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用正交设计法优化地锦草中总黄酮的超声提取工艺



全 文 :·论 著·
用正交设计法优化地锦草中总黄酮的超声提取工艺
张海英,张 红 (新疆医科大学附属中医医院药学部,乌鲁木齐830000)
[摘 要] 目的:优化地锦草中总黄酮的超声提取工艺。方法:将地锦草药材粉碎成超微粉末,采用单因素实验考察乙醇浓
度、乙醇用量、提取时间和提取次数对提取效果的影响,以总黄酮含量和浸膏得率为指标,采用L9(34)正交试验设计筛选最优
提取工艺条件。结果:最优提取工艺条件为加12倍量的70%乙醇,提取2次,每次1.5h,提取得到总黄酮含量为(6.53±
0.04)mg/g,浸膏得率为(15.27±0.55)%(n=3)。结论:该工艺合理、稳定,可用于提取地锦草中的总黄酮。
[关键词] 地锦草;总黄酮;超声提取;正交试验
[中图分类号] R284.2   [文献标志码] A   [文章编号] 1671-2838(2014)03-0176-04
DOI:10.5428/pcar20140306
Optimization of ultrasonic extraction technology of total flavone from Herba Euphorbiae Humifusae by
orthogonal design
ZHANG HaiYing,ZHANG Hong(Department of Pharmacy,Traditional Chinese Medicine Hospital Affiliated to Xinjiang
Medical University,Urumqi 830000,China)
[ABSTRACT] Objective:To optimize the ultrasonic extraction technology of total flavone from Herba Euphorbiae Humifusae.
Methods:Herba Euphorbiae Humifusae was pulverized into ultramicro-powder.The single factor test was used to investigate the
effects of concentration and volume of alcohol,duration and times of extraction on extraction efficiency.The extraction technolo-
gy was optimized using L9(34)orthogonal design,with the content of total flavone and extract yield as responsive indexes.
Results:The optimal ultrasonic extraction technology was to use 12-fold 70%alcohol solution as extractant,extraction twice,
1.5hextraction each time.The content of total flavone was(6.53±0.04)mg/g and the extract yield was(15.27±0.55)%
(n=3)by the optimal extraction technology.Conclusion:This extraction process is reasonable and stable,which could be used
for extraction of total flavone from Herba Euphorbiae Humifusae.
[KEY WORDS] Herba Euphorbiae Humifusae;total flavone;ultrasonic extraction;orthogonal test
[Pharm Care Res,2014,14(3):176-179]
