。E-mail:yanhm2006@163.com
[文章编号]1001-3601(2014)09-0557-0196-04
石楠藤浸提液的最佳提取工艺及其抗氧化能力
张 成1,林绮君2,邢译文1,颜亨梅1
(1北京师范大学珠海分校工程技术学院,广东 珠海519087;2.香港大学理学院,香港 薄扶林道999077)
  [摘 要]为了综合开发石楠藤,采用乙醇回流法获得石楠藤浸提液,对浸提温度、液料比、乙醇浓度以
及浸提时间分别进行单因素试验,并在L9(34)正交试验基础上确定了石楠藤浸提液清除·OH的最佳提取
工艺条件。结果表明:石楠藤浸提液清除·OH的最佳工艺条件为浸提温度70℃、液料比5∶1(mL∶g)、乙
醇浓度40%,浸提2.5h,该条件下的·OH清除率为0.550;浸提液体积为1.8mL时,对·OH清除率达
0.783(羟自由基浓度为1.47×10-4,以 H2O2计)。
[关键词]石楠藤浸提液;羟自由基;抗氧化能力
[中图分类号]S39;TS201.2 [文献标识码]A
Optimum Extraction Process and Antioxidant Capacity for Piper walichi Extract
ZHANG Cheng1,LIN Qijun2,XING Yiwen1,YAN Hengmei 1
(1.School of Engineering Technology,Beijing Normal University,Zhuhai,Guangdong519087;2.Faculty
of Science,Hongkong University,Pok fu lam Road,Hongkong649490,China)
  Abstract:To comprehensively exploit P.wallichii,a single-factor test was conducted on extraction
temperature,liquid-solid ratio,ethanol concentration and extraction time through ethanol reflux method,
and the optimum extraction conditions were confirmed according to K values from the L9(34)orthogonal
experiment.Results:The best extraction conditions included extraction temperature 70℃,liquid-solid
ratio 5∶1,ethanol concentration 40% and extraction time 2.5h.Under these conditions the·OH
clearance rate was 0.550,and reached 0.783when the extract volume was 1.8mL(hydroxyl radical
concentration 1.47×10-4,H2O2).
Key words:Piper wallichii extract;hydroxyl free radicals;antioxidant;capacity
  石楠藤(Piper wallichii(Miq.)Hand-Mazz
var)为胡椒科(Piperaceae)植物,分布于四川、湖南、
云南湖北、广东等地[1-2]。味辛性温,入肝、脾、小肠
三经,有祛风通络、补肾壮阳之功效[3-4]。主治风寒
湿痹、肾虚腰痛、阳萎等症[1]。现代研究表明,石楠
藤主要含酰胺生物碱类、黄酮类物质等[1,5-7]。
国内对石楠藤作为药用植物在药理研究方面作
了大量的工作。许宝华[8-9]研究发现,石楠藤提取物
能明显降低急性出血性坏死性胰腺炎(AHNP)大鼠
血清淀粉酶、PAF和血浆内毒素的含量,对 AHNP
大鼠内毒素血症有良好的防治作用;石京山等[10]通
过观察发现,石楠藤提取物对CCl4致大鼠慢性肝损
