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小叶野决明种子中金雀花碱提取工艺的优化



全 文 :第 45 卷第 8 期
2016 年 8 月
应 用 化 工
Applied Chemical Industry
Vol. 45 No. 8
Aug. 2016
收稿日期:2015-12-04 修改稿日期:2016-01-13
基金项目:陕西省科学院科技计划项目(2011K-19,2013K-21)
作者简介:刘国宇(1983 -),女,天津武清人,陕西省西安植物园助理研究员,硕士,从事植物化学方面的研究。电话:
13992865344,E - mail:liuguoyu1983@ 126. com
通讯联系人:崔新爱,电话:13630285714,E - mail:xinaicui@ 163. com
小叶野决明种子中金雀花碱提取工艺的优化
刘国宇,周军辉,谢斌,王庆,孙颖,崔新爱
(陕西省西安植物园,陕西 西安 710061)
摘 要:采用正交实验设计优化了小叶野决明种子中金雀花碱的热回流法提取工艺。采用高效液相色谱法测定了
提取样品中金雀花碱的含量。热回流法的最佳提取工艺为:药材粉末加 10 倍量的 80%乙醇,回流提取 1. 5 h,提取
3次。在此条件下,提取率可达 1. 68%。经验证,优化的提取工艺稳定可行,可作为小叶野决明种子中金雀花碱提
取的新工艺。
关键词:小叶野决明;金雀花碱;提取工艺;正交实验
中图分类号:TQ 453. 3;R 284. 2 文献标识码:A 文章编号:1671 - 3206(2016)08 - 1518 - 03
Optimization of extracting technology for cytisine in
Thermopsis chinensis Benth seeds
LIU Guo-yu,ZHOU Jun-hui,XIE Bin,WANG Qing,SUN Ying,CUI Xin-ai
(Xi’an Botanical Garden of Shaanxi Province,Xi’an 710061,China)
Abstract:The orthogonal test was used for optimizing the refluxing extraction technology for cytisine in
Thermopsis chinensis Benth seeds. We detected the content of cytisine by high-performance liquid chroma-
tography. Cytisine was extracted with 10 times 80% ethanol,refluxed for 1. 5 h,and with 3 repolications
under these condition,the yield up to 1. 68% . The optimized technique is stable and can be used for ex-
tracting cytisine from in Thermopsis chinensis Benth seeds.
Key words:Thermopsis chinensis Benth;cytisine;extracting technology;orthogonal test
小叶野决明(Thermopsis chinensis Benth)别称野
决明、霍州油菜,为豆科蝶形花亚科野决明属多年生
草本植物。在我国分布于河北、陕西、江苏、浙江、湖
北等省,我省主要分布于秦岭南坡陕西凤县一带。
小叶野决明的根和种子作为一种植物药可用于治疗
咽喉疼痛、痈肿疮疔、目赤肿痛等症。小叶野决明中
含有金雀花碱、臭豆碱、羽扇豆碱、N-甲基金雀花
碱、N-甲酰基金雀花碱[1]、左旋 O-乙酰基鹰靛叶
碱[2]等多种药用化学成分。
金雀花碱作为小叶野决明中主要的药用成分之
一,具有很高的药用价值。研究表明,金雀花碱对神
经型尼古丁乙酰胆碱受体有很强的亲和性,基于这
一作用,金雀花碱可用于缓解戒烟综合症以及降低
人们对尼古丁的成瘾性[3]。研究还发现,金雀花碱