作者简介 张海英(女),副主任中药师,硕士生导师.
E-mail:zzhhyy2583@126.com
  地锦草为大戟科植物地锦(Euphorbia humi-
fusa Wild.)或斑地锦(Euphorbia maculata L.)的
干燥全草,具有清热解毒、凉血止血、利湿退黄、增强
肝脾功能的作用,用于治疗痢疾、泄泻、皮肤瘙痒、疮
疖痈肿等疾病[1]。地锦草资源十分丰富,全草含黄
酮类(槲皮素等)、没食子酸、内消旋肌醇等活性成
分。提取地锦草中的黄酮类成分常采用加热回流
法,该方法具有溶剂消耗量大、加热时间长的缺点。
超声提取法利用超声波的空化作用、机械效应和热
效应等加速细胞内有效物质的释放、扩散和溶解,具
有快速、安全、效率高等优点。超微粉碎是指利用机
械或流体力学的途径将物料粉碎至粒径<10μm微
粒的过程,超微粉末具有良好的溶解性、分散性、吸
附性和化学反应活性等特殊理化性质[2]。本研究将
地锦草药材超微粉碎后,用超声提取法提取其中的
总黄酮,采用单因素实验结合正交试验设计,优化地
锦草中总黄酮的提取工艺条件。
1 材 料
1.1 仪器 SYFM-8型超微粉碎振动磨(济南松岳
机器有限责任公司);Cintra-20紫外-可见分光光度
计 (澳大利亚GBC科学仪器公司);SK3300LH 超
声清洗器(上海科导超声仪器有限公司)。
1.2 药品和试剂 地锦草购于新疆自治区维吾尔
医院,经新疆医科大学附属中医医院李永和主任中
药师鉴定为地锦草(Euphorbia humifusa Wild.);
芦丁对照品(批号100080-200707,中国食品药品检
定研究院);亚硝酸钠(分析纯,天津市福晨化学试剂
有限公司);硝酸铝、95%乙醇、石油醚(天津市百世
化工有限公司);氢氧化钠(分析纯,上海化学试剂集
团公司)。
2 方法和结果
2.1 溶液的配制 (1)芦丁对照品溶液:精密称取
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药学服务与研究 Pharm Care Res 2014Jun;14(3)
张海英,等.用正交设计法优化地锦草中总黄酮的超声提取工艺
芦丁对照品10.0mg,置50ml量瓶中,加95%乙醇
适量,超声10min使溶解,加95%乙醇定容,即得
0.2mg/ml的芦丁对照品溶液。(2)供试品溶液:地
锦草药材经超微粉碎振动磨粉碎15min,得到超微
粉末。精密称取10g地锦草超微粉末,将95%乙醇
加适量蒸馏水稀释成70%浓度,用70%乙醇溶液
100ml超声提取60min,并补足减失的重量。滤纸
过滤,滤液用石油醚脱色后置250ml量瓶中,用
70%乙醇定容,即得。
2.2 最大吸收波长的选择 精密量取供试品溶液
和芦丁对照品溶液各2ml,置25ml量瓶中,加
70%乙醇至6ml,加4%亚硝酸钠溶液1ml,摇匀,
放置6min。加10%硝酸铝溶液1ml,摇匀,放置
6min,加10%氢氧化钠溶液10ml,用70%乙醇定
容至刻度。放置15min使反应完全,在紫外-可见
分光光度计下400~700nm扫描,确定最大吸收波
长为500nm。
2.3 方法学考察
2.3.1 标准曲线的制备 分别精密量取芦丁对照
品溶液1、2、3、4、5、6ml置25ml量瓶中,加95%乙
醇5、4、3、2、1、0ml使至6ml,按2.2项下自“加
4%亚硝酸钠溶液1ml”开始操作,以95%乙醇作为
空白对照,用紫外-可见分光光度计在500nm处测
定吸光度(A)[3]。以浓度(c)为横坐标,A为纵坐标
进行线性回归,得到标准曲线方程:A=12.814 c+
0.004 5(r=0.999 9),表明芦丁在8~48μg/ml范
围内线性关系良好。
2.3.2 精密度实验 精密吸取芦丁对照品溶液
2ml,按2.2项下操作测定含量,重复测定6次。计
算得到RSD=1.23%(n=6),表明该方法精密度良
好。
2.3.3 加样回收率实验 精密称取9份已知总黄
酮含量为6.18mg/g的地锦草超微粉末5g,按2.1
项下方法(2)制备供试品溶液。将供试品溶液置于
25ml量瓶中,每3份精密加入浓度为0.2mg/ml的
芦丁对照品溶液0.5、1.0、1.5ml,70%乙醇定容至
刻度,得到低、中、高浓度分别为4、8、12μg/ml的混