伤、酒精和D-半乳糖所诱导的急性肝损伤均具有保
护作用;石楠藤还表现出镇痛和镇静作用[11-12];还有
研究发现其具有扩张冠状动脉和抗心律失常的作
用[13]。石楠藤中含有丰富的南藤素和海风藤酮[1]。
沈传勇等[14]研究发现,海风藤酮对人红细胞膜的氧
化性损伤有相当程度的保护作用,并具有清除氧自
由基的作用,故石楠藤提取物抗氧化作用在药理研
究方面表现出一定的价值。然而,对其提取物抗氧
化能力的衡量至今尚未见完整详细的报道。因此,
笔者采用不同浓度乙醇水浴回流提取石楠藤,以
Fenton反应产生羟自由基,用邻二氮菲-Fe2+氧化
比色法测定石楠藤提取物对羟自由基的清除率[15]。
通过单因素试验及正交试验,研究石楠藤清除羟自
由基的最佳提取工艺条件,并综合考察石楠藤提取
液的抗氧化能力。一方面为抗氧化剂的研究开发提
供更广泛的参考,另一方面也为石楠藤作为药用植
物资源的药学机理研究方面提供一定的理论参考,
有助于人们进一步了解石楠藤的药用功效机理。
1 材料与方法
1.1 试材
石楠藤:珠海市金鼎市场旁的健民药店购买的
中药材石楠藤(已干燥),通过粉碎机粉碎,过40目
筛,放置于干净的容器中封口备用。
试剂:1,10-菲啰啉(广东光华化学厂有限公
司),磷酸氢二钠(天津市福晨化学试剂厂),过氧化
氢(成都格雷西亚化学技术有限公司),磷酸二氢钾
(天津市福晨化学试剂厂),聚酰胺(成都格雷西亚化
学技术有限公司),硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)(成都
格雷西亚化学技术有限公司)。
仪器:HWS24型电热恒温水浴锅,电热恒温烘
干箱,EPED-T/D型实验室级超纯水器,UV752型
 贵州农业科学 2014,42(9):196~199
 Guizhou Agricultural Sciences
紫外可见分光光度计,粉碎机,JJ500型电子天平,
PB-10型pH精密酸度计。
1.2 溶液配制
邻二氮菲溶液:用一定量的邻菲啰啉固体溶解于
无水乙醇混合配成5.0mmol/L溶液。硫酸亚铁溶液:
用FeSO4·7H2O固体与蒸馏水混合配成5.0mmol/L
硫酸亚铁溶液。双氧水溶液:用过氧化氢溶液与蒸馏
水配成0.1%双氧水溶液。磷酸缓冲液:用磷酸二氢钾
和磷酸氢二钠按照一定比例配制成pH 7.4的
0.2mol/L磷酸缓冲液。
1.3 试验原理
在Fe2+/H2O2通过Fenton反应产生·OH 体
系中,邻菲啰啉与Fe2+反应生成Fe2+ -邻菲啰啉配
合物,形成的配合物在入射光波长为536nm时有最
大吸收峰[16]。当羟自由基氧化Fe2+至Fe3+从而形
成新的络合物Fe3+ -邻二氮菲时,该配合物在波长
536nm处的最大吸收峰将消失或减弱。但当羟自
由基氧化Fe2+离子反应体系中存在能够清除羟自
由基的物质时,该氧化过程必然受到抑制,所以在波
长536nm处的光吸收峰则减弱或消失不明显[15],
从而该最大吸收波长536nm处吸光度值的变化反
映了清除剂清除羟自由基能力的大小[17],具体反应
式如下[18]:
Fe2++ H2O2→Fe3++ OH-+·OH
1.4 石楠藤浸提液的提取
1.4.1 单因素试验 准确称取2.0g石楠藤研磨
粉于100mL锥形瓶中,依据文献试验方法[11,15-16],
在液料比、乙醇浓度、浸提时间、浸提温度4个因素
中3个因素不变的条件下分别研究另外一个因素,
即不同的浸提温度(30℃,40℃,50℃,60℃,70℃,
80℃),液料比(5∶1,10∶1,15∶1,20∶1,25∶
1,30∶1,40∶1)、乙醇浓度(30%,40%,50%,
60%,70%,80%,90%)和浸提时间(0.5h,1.0h,
1.5h,2.0h,2.5h,3.0h,3.5h)下获得的浸提液
对羟自由基清除率的影响。各试验均重复2次,取
平均值。
1.4.2 最佳浸提条件 为了对石楠藤提取液抑制
羟自由基反应最佳浸提工艺条件进行系统考察,在
单因素试验的基础上,以浸提温度(A)、液料比(B)、
乙醇浓度(C)和浸提时间(D)为考察因素,采用
