目的:优选三七药材中皂苷类成分的提取工艺。方法:以三七皂苷R1、人参皂苷Rg1,Re,Rb1,Rg2,Rh1和Rd的峰面积为指标,采用HPLC CAD检测,对药材提取过程中粉碎粒度、提取溶剂、提取方法以及浸泡时间4个影响因素进行单因素考察,并对不同的浓度的甲醇、提取时间、提取次数以及提取溶剂用量进行L9(34)正交试验设计分析。结果:三七药材的最优化提取工艺为,药材粉碎后过80目筛,室温浸泡05 h后,甲醇回流提取1次,提取时间为15 h,溶剂用量为每克20 mL。结论:优选的提取工艺操作简便、三七总皂苷提取率高,为三七皂苷提取工艺的进一步优化提供基础数据。
Objective: To establish an optimized method for extracting saponins from Radix et Rhizoma Notoginseng (Sanqi). Method: HPLC coupled with charged aerosol detector (CAD) was used for saponins determination. Peak areas of the main saponins notoginsenoside R1, ginsenosides Rg1, Re, Rb1, Rg2, Rh1 and Rd in Sanqi were monitored to evaluate the extract effectiveness. One factor analysis was conducted to investigate the factors of particle size, solvent, extraction method and soaking time. Orthogonal experiment design L9(34) with different level of concentration of solvents, extraction time, extraction times and volume of the solvent, was implemented to determine the optimized extract condition. Result: The optimum extract technique was that the dried and well pulverized(passed through a 80 mesh (180±76) μm sample 10 g was extracted in 20 mL methanol by reflux (15 h) after soaked at room temperature for 05 h. Conclusion: The optimized technique is simple and high extraction efficiency. It provide basic data for further study on Sanqi.
全 文 :HPLCCAD联用于三七药材皂苷类成分
提取工艺优化
白长财1,2,柴兴云1,高晓燕1,李 萍2,屠鹏飞1,2
(1.北京大学 药学院 天然药物及仿生药物国家重点实验室,北京 100191;
2.中国药科大学 现代中药重点实验室 生药学教研室,江苏 南京 210039)
[摘要] 目的:优选三七药材中皂苷类成分的提取工艺。方法:以三七皂苷 R1、人参皂苷 Rg1,Re,Rb1,Rg2,Rh1和 Rd的
峰面积为指标,采用HPLCCAD检测,对药材提取过程中粉碎粒度、提取溶剂、提取方法以及浸泡时间4个影响因素进行单因
素考察,并对不同的浓度的甲醇、提取时间、提取次数以及提取溶剂用量进行L9(3
4)正交试验设计分析。结果:三七药材的最
优化提取工艺为,药材粉碎后过80目筛,室温浸泡05h后,甲醇回流提取1次,提取时间为15h,溶剂用量为每克20mL。
结论:优选的提取工艺操作简便、三七总皂苷提取率高,为三七皂苷提取工艺的进一步优化提供基础数据。
[关键词] 三七;皂苷类成分;提取工艺优化;HPLCCAD
[收稿日期] 20081010
[基金项目] 国家杰出青年科学基金(30525043)
[通信作者] 屠鹏飞,Tel/Fax:(010)82802750,Email:pengfeitu@
vip.163.com
三七是传统的名贵药材,为五加科植物三七
Panaxnotoginseng(Burk)F.H.Chen的干燥根和
根茎。其主要活性成分为达玛烷型皂苷,目前已经
从三七中分离得到60多种皂苷类成分[1]。
对三七皂苷成分的提取,已有较多报道[28],其
主要是对三七总皂苷的提取工艺进行考察,但采用