合样品溶液。按2.2项操作测定吸光度,计算加样
回收率,结果低、中、高浓度的加样回收率分别为
(99.23±1.21)%、(100.79±1.76)%、(99.47±
2.14)% (n=3)。
2.3.4 重复性实验 称取10g地锦草超微粉末,
共5份,按2.1项下方法(2)制备供试品溶液,测定
吸光度,根据标准曲线方程计算得到总黄酮的平均
含量为(6.18±0.11)mg/g,RSD=1.78%(n=6),
表明本方法重复性良好。
2.3.5 稳定性实验 精密量取供试品溶液2ml,
按2.2项下操作,在溶液配制后2h内每隔15min
测定1次吸光度,计算得到RSD=1.21%(n=9),
表明供试品溶液在配制后2h内稳定。
2.4 单因素实验 采用单因素实验对超声提取法
的乙醇浓度、乙醇用量、提取时间、提取次数等因素
进行考察。考察某个因素时,其他影响因素固定不
变,评价该因素对提取效果的影响。
2.4.1 提取工艺的评价指标 提取工艺评价指标
是总黄酮含量和浸膏得率的综合评分,其中总黄酮
含量和浸膏得率的权重系数分别是60和40。总黄
酮含量评分=(总黄酮含量/最大总黄酮含量)×60,
浸膏得率评分=(浸膏得率/最大浸膏得率)×40,综
合评分=总黄酮含量评分+浸膏得率评分。
2.4.2 乙醇浓度的影响 分别用浓度为10%、
30%、50%、70%、90%的12倍体积的乙醇溶液为溶
媒进行提取,每次提取时间为1h,提取次数为2次,
计算综合评分。结果用10%和30%的乙醇提取时,
综合评分几乎相同,分别为(30.4±0.9)和(31.2±
1.2)(n=3)。随着乙醇浓度的增加,综合评分提高,
70%乙醇提取时综合评分达最高值,为(87.1±
1.6)(n=3);90%乙醇提取时综合评分为(86.8±
2.1)(n=3)。考虑到用高浓度乙醇的成本较高,因
此选用浓度为70%的乙醇作为提取溶媒。
2.4.3 乙醇用量的影响 分别用6、9、12、15、18倍
体积的70%乙醇溶液进行提取,提取次数为2次,
提取时间为1h,计算综合评分。结果以6倍和9倍
体积的乙醇提取时,综合评分分别为(72.1±1.1)和
(80.5±1.2)(n=3);12倍体积的乙醇提取时综合
评分达最高值,为(85.2±2.1)(n=3);15倍和18
倍乙醇提取时,综合评分分别为(84.8±1.9)和
(84.6±1.8)(n=3),与12倍乙醇提取几乎相同。
考虑到大生产中乙醇用量的增加,会导致后续浓缩、
干燥的工作量大幅增加,从而增加生产成本,故选择
9倍、12倍、15倍体积的乙醇用量进入正交试验。
2.4.4 提取时间的影响 用12倍体积的70%乙
醇分别提取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5h,提取次数为2
次,计算综合评分。结果提取时间为0.5、1.0、
1.5h时,综合评分几乎相同,分别为(82.1±2.0)、
(79.8±1.8)和(81.6±1.7)(n=3)。随着提取时间
延长,综合评分增加。提取2.0和2.5h时,综合评
分达(86.4±1.9)和(85.8±1.7)(n=3)。考虑到总
黄酮的提取率较高,在较短时间内已经溶出了大部
分,并且随着提取时间的延长,增加了无效物质的溶
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张海英,等.用正交设计法优化地锦草中总黄酮的超声提取工艺
出,因此选择0.5、1.0、1.5h三个提取时间进入正
交试验。
2.4.5 提取次数的影响 用12倍量的70%乙醇
分别提取1、2、3、4次,每次提取时间为1h,计算综
合评分。结果发现,提取1次和2次时,综合评分分
别为(61.2±1.2)和(78.6±1.5)(n=3);提取3次
时,综合评分达最高值,为(89.6±2.2)(n=3);提取4
次时,综合评分为(88.5±1.7)(n=3),与提取3次几
乎相同。考虑到提取时间过长可能导致总黄酮的分
解,故选择提取1、2、3次三个水平进入正交试验。
2.5 正交试验 设计L9(34)正交试验,见表1。分
别精密称取地锦草超微粉末10g,按正交设计安排