L9(34)正交设计对提取条件进行优化(其因素及水
平见表1),并在最佳工艺条件下进行2次试验,从
而确定以羟自由基清除率为考察指标时的最佳浸提
工艺条件[19-20]。
表1 石楠藤抗氧化物正交试验因素及水平
  Table 1 Factors and levels of orthogonal test design
水平
Level
A浸提
温度/℃
Extraction
temperature
B液料比
/(mL/g)
Liquid-solid
ratio
C乙醇
浓度/%
Ethanol
concentration
D浸提
时间/h
Extraction
time
1  50  5∶1  40  1.5
2  60  10∶1  50  2.0
3  70  15∶1  60  2.5
1.4.3 石楠藤浸提液清除·OH所需体积的测定
在最佳浸提条件下获得的石楠藤浸提液,用不同用
量的该浸提液对清除羟自由基的效果进行测定,以
确定该自由基浓度下浸提液清除羟自由基所需的最
低浸提液体积。
1.5 羟自由基清除率的测定
取3支试管,分别为样品管、损伤管和未损伤
管。在损伤管中依次加入5.0mmol/L邻二氮菲溶
液1.0 mL,0.2 mol/L pH7.4的磷酸缓冲液
2.0mL,混匀后加入1.0mL样液的溶剂,充分混匀
后加入5.0mmol/L硫酸亚铁溶液1.0mL,接着加
入0.1%双氧水1.0mL,混和均匀后放置于37℃
恒温水浴锅中60min后在紫外可见分光光度计波
长为536nm处测其吸光度值[21],即为损伤管的吸
光度值,记为A(损)。未损伤管则用蒸馏水(1mL)代
替损伤管中的双氧水(1mL,浓度为0.1%),试剂添
加顺序均与损伤管相同,测得的吸光值记为 A(未)。
样品管中则用1.0mL样品溶液代替损伤管中1.0
mL样液的溶剂,添加顺序和其余的添加剂也均与
损伤管相同,得出吸光度值记为A(样)[22]。清除率I
的计算[23]:
清除率I= [A(样)-A(损)]/[A(未)-A(损)]
依次按照上述方法,分别取最佳浸提工艺条件
下获得的石楠藤浸提液进行羟自由基清除率的浓度
梯度测定,并计算以每一浓度相对应的清除率I。
2 结果与分析
2.1 不同提取条件对石楠藤提取液抗氧化力的影响
2.1.1 浸提温度 由表2可知,随着水浴温度的
增加,石楠藤浸提液对羟自由基的清除率呈增加趋
势,当温度达到60℃时清除率达最大值0.217。因
此,初步确定提取温度为60℃。
 表2 不同浸提温度对石楠藤提取液的羟自由基清除率
 Table 2 Hydroxyl free radical scavenging rate under
different extraction temperature
浸提温度/℃
Extraction
temperature
A(损) A(未) A(样) 清除率
Scavenging
rate
30  0.418  1.747  0.550  0.099
40  0.397  1.715  0.582  0.140
50  0.403  1.683  0.612  0.163
60  0.400  1.656  0.672  0.217
70  0.290  1.705  0.553  0.186
80  0.426  1.712  0.824  0.145
2.1.2 液料比 由表3可知,当液料比为10∶1
时,石楠藤浸提液对羟自由基的清除率达最大值,为
0.318,当液料比低于或高于10∶1时,对羟自由基
清除率均有所下降。因此,浸提液料比为10∶1左
右较好。
表3 不同液料比对石楠藤提取液的羟自由基清除率
 Table 3 Hydroxyl free radical scavenging rate under
different liquid material ratio
液料比/(mL/g)
Liquid-solid
ratio
A(损) A(未) A(样) 清除率
Scavenging
rate
5∶1  0.369  1.650  0.550  0.141