的提取工艺并不统一,所以,选择合适的评价指标和
检测条件,对三七皂苷的提取工艺进行系统考察和
优化,对三七类药材以及相关产品的进一步研究,具
有重要应用价值。
电雾式检测器(chargedaerosoldetector,CAD),
又称荷电气溶胶检测器,其检测信号不依赖于被检
测物的化学结构,对不同结构的化合物有统一的响
应,被誉为新型通用型检测器,对无紫外吸收化合物
的检测,和UV和ELSD相比,更加灵敏、准确。
为了建立优化的三七药材提取工艺,本研究在
已建立的色谱条件的基础上,利用 HPLCCAD,以7
种三七皂苷 R1(1),人参皂苷 Rg1(2),Re(3)、Rb1
(4),Rg2(5),Rh1(6)和 Rd(7)的峰面积为指标,对
粉碎粒度、提取溶剂、提取方法以及浸泡时间4个影
响因素进行单因素考察,在此基础上,进而对不同的
浓度的提取溶剂、提取时间、提取次数以及提取溶剂
用量进行L9(3
4)正交试验设计分析,根据其结果分
析,选择最佳提取方法。
1 试剂与材料
电子分析天平(BP211D,ALC2104,瑞士 Sar
torius公司);超声波清洗器(D78224,德国 ELMA
公司);旋转蒸发仪(N1000旋转蒸发仪,SB1000
数字水浴锅以及 CA1111循环冷凝水系统)为日本
EYELA公司产品;Agilent高效液相色谱仪 HP1100
系列:四元泵,在线脱气机,自动进样器,柱温箱,二
极管阵列检测器,Chemstation化学工作站;CAD检
测器(CoronaTM,ESAInc.,USA);变压吸附空气制氮
机(北京鑫南龙科技有限公司);全无油润滑空气压
缩机ZW03/7(中国安庆无油压缩机厂)。
三七药材购自云南文山,所有药材经北京大学
药学院屠鹏飞教授鉴定为三七 Pnotoginseng的干
燥根和根茎,凭证标本保存于北京大学中医药现代
研究中心药材标本库。分析纯乙醇、甲醇均为北京
化工厂产品,色谱乙腈为默克公司产品(Merk,
Darmstadt,Germany),去离子水经MiliQ系统纯化。
对照品三七皂苷 R1(批号110745200415),人参皂
苷 Rg1(批号 110703200424),Re(批号 110754
200320)和Rb1(批号110704200318)购自中国药品
与生物制品检定所;人参皂苷 Rd为文山三七研究
所崔秀明教授惠赠;人参皂苷Rg2和Rh1购自北京中
西公司,纯度经HPLC检测,均大于98%。
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1.1 数据处理软件
正交试验小助手(OrthogonalityExperimentsAs
sistant,Version31)。
2 方法和结果
2.1 色谱条件
Agilent1100高效液相仪与 CAD(CoronaTM,ESA
Inc.,USA)串联;色谱柱 ZorbaxEclipseXDBcolumn
(46mm×250mm,5μmID)及 ZorbaxSBC18预柱
(4mm×20mm,5μm)。流动相水(A)和乙腈
(B)梯度洗脱 0~40min,19% B;40~45min,
19%~31% B;45~75min,31% B;75~80min,
31%~48% B,柱温30℃,流速10mL·min-1,进
样量10μL。检测波长203nm;CAD氮气压力、响
应范围、信号滤过和偏移量依次设为 2414×105
Pa,100pA、无滤过和零偏移(图1)。
2.2 样品制备
取三七药材粉末(过80目筛)10g,置具塞三
角瓶中,精密加入甲醇20mL,称定质量,回流提取
15h,用甲醇补足减失质量,静置,用045μm微孔
滤膜滤过,取续滤液,即得(以下各项提取工艺的考
察,如无特殊说明,均按此法制备样品)。
2.3 精密度与重复性
按照已经建立的 HPLC分析条件,对仪器的精
密度和方法的重现性进行考察,结果表明,RSD(%)
A7种三七皂苷混标HPLCCAD图谱;B三七药材HPLCCAD
图谱;C三七药材HPLCUV图谱;化合物1~7三七皂苷 R1,
人参皂苷Rg1,Re,Rb1,Rg2,Rh1,Rd。
图1 三七液相色谱图
均小于1,仪器精密度符合要求,并且方法的重复性
较好。
2.4 提取工艺单因素优化
2.4.1 粉碎粒度 将干燥的三七药材分段切小后,
粉碎,然后分别过4号筛、5号筛和6号筛,所得药
材粉依次编号为4号粉、5号粉和6号粉。样品处
理后,经 HPLCCAD分析,然后比较所考察的三七
皂苷峰面积的总和(表1)。
表1 三七药材不同粉碎粒径与7种皂苷类成分的峰面积比较
编号
粒径
/μm
筛目
峰面积
1 2 3 4 5 6 7 总和
