全 文 : [收稿日期] 2015-03-05;2015-09-17修回
[基金项目] 牡丹江科技局攻关项目“茵陈等中药治疗胆囊炎有效部位作用机理的研究”(Z2014S040);牡丹江师范学院“《药剂学》案例教
学法的改革”(2013ALZX020);黑龙江省教育厅科学技术项目“黑龙江地产药材瓦松降血糖活性成分研究”(11551514)
[作者简介] 柴军红(1982-),男,讲师,硕士,从事天然产物的分离及应用研究。E-mail:swxcjh@126.com
[文章编号]1001-3601(2015)10-0586-0188-03
狼爪瓦松中活性成分提取工艺的优化
柴军红,何婷婷,杨春文,马怀良,肖 杰
(牡丹江师范学院,黑龙江 牡丹江157011)
[摘 要]为建立狼爪瓦松叶中黄酮、萜类同步快速提取工艺,为狼爪瓦松活性成分开发提供理论基础,
以狼爪瓦松为原料,以总黄酮、总萜提取率为技术指标,通过提取方法对比试验,采用正交设计探讨提取工艺
的影响因素。结果表明:各因素影响依次为提取时间>温度>功率>固液比,其最佳工艺参数为超声温度
60℃,固液比1∶20,提取时间40min,超声波功率100W,该工艺下,2种活性物质主要指标均比传统提取法
高,总萜得率为2.66%,总黄酮得率为0.901%。放大10倍试验表明,工艺较稳定,标准偏差均在2.5%以
内。
[关键词]狼爪瓦松;总黄酮;总三萜;工艺优化
[中图分类号]TQ461 [文献标识码]A
Optimization of Extraction Process for Active Components from
Orostachys cartilaginous
CHAI Junhong,HE Tingting,YANG Chunwen,MA Huailiang,XIAO Jie
(Mudanjiang Teachers College,Mudanjiang,Heilongjiang157011,China)
Abstract:To optimize the extraction process of flavonoids,terpene from O.cartilaginous,which is
expected to provide theoretical basis for extracting active components from O.cartilaginous.
O.cartilaginous was used as raw material,the extraction rate of total flavonoids and total terpene is
technical index,a comparative test on extraction methods,the effect of the extraction process was
optimized by the orthogonal experimental design.Results:The factors was as folows ultrasonic time>
temperature> power>solid-liquid ratio.The optimum technological parameters were ultrasonic time
40min,temperature 60℃,solid-liquid ratio 1∶20,power 100W.Extraction yield of terpene was 2.66%,
and flavonoids was 0.901%.The 10-times amplification test showed that the process was more stable;
standard deviations were less than 2.5%.
Key words:Orostachys cartilaginous;flavonoids;terpene;optimization of process
瓦松学名(Orostachys fimbriate Herbger)是
景天科的瓦松属,全草入药,具有清热解毒,止血,利
湿,消肿的功效,用于吐血,痔疮,湿疹,血痢,疟疾等
症状[1-2]。瓦松中富含三萜类、甾醇类、黄酮类、有机
酸、氨基酸[2]。其中,黄酮类、萜类是主要活性物质,
国家药典技术指标主要针对槲皮素和山柰素作了相
应规定,但是药理作用上表现为强抗癌、降血糖,降
血脂、抗病毒,抗菌活性[3-4]等作用,这不仅与黄酮成
分有关系,其萜类与以上药理活性有密切关系,所以
有必要对提取工艺进行研究,以期提高其制剂的产
品质量。
笔者以牡丹江产狼爪瓦松为原料,通过浸提法、
索氏提取法、回流提取法、超声波提取法、微波提取
法等对比试验,以总黄酮及总三萜为指标选择最佳
的提取方法;借助正交试验法优化工艺,以期为瓦松
开发利用、活性成分提取纯化提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
药材:牡丹江产狼爪瓦松(Orostachys cartilag-
inea V.N.Boriss,经牡丹江师范学院曲秀春教授
鉴定),标本现存于牡丹江师范学院-生命学院标本
室)。
试剂:齐墩果酸(中国生物制剂公司,HPLC
级≥98%),浓硫酸(AR),乙醇(AR),乙酸乙酯
(AR),石油醚(AR),芦丁标准品>99%(贵州迪大
生物技术公司),三氯甲烷(AR),盐酸(AR,沈阳试