实验[4],测定不同提取条件得到的总黄酮含量和浸
膏得率,计算综合评分,进行统计分析。正交试验结
果见表2和表3。由表2直观分析可知,各因素对
提取综合评分的影响程度为:提取次数>提取时
间>乙醇用量,最佳提取工艺为A2B2C3。经方差分
析可见,提取次数对提取效果的影响有统计学意义
(P<0.05),而提取时间和乙醇用量的影响无统计
学意义。故确定最佳提取工艺为A2B2C3,即地锦草
超微粉末加12倍量的70%乙醇溶液回流提取2
次,每次提取1.5h。
表1 正交试验设计的因素和水平
Table 1 The factors and levels of
orthogonal experiment design
水平 因素A(提取次数,次)
因素B
(乙醇用量,倍)
因素C
(提取时间,t/h)
1  1  9  0.5
2  2  12  1.0
3  3  15  1.5
表2 正交试验设计和结果
Table 2 Design and results of orthogonal test
序号
因素
A  B  C  D
评价指标
总黄酮含量
(ωB/mg·g-1)
总黄酮含
量评分
浸膏得率
(%)
浸膏得率
评分 综合评分
1  1  1  1  1  5.55  51.15  9.80  23.76  74.91
2  1  2  2  2  5.77  53.18  11.20  27.15  80.33
3  1  3  3  3  5.97  55.02  11.70  28.36  83.38
4  2  1  2  3  6.35  58.53  15.30  37.09  95.62
5  2  2  3  1  6.35  58.53  15.20  36.85  95.38
6  2  3  1  2  6.51  60.00  13.70  33.21  93.21
7  3  1  3  2  6.14  56.59  14.90  36.12  92.71
8  3  2  1  3  6.19  57.05  15.70  38.06  95.11
9  3  3  2  1  5.39  49.68  16.50  40.00  89.68
K1 238.62  263.24  263.23
K2 284.21  270.82  265.63
K3 277.50  266.27  271.47
R  45.59  7.58  8.24
表3 方差分析结果
Table 3 Results of variance analysis
方差来源 离差平方和 自由度(f) 方差 F值 P值
A  0.040 4  2  0.020 2  12.139 <0.05
B  0.001 0  2  0.000 5  0.292 >0.05
C  0.001 2  2  0.000 6  0.365 >0.05
 D(误差项) 0.003 3  2  0.001 7
2.6 验证实验 称取地锦草超微粉末50g,共3
份,加12倍量70%乙醇溶液提取2次,每次1.5h。
用70%乙醇补足减失重复,滤纸过滤,滤液用石油
醚脱色后置2500ml量瓶中,用70%乙醇定容即得
供试品溶液,按2.2项方法显色后测定吸光度。结
果 测 得 药 材 样 品 中 总 黄 酮 含 量 为 (6.53±
0.04)mg/g,浸膏得率为(15.27±0.55)%(n=3)。
结果表明,检测指标接近或高于正交表中最优值,表
明优选的提取条件稳定、可行。
3 讨 论
  药理学研究发现,地锦草有良好的抗菌、抗炎和
止血作用,对游离羟基引发的DNA氧化损伤有一
定的保护作用,并且可以清除和抑制自由基,是一种
较强的抗氧化植物[5]。地锦草中含有黄酮类(槲皮
素等)、没食子酸、内消旋肌醇等活性化合物,其水提
液和醇提液均具有较强的黄酮反应,因此本研究选
择总黄酮含量和浸膏得率作为提取效果的评价指
·871·
ISSN 1671-2838 CN 31-1877/R Pharm Care Res 药学服务与研究 2014Jun;14(3)
www.pcarjournal.net.cn E-mail PharmCR@163.com Phn/Fax 86-21-65519829 Phn 021-31162330
     