10∶1  0.325  1.678  0.756  0.318
15∶1  0.252  1.674  0.444  0.135
20∶1  0.379  1.705  0.504  0.094
25∶1  0.407  1.685  0.490  0.065
30∶1  0.355  1.658  0.385  0.023
35∶1  0.372  1.693  0.393  0.016
·791·
 张 成 等 石楠藤浸提液的最佳提取工艺及其抗氧化能力
 ZHANG Cheng et al Optimum Extraction Process and Antioxidant Capacity for Piper wallichii Extract
 表4 不同乙醇浓度对石楠藤提取液的羟自由基清除率
 Table 4 Hydroxyl free radical scavenging rate under
different ethanol concentration
乙醇浓度/%
Ethanol
concentration
A(损) A(未) A(样) 清除率
Scavenging
rate
30  0.446  1.818  0.554  0.079
40  0.405  1.688  0.636  0.180
50  0.318  1.642  0.649  0.250
60  0.257  1.594  0.551  0.220
70  0.252  1.674  0.444  0.136
80  0.221  1.662  0.382  0.112
90  0.184  1.576  0.324  0.101
2.1.3 乙醇浓度 由表4可知,随着乙醇浓度的
增加,石楠藤浸提液对羟自由基的清除率呈增加趋
势,当乙醇浓度为50%时,羟自由基清除率达到最
大值0.250。因此,乙醇浓度为50%较好。
2.1.4 浸提时间 由表5可知,随着浸提时间的
延长,石楠藤浸提液对羟自由基的清除率呈增加趋
势,当浸提时间为2.0h时,羟自由基清除率达最大
值0.227。因此,浸提时间初步确定为2.0h。
表5 不同浸提时间对石楠藤提取液的羟自由基清除率
 Table 5 Hydroxyl free radical scavenging rate under
different extraction time
浸提时间/h
Extraction
time
A(损) A(未) A(样) 清除率
Scavenging
rate
0.5  0.448  1.752  0.581  0.102
1.0  0.410  1.722  0.622  0.162
1.5  0.415  1.689  0.654  0.188
2.0  0.408  1.734  0.709  0.227
2.5  0.397  1.745  0.598  0.149
3.0  0.453  1.711  0.597  0.114
3.5  0.381  1.739  0.498  0.086
2.2 最佳浸提工艺条件
由表6可知,石楠藤浸提液各处理对自由基的
清除率。从表7可知,各因素对石楠藤浸提液清
除·OH效果的影响顺序为B>A>D>C,即影响
石楠藤浸提液清除·OH 效果的主要因素是液料
比,其次是浸提温度和时间,最后是乙醇浓度。此
外,K 值分析表明,A 因素 K3>K2>K1,B因素
K1>K2>K3,C 因 素 K1 > K3 > K2,D 因 素:
K3>K2>K1,故最优方案为A3B1C1D3,即石楠藤浸
提液清除·OH效果最佳的浸提工艺条件为:浸提
温度70℃、液料比5∶1、乙醇浓度40%、浸提时间
2.5h。在该条件下,石楠藤浸提液对·OH的清除
效果最佳,平均清除率为0.550,高于表6中正交试
验的任一设计组合,说明正交试验结果可靠。
表6 石楠藤浸提液正交试验的羟自由基清除率
 Table 6 Scavenging rate of hydroxyl free radical in
orthogonal test of P.wallichii extract
试验号
No.