剂三厂),香草醛(AR,辽宁世星药化),冰醋酸
(AR),高氯酸(AR)等,以上未标出试剂均为天津大
茂化学试剂厂。
仪器:HH-6恒温水浴锅(金坛市友联仪器研究
所),DZF-6020真空干燥(沈阳林频实验设备公
贵州农业科学 2015,43(10):188~190
Guizhou Agricultural Sciences
司),FZ102植物粉碎机(天津泰斯特仪器公司),
UV-2010紫外可见分光光度计(日立),BS214D电子
天平(德国赛多利斯),RE-52AA旋转蒸发仪(上海
亚荣),SL-2010N超声波萃取装置(南京顺流设备
有限公司),索氏提取装置;NJL07-3型实验专用微
波炉(南京杰全微波设备有限公司)等。
1.2 提取溶剂的选择
针对常用提取溶剂以乙醚、氯仿、乙酸乙酯、乙
醇、水等作为提取溶剂,均称取瓦松200g,用固液比
1∶10(V/V),超声波法提取30min,经过浓缩、干
燥,以齐墩果酸为对照品,采用香草醛-高氯酸法,用
紫外分光光度计在540nm处测定总三萜,采用亚
硝酸钠-硝酸铝法,以芦丁为对照品,在505nm测定
总黄酮。
1.3 提取方法的选择
采用浸提法、回流提取法、索氏提取法、超声波
辅助法[5]和微波辅助法,以总黄酮、总三萜收率为主
要参数指标,以确定提取方法。具体如下:将自然阴
干的瓦松,去杂、粉碎,过20~30目筛,取瓦松200g,
浸提法采用固液比1∶10,浸泡48h,浓缩干燥,定
容检测;回流提取法:固液比1∶10,回流提取2h,
提取2次合并滤液,浓缩干燥,定容检测;索氏提取:
固液比1∶10,提取6h,浓缩干燥,定容检测;超声
波辅助法:固液比1∶10,提取时间30min,温度
30℃,功率100W,频率20kHz;微波辅助法:提取
时间10min,功率300W,其他条件同上。将每组
试验设置平行试验3次取平均值。
1.4 提取工艺的正交试验
在单因素预试验的基础上,依据“1.3选出的提
取方法”,选择超声温度(A)、超声时间(B)、固液比
(C)和超声功率(D)为参试因子,以总萜得率为指
标,设计L9(34)正交试验(表1),各处理平行3次取
平均值。为了更好地评价工艺,将以上总萜及总黄
酮收率加权,并综合考核工艺,加权方法如下:二者
算数平均值比值为系数,经计算为2.81,将总萜转换
成总黄酮,即总萜收率乘以2.81加上总黄酮收率总
为总指标。公式如下:
总指标=2.81×T(萜)+F(黄酮)
依据最佳工艺,将工艺参数试验扩大10倍,每
表1 超声提取狼爪瓦松活性成分的正交试验因素及水平
Table 1 Orthogonal experimental factors and levels of
ultrasonic extraction of active composition
fromO.cartilaginous
水平
Level
A温度℃
Temperature
B时间/min
Time
C固液比
Solid-liquid ratio
D功率/W
Power
1 50 30 1∶10 100
2 60 40 1∶15 200
3 70 50 1∶20 300
组重复3次,结果取算数平均值,验证工艺稳定性。
1.5 活性成分的测定
1.5.1 总黄酮 采用亚硝酸钠一硝酸铝法[6]。将
提取液回收溶剂,浓缩干燥,取适量,用少量甲醇溶
解,取70%甲醇定容至100mL容量瓶中,移取
1mL母液于25mL比色管依据参考文献[6]的方法
测定含量。
1.5.2 总萜类 采用5%香草醛-高氯酸(冰乙酸)
显色法[7-8]。将提取液回收溶解,浓缩干燥,取适量
提取浸膏,乙酸乙酯定容至100mL容量瓶中,移取
1mL母液于25mL比色管,测定含量。
2 结果与讨论
2.1 提取溶剂的选择
不同极性的溶剂对物质萃取能力有所不同。从
表2可知,提取狼爪瓦松黄酮得率和总萜类得率均
较高的是乙酸乙酯,其提取率分别为0.504%和
2.35%。故试验采用乙酸乙酯作为提取溶剂。
表2 不同提取溶剂提取狼爪瓦松的活性成分含量
Table 2 Active composition content in different solvent
fromO.cartilaginous
提取溶剂
Solvent
黄酮得率%
Flavone yield
总萜类得率%
Terpene yield
水 Water 0.123 0.15
乙醇+水Ethanol+water 0.545 0.94
乙酸乙酯Ethyl acetate 0.504 2.35
氯仿Chloroform 0.172 1.71
乙醚 Diethyl ether 0.012 0.57
2.2 不同提取方法的狼爪瓦松活性成分含量
由表3可知,传统的浸提法、回流提取法、索氏
提取法对于萜类提取效能较低,相对而言,超声波法
与微波法均能较好的促进活性物质释放扩散,是较
节能又快速的提取方法,有工艺优势。这主要与超
声波空化作用和微波的热效应有关。比较发现超声
波法对于传统的提取法在总黄酮及萜类提取方面均
有明显优势,且时间短,相对能耗也低。虽然微波超
声波结合也有好的收率,但是操作步骤较多,溶剂损
失也较大。综上所述,试验以超声波法作为提取方
法进行工艺优化。
表3 不同方法提取的狼爪瓦松活性成分含量
Table 3 Contents of active composition by different
methods fromO.cartilaginous
提取方法
Extraction
method
黄酮收率%
Flavone
yield
总萜类收率%
Terpene
yield