标。总黄酮的含量测定方法较多,常用方法有对照
品测定法、金属离子络合法、HPLC法和荧光分光光
度法等[6]。金属离子络合法的原理是基于黄酮类化
合物分子中具有3-羟基、5-羟基或邻二酚羟基,易与
金属盐类如铝盐、锆盐、锶盐、镁盐等反应,生成有色
的金属络合物。亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠显色反
应由于测定结果稳定、可靠、重现性好,常用于黄酮
类化合物的含量测定,本研究也选用该方法测定地
锦草提取液中总黄酮的含量。
  超声提取主要是利用超声波的空化作用加速植
物有效成分的浸出,另外超声波的次级效应,如机械
振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能促进待提成
分的扩散和释放。与传统回流提取法相比,虽然超
声提取的浸膏得率较低,但有效成分提取率高,提取
时间短,省时、节能,操作方便,尤其对于热敏感成分
更为适宜,因此被广泛用于植物有效成分的提取。
超微粉碎是采用振动磨粉碎药材,提高细胞破壁率,
从而提高化学成分的溶出速率和溶出量;但由于超
微粉末太细,加热回流提取时要持续搅拌,否则容易
糊化,给操作带来困难。本研究将超微粉碎技术和
超声提取工艺相结合用于地锦草中总黄酮的提取,
方法操作简单、提取效率高、生产成本小,适宜在制
剂生产中推广应用。
【参考文献】
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[收稿日期] 2013-03-04 [修回日期] 2013-11-02
[本文编辑] 兰 
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪

(上接第175页)
20次/min,血压150/70mm Hg,急性病容,精神差,咽喉充
血,双肺呼吸音粗,未闻及干湿性啰音。入住单间病房隔离,
房间进行紫外线消毒。患者自发热以来,仍间断服用甲巯咪
唑。由于患者严重粒细胞缺乏,因此立即停用甲巯咪唑,给
予重组人粒细胞集落刺激因子注射液 (商品名 瑞白)
300μg,皮下注射,qd;亚胺培南/西司他汀钠2g,ivgtt,q8h;
依替米星氯化钠注射液0.2g,ivgtt,qd,抗感染治疗,同时采
取心电监护、持续吸氧、物理降温等治疗措施。2012-08-14
患者感觉胸闷、持续发热,体温最高达39.8℃,N 0.05×
109/L。细菌培养结果示:肺炎克雷伯菌阳性,根据药敏试验
结果继续原抗感染治疗。2012-08-16患者持续胸闷、高热,
病情 危 重,食 欲 差,血 常 规 示 WBC 0.9×109/L,
N 0.1×109/L,沿用之前的治疗方案。当日下午,应患者家
属的要求,将患者转往上级医院治疗。转院后电话随访,患
者于2012-08-19出现感染性休克,抢救无效死亡。
2 讨 论
  甲巯咪唑是一种硫脲类抗甲状腺药物,通过抑制甲状腺
素的产生而发挥作用,主要用于甲亢(包括Graves症)、甲状
腺切除术的术前准备、放射性碘治疗的辅助剂以及甲状腺危
象的治疗。常见不良反应有皮肤瘙痒和皮疹,严重不良反应
为血液系统异常,轻度致白细胞减少,严重致粒细胞缺乏[1]。
粒细胞缺乏所致死亡罕见,但文献也有报道[2,3]。当患者的
体温≥38℃并持续2d以上,感觉不适,咽喉疼痛,同时出现
感冒样症状,医师应高度警惕粒细胞缺乏的可能。当主观症
状和客观检查结果都提示粒细胞缺乏,应该立即停药,检查
WBC计数和分类计数。一般认为连续监测 WBC是不能预
测粒细胞缺乏的,因为后者的发生非常突然。医师应该告知
患者及其看护人员识别粒细胞缺乏症的方法,并提醒他们如
果发生口腔溃疡、咽喉肿痛、发热、擦伤、身体不适或其他非
特异性疾病时,要立即寻求医疗救护。研究发现,抗甲状腺
药物治疗的前3个月内每周监测 WBC及其分类计数,可以
在感染发生前及时发现无症状的粒细胞缺乏症[4]。
  甲巯咪唑致粒细胞缺乏的发生率约为0.5%,主要发生
在治疗的最初3个月,但其他时间段内也可能发生,最晚发
(下转第217页)
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