A浸提
温度/℃
Extraction
temperature
B液料比/
(mL/g)
Liquid
material
ration
C乙醇
浓度/%
Ethanol
concentration
D浸提
时间/h
Extraction
time
消除率
Scavenging
rate
1  50  5∶1  40  1.5  0.413
2  50  10∶1  50  2.0  0.176
3  50  15∶1  60  2.5  0.112
4  60  5∶1  50  2.5  0.526
5  60  10∶1  60  1.5  0.239
6  60  15∶1  40  2.0  0.147
7  70  5∶1  60  2.0  0.508
8  70  10∶1  40  2.5  0.300
9  70  15∶1  50  1.5  0.149
表7 石楠藤抗氧化物正交试验的羟自由基清除率均值与极差
Table 7 Mean and range value of hydroxyl free radical in orthogonal test of the Piper wallichii extract
因素
Factor
均值K Mean value
K1 K2 K3
极差
Range
A浸提温度/℃ Extraction temperature  0.702  0.912  0.957  0.085
B液料比/(mL/g)Liquid-soild ratio  1.446  0.714  0.408  0.346
C乙醇浓度/% Ethanol concentration  0.861  0.852  0.858  0.003
D浸提时间/h Extraction time  0.801  0.831  0.939  0.046
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0



Sc
av
en
gi
ng
%R
at
e
Doasge
0.6%%%%%%%%%%%%0.8%%%%%%%%%%%1%%%%%%%%%%%%%1.2%%%%%%%%%%1.4%%%%%%%%%%1.6%%%%%%%%%%%%1.8
加样量 /mL
图示 不同用量石楠藤提取液对羟自由基的清除率
  Fig. Hydroxyl radical scavenging rate with different
amount of P.wallichii extract
2.3 不同用量的石楠藤浸提液清除羟自由基清除率
由图示可知,当石楠藤浸提液从0.6~1.8mL
逐步增加时,对羟自由基的清除率呈坡度上升趋势;
当加样量为1.8mL时,对羟自由基的清除率即达
0.783,故羟自由基的浓度为1.47×10-4(以 H2O2
计),所需的最低浸提液体积为1.8mL。
3 结论与讨论
试验采用水浴回流法制备石楠藤浸提液,以石
楠藤浸提液对·OH 的清除率为考察指标,通过单
因素试验和L9(34)正交试验对其浸提工艺参数进
行优化。结果表明,影响石楠藤浸提液清除·OH
效果的主要因素是液料比,其次是浸提温度和浸提
时间,最后是乙醇浓度;石楠藤浸提液清除·OH效
果最佳的浸提工艺条件为在浸提水浴温度为70℃、
液料比5∶1、乙醇浓度40%条件下浸提2.5h,该条
件下的·OH 清除率达0.550。此外,在最佳提取
工艺条件下,浸提液体积加入量达到1.8mL时,·
OH清除率达到0.783(溶液中羟自由基浓度为
1.47×10-4,以 H2O2计)。
石楠藤早已入药多年,在治风寒湿痹和筋骨腰
膝疼痛、腰疼、手术后疼痛,祛风通经和强腰止痛方
面均发挥着非常重要的作用[1,24]冀治鑫等对药理分
·891·
                                        贵 州 农 业 科 学
                                   Guizhou Agricultural Sciences
析也作了大量的工作[1,8-13,25],但其抗氧化功效却尚
未为大家所熟悉。试验对石楠藤浸提液的抗氧化作
用进行了综合研究,未针对浸提液中的黄酮含量、黄
酮含量提取工艺以及该浸提液中黄酮含量与羟自由
基清除作用之间的量效关系作探讨并进行具体研
究,因此,今后的研究方向为石楠藤中黄酮含量的确
定及其抗氧化性的应用分析。
[参 考 文 献]
[1] 冀治鑫,赵 兵,李文婧,等.石楠藤的化学成分、药理
及临床应用研究[J].安徽农业科学,2012,40(18):
9663-9665.
[2] 贺献瑞,邓志厚.石楠叶、石楠藤男科妇科应用举隅
[J].河北中医,2005,27(5):363-364.
[3] 汪 艳.石楠藤与其混淆品的比较鉴别[J].海峡药
学,2010,22(6).96-98.