衍生物具有抗抑郁的效果,有望成为抗抑郁药[4]。
而且,金雀花碱具有明显的植物生长调节活性,可以
抑制小麦芽鞘切段的伸长,能明显促进黑暗中离体
黄瓜子叶的生根作用和根的生长[5]。
目前,关于从小叶野决明种子中提取金雀花碱
的工艺研究未见报道。本文主要研究小叶野决明种
子中金雀花碱的提取工艺,采用热回流的方法,以乙
醇为提取溶剂,采用高效液相色谱法对小叶野决明
种子中提取的金雀花碱进行定量测定,考察了不同
的乙醇体积分数、提取次数、提取时间、固液比对金
雀花碱提取率的影响。为小叶野决明种子中金雀花
碱的开发利用提供一定的理论参考。
1 实验部分
1. 1 试剂与仪器
小叶野决明,产于陕西省西安植物园;金雀花碱
对照品质量分数在 99%以上;无水乙醇、甲醇、乙
腈、磷酸、三乙胺均为分析纯;水为蒸馏水。
Agilent 1200 HPLC-VWD高效液相色谱仪;BL-
620S 电子天平;FW100 高速万能粉碎机;DK-98-II
电热恒温水浴锅。
DOI:10.16581/j.cnki.issn1671-3206.20160527.046
第 8 期 刘国宇等:小叶野决明种子中金雀花碱提取工艺的优化
1. 2 实验方法
将干燥的小叶野决明种子粉碎,准确称量药材
粉末 5. 00 g 于 100 mL 圆底烧瓶中,加入 50 mL 体
积分数 80%的乙醇,在 90 ℃热水中回流提取。提
取液过滤后定容至 50 mL。精密吸取 1 mL滤液,定
容至 5 mL,用高效液相色谱进行测定。金雀花碱对
照品和样品的高效液相色谱图见图 1,由标准曲线
求得小叶野决明种子中金雀花碱的含量。
图 1 金雀花碱对照品和样品的高效液相色谱图
Fig. 1 HPLC spectrum of cytisine standard and sample
a.金雀花碱对照品;b.样品;1.金雀花碱色谱峰
1. 3 标准曲线的制作及线性回归方程
在 305 nm 检测波长下,以 5 ∶ 95 的乙腈-水相
(500 mL水 + 200 μL磷酸 + 250 μL三乙胺)为流动
相,分别测定系列浓度的金雀花碱对照品的高效液
相色谱图的吸收峰面积。以金雀花碱浓度为横坐
标,吸收峰面积为纵坐标作图,见图 2。得回归方程
y = 21 596x + 109. 08,R2 = 0. 999 5。结果表明,在
0. 009 36 ~ 0. 936 mg /mL金雀花碱浓度与其峰面积
之间呈线性关系。
图 2 金雀花碱浓度与峰面积曲线
Fig. 2 Standard curve of cytisine content and peak area
2 结果与讨论
2. 1 单因素实验
2. 1. 1 乙醇体积分数对提取率的影响 在 90 ℃热
水浴中,回流提取 2 次,每次 1. 5 h,固液比为 1 ∶ 10
(g /mL),考察乙醇体积分数对金雀花碱提取率的影
响,结果见表 1。
表 1 提取率与乙醇体积分数的关系
Table 1 The relationship between extraction rate
and volume fraction of ethanol
乙醇体积分数 /% 金雀花碱含量 /(mg·mL -1) 提取率 /%
60 0. 274 6 1. 35
70 0. 274 4 1. 35
80 0. 277 2 1. 37
90 0. 254 8 1. 25
100 0. 270 0 1. 30
由表 1 可知,乙醇体积分数 80%时,提取率最
高。其原因可能是乙醇体积分数太高或太低都会使
小叶野决明中其他成分溶出,导致提取率降低。
2. 1. 2 提取时间对提取率的影响 在圆底烧瓶中
加入体积分数 80%的乙醇,置于 90 ℃热水浴中,回
流提取 2 次,固液比 1∶ 10(g /mL),考察提取时间对
金雀花碱提取率的影响,结果见表 2。
表 2 提取率与提取时间的关系
Table 2 The relationship between extraction rate and time
提取时间 /h 金雀花碱含量 /(mg·mL -1) 提取率 /%
0. 5 0. 267 5 1. 31
1. 0 0. 272 8 1. 32
1. 5 0. 278 9 1. 40
2. 0 0. 290 5 1. 38
2. 5 0. 320 2 1. 39