浸提 Digestion 0.178 0.98
回流Backflow 0.378 1.49
索氏提取Soxhlet extraction 0.472 1.98
超声波提取 Ultrasonic extraction 0.552 2.43
微波提取 Microwave extraction 0.537 1.96
超声波法+微波法 0.601 2.14
Ultrasonic extraction+microwave extraction
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柴军红 等 狼爪瓦松中活性成分提取工艺的优化
CHAI Junhong et al Optimization of Extraction Process for Active Components fromOrostachys cartilaginous
2.3 活性成分标准曲线
黄酮标准曲线的回归方程为y=0.573x+
0.016 8,R2=0.999 2,说明芦丁对照品在0.11~
0.67mg/mL的线性关系良好。
萜类标准曲线的回归方程为y=0.033 8x+
0.027 1,R2=0.999 4,说明熊果酸对照品在10~
60μg/mL呈良好线性关系。
2.4 超声提取狼爪瓦松正交试验各处理的活性成
分含量
由表4可知超声提取狼爪瓦松正交试验各处理
的活性成分含量。通过加权处理,对各因素水平的
总指标进行极差分析(表5)表明,各因素的影响依
次是提取时间>温度>功率>固液比,最佳工艺条
件为处理 5 和处理 6,超声温度 60℃,固液比
1∶10~1∶20,提取时间40~50min,超声波功率
在100~200W。结合方差分析结果,其可能的最佳
工艺为 A2B2C1D1不在正交试验结果中,对其进行
验证比较试验,其结果表明该工艺下的总萜得率为
2.42%,总黄酮得率为0.818%,比正交试验处理5
的得率低,所以确定正交试验处理5为最佳工艺,即
提取温度60℃,提取时间40min,固液比1∶20,超
声功率100W。但是该工艺使用较多溶剂,具体工
业化还需要进一步中试调整,因放大后传质、传热将
会有一定变化。
为了进一步确定所得组合工艺是否稳定,进行
放大试验进行验证。为验证该工艺,将其放大10倍
后,重复3次。结果表明,该工艺下,狼爪瓦松总黄
酮、总萜类的平均得率和标准偏差分别为0.902%、
2.68%和0.59%、2.6%。
表4 超声提取狼爪瓦松正交试验各处理的活性成分含量
Table 4 Contents of active ingredients fromO.cartilaginous by ultrasonic extraction
试验号
No.
温度/℃
Temperature
提取时间/min
Extraction time
固液比/(V/V)
Solid-liquid ratio
功率/W
Power
F总萜得率/%
Terpene yield
F总黄酮得率/%
Flavone yield
总指标
Total index
1 50 30 1∶10 100 2.03 0.769 6.473 3
2 50 40 1∶15 200 2.44 0.803 7.659 4
3 50 50 1∶20 300 1.98 0.743 6.306 8
4 60 30 1∶15 300 1.93 0.685 6.108 3
5 60 40 1∶20 100 2.66 0.901 8.375 6
6 60 50 1∶10 200 2.58 0.894 8.143 8
7 70 40 1∶20 200 1.79 0.605 5.634 9
8 70 40 1∶10 300 2.16 0.798 6.867 6
9 70 50 1∶15 100 2.08 0.801 6.645 8
表5 超声提取狼爪瓦松正交试验各因素水平的总指标均值与极差
Table 5 Total index and range of orthogonal experiment factors and level by ultrasonic extraction for
O.cartilaginous by ultrasonic extraction
均值
Mean value
温度/℃
Temperature
提取时间/min
Extraction time
固液比 (V/V)
Solid-liquid ratio
功率/W
Power
k1 6.813 6.072 7.162 7.165
k2 7.543 7.634 6.804 7.146
k3 6.383 7.032 6.772 6.428
极差Range 1.160 1.562 0.300 0.737
3 结论
研究结果表明,乙酸乙酯作为提取剂有好的浸
提率,超声波法作为提取方法有良好操作性,通过正
交试验优化和加权分析表明,其最佳提取工艺为提
取温度60℃,提取时间40min、固液比1∶20、超声
功率100W,在该工艺下的总萜得率达2.66%,黄
酮得率达到0.901%。超声波法在瓦松总黄酮及总
萜提取方面具有提取时间短、固液比适中、耗能相抵
较低特点。放大试验进一步检验超声波法在提取瓦
松总黄酮及总萜有好的稳定性,标准偏差均在2.
5%以内,提取得率较高。
[参 考 文 献]
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(责任编辑:孙小岚)
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