[4] 吴建伟,张 瑾.HPLC法测定石楠藤中熊果酸、齐墩
果酸的含量[J].Strait Pharmaceutical Journal,2013,
25(9):71-73.
[5] 吴连花,孙庆文,徐文芬,等.贵州两产地石楠藤中挥
发油的GC-MS分析[J].中国药房,2013,24(3):249-
251.
[6] 吴照熹.石楠藤与络石藤鉴别[J].时珍国医国药,
1999,10(5):347.
[7] 顾怀章,吴林冬,黄志海,等.超声波法提取黔南产石
楠藤茎中的挥发油[J].广东化工,2014,41(12):24-
25.
[8] 许宝华,赵尚达,杨春明.石楠藤提取物防治急性出血
性坏死性胰腺炎大鼠内毒素血症的实验研究[J].中
国危重病急救医学,1998,10(10):611-613.
[9] 许宝华,赵尚达,杨春明.石楠藤提取物对急性出血坏
死性胰腺炎大鼠治疗作用的实验研究[J].大连医科
大学学报,1997,19(4):251-254.
[10] 石京山,杨 艳,吴 芹,等.毛蒟提取物在制备治疗
或预 防 急 慢 性 肝 损 伤 药 物 中 的 应 用:中 国,
CN201010276394.5[P].中国,2010-12-29.
[11] 孙绍美,於 兰,刘 俭,等.海风藤及其代用品药理
作用的比较研究[J].中草药,1998,29(10):677-679.
[12] 王厚生,赖 敬.毛蒟有效成分药理作用的初步评价
[J].中草药,1983,14(8):29-31.
[13] LI X.F.Effects of flavone IIof Piper walichi on the
isolated rabbit heart[J].Zhong Yao Tong Bao,1985,
10(6):37-39.
[14] 沈传勇,鲁纯素,卢景芬,等.海风藤酮及其类似物抗
氧化活性研究[J].北京医科大学学报,1995,27(1):
62-64.
[15] 王多宁,张小莉,杨 颖,等.百合多糖对羟自由基的
清除作用[J].陕西中医学院学报,2006,29(4):53-
55.
[16] 敖 纯.老鹰茶虫酿茶营养成分及其提取物体外抗氧
化作用研究[D].重庆:西南大学,2010:1-60.
[17] 郭雪峰,岳永德,孟志芬,等.用清除羟自由基法评价
竹叶提取物抗氧化能力[J].光谱学与光谱分析,
2010,30(2):508-511.
[18] 李 超,李姣姣.回心草总黄酮清除羟基自由基活性
研究[J].粮油加工,2010(8):163-164.
[19] 张 成,兰 阳,袁 麒,等.簕菜茶提取液对亚硝化
反应清除和阻断作用的研究[J].食品工业科技,
2013,34(11):53-56.
[20] 张 成,徐子梁,温广辉,等.葡萄子浸提液对亚硝化
反应的抑制作用[J].湖北农业科学,2013,52(14):
3381-3385.
[21] 敖 纯.虫茶醇提取物对超氧阴离子和羟基自由基的
清除作用[J].肉类研究,2010,134(4):60-64.
[22] 梁 云,王洪新.几种天然抗氧化剂清除自由基能力
的比较研究[J].安徽农业科学,2008,36(6):2181-
2183.
[23] 蔡为荣.微波提取荷叶黄酮及其清除羟基自由基的研
究[J].食品科学,2004,25(9):112-114.
[24] 杨 晶.常用石南藤类中药的研究概况[J].云南中医
药杂志,2006,6:57-58.
[25] 韩桂秋,黄葵举,魏丽华,等.石楠藤受体拮抗剂活性
成分的分离和鉴定.北京医科大学学报,19(4):243-
245
(责任编辑:孙小岚)
·991·
 张 成 等 石楠藤浸提液的最佳提取工艺及其抗氧化能力
 ZHANG Cheng et al Optimum Extraction Process and Antioxidant Capacity for Piper wallichii Extract