由表 2 可知,提取时间 1. 5 h 时,提取率最高。
其原因可能是随着提取时间的增加会使小叶野决明
中其他成分溶出,而导致提取率降低。
2. 1. 3 固液比对提取率的影响 在圆底烧瓶中加
入体积分数 80%的乙醇,置于 90 ℃热水浴中,回流
提取 2 次,每次提取 1. 5 h,考察固液比对金雀花碱
提取率的影响,结果见表 3。
表 3 提取率与固液比的关系
Table 3 The relationship between extraction rate
and solid-liquid ratio
固液比 /(g·mL -1) 金雀花碱含量 /(mg·mL -1) 提取率 /%
1∶ 4 0. 249 3 1. 23
1∶ 6 0. 316 4 1. 57
1∶ 8 0. 156 8 1. 55
1∶ 10 0. 172 3 1. 67
1∶ 12 0. 159 9 1. 53
由表 3 可知,固液比为 1∶ 10(g /mL)时,提取率
9151
应用化工 第 45 卷
最高,当固液比再继续增加时,提取率变化不明显。
2. 1. 4 提取次数对提取率的影响 在圆底烧瓶中
加入体积分数为 80%的乙醇 30 mL,置于 90 ℃热水
浴中,每次提取 1. 5 h,固液比 1∶ 10(g /mL),考察提
取次数对金雀花碱提取率的影响,结果见表 4。
表 4 提取率与提取次数的关系
Table 4 The relationship between extraction
rate and extraction times
提取次数 金雀花碱含量 /(mg·mL -1) 提取率 /%
1 0. 176 9 0. 86
2 0. 269 6 1. 33
3 0. 163 3 1. 61
4 0. 166 3 1. 67
5 0. 173 3 1. 73
由表 4 可知,提取率随着提取次数增加而提高,
当超过 3 次时,提取率增加不明显。考虑到节约成
本,提取 3 次为宜。
2. 2 正交实验
表 5 因素水平表
Table 5 Factors and levels table
水平
A B C D
乙醇体积分数
/% 提取次数
提取时间
/h
固液比
/(g·mL -1)
1 60 1 1 1∶ 6
2 70 2 1. 5 1∶ 8
3 80 3 2 1∶ 10
表 6 正交实验结果
Table 6 Results of orthogonal test
实验号 A B C D 提取率 /%
1 1 1 1 1 0. 75
2 1 2 2 2 1. 48
3 1 3 3 3 1. 75
4 2 1 2 3 1. 18
5 2 2 3 1 1. 39
6 2 3 1 2 1. 69
7 3 1 3 2 1. 09
8 3 2 1 3 1. 64
9 3 3 2 1 1. 74
k1 1. 33 1. 01 1. 36 1. 29
k2 1. 42 1. 50 1. 47 1. 42
k3 1. 49 1. 73 1. 41 1. 52
R 0. 16 0. 72 0. 11 0. 23
根据单因素实验结果,选择乙醇体积分数(A)、
提取次数(B)、提取时间(C)、固液比(D)为因素,设
计 4 因素 3 水平 L9(3
4)正交实验,优化小叶野决明
中金雀花碱提取工艺。因素水平见表 5,结果见
表 6。
由表 6 可知,对小叶野决明中金雀花碱提取率
影响的因素主次为 B > D > A > C,说明提取次数是
最主要的影响因素,最佳提取工艺为 A3B3C2D3,即
10 倍量的 80%乙醇,回流提取 1. 5 h,提取 3 次。
2. 3 验证实验
分别称取 3 份小叶野决明药材粉末各 50 g,在
90 ℃热水浴中,加入 10 倍量的 80%乙醇,回流提取
3 次,每次 1. 5 h。结果表明,小叶野决明中金雀花
碱含量的平均值为 1. 68%。
3 结论
通过单因素实验和正交实验,优选出小叶野决
明种子中金雀花碱的最佳提取工艺为:10 倍量的
80%乙醇,回流提取 1. 5 h,提取 3 次。在此条件下,
提取率达 1. 68%。经验证,本方法提取条件稳定,
提取成本较低,操作简便,可用于工艺生产。
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