4 250±99 65 11218 41375 7729 39335 2806 2180 12814 104707
5 180±76 80 11969 42212 8250 40117 2872 2283 13764 107783
6 150±66 100 11494 38516 8651 38962 2458 1915 10507 102096
注:化合物1~7三七皂苷R1,人参皂苷Rg1,Re,Rb1,Rg2,Rh1,Rd。
由上表可知,三七药材的粉碎粒度,对三七皂苷
类成分的提取影响不大,考虑到过滤等操作的方便,
将药材粉碎后过80目筛。
2.4.2 提取溶剂 平行取样,分别精密加入水、甲
醇、乙醇20mL,回流提取15h后,过滤。制备好的
样品经HPLCCAD检测分析,计算7种三七皂苷的
峰面积(表2)。
从表2可知,3种不同提取溶剂对三七皂苷类
成分的提取率依次为 MeOH>EtOH>水,因此选取
甲醇作为提取溶剂。
2.4.3 提取方法 平行取样,分别精密加入20mL
甲醇,分别用超声、回流和索氏 3种不同的提取方
法,提取15h后,过滤。经HPLCCAD分析并计算
各三七皂苷的峰面积(表3)。
由表3可知,回流提取效率较高,操作简便,故
选用回流对三七药材进行提取。
2.4.4 浸泡时间 考察了在室温下浸泡8h,4h以
及05h与不浸泡处理对提取效率的影响(表4)。
由上可知,提取前进行浸泡处理在一定程度上能
提高三七药材的提取率,但是浸泡时间的增加,对三
七药材的提取影响不明显。
通过对上述影响因素的考察,结果表明粉碎粒
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表2 不同提取溶剂的峰面积比较
提取溶剂
峰面积
1 2 3 4 5 6 7 总和
水 26950 63124 50029 1887 844 10339 1119 154290
甲醇 26510 86438 88938 5163 3597 23200 2598 236443
乙醇 26195 84859 81202 4625 2226 21252 2256 222614
表3 不同提取方法的峰面积比较
提取方法
峰面积
1 2 3 4 5 6 7 总和
回流 27852 104478 109851 4095 3738 23280 2523 275817
索氏 28881 106038 105897 4050 2925 22839 2475 273105
超声 24123 91755 88149 3528 1863 18540 2211 230169
表4 不同浸泡时间与提取效率的比较
浸泡时间
峰面积
1 2 3 4 5 6 7 总和
8h 21356 68588 13775 63380 4815 3458 25295 200667
4h 20777 67617 12851 61449 3795 3606 23472 193566
05h 20354 67729 12206 64972 3659 3299 24210 196430
0h 18696 65626 12881 58892 4676 3633 21356 185760
度对提取效率影响不大、甲醇为最适合的提取溶剂、
回流提取效率高,而提取前进行05h的浸泡,可以
提高提取效率。为了进一步优化提取条件,本研究对
甲醇的浓度、提取时间、提取次数及提取溶剂用量4
个因素进行了L9(3
4)正交试验。
2.5 提取工艺正交试验设计
L9(3
4)正交试验设计见表5,试验方案见表6,试
验结果为7种皂苷三七皂苷 R1,人参皂苷 Rg1,Re,
Rb1,Rg2,Rh1,Rd的积分峰面积的加和。
表5 提取条件优化设计
水平 A B C D
1 60 1 1 12
2 80 15 2 16
3 100 2 3 20
注:A.提取溶剂:不同浓度的甲醇水(%,φ);B.提取时间(h);C.
提取次数(次);D.溶剂用量(mL)。
表6 正交试验设计
No 总和a No 总和a
1 581982 6 580740
2 520494 7 588264
3 592866 8 543894
4 630822 9 603876
5 425970
注:a.峰面积总和;b.KAi=(Σ峰面积总和 Ai)/3;c.RAi=max
[kAi]-min[kAi]。
通过软件直观分析和极差比较可知,在所设计的
4个提取因素中,对提取效率的影响依次为:B>D>
C>A。结合R和K的分析比较,得优化提取工艺为
A3B1C1B3,即甲醇回流提取1次,每次提取15h,溶
剂用量为每克20mL。
3 讨论
本研究利用 HPLCCAD法,对三七皂苷类成分
提取进行了粉碎粒度、提取溶剂、提取方法以及浸泡
时间4个影响因素的单因素分析,最终得出三七药材
的最佳提取工艺:药材粉碎后过80目筛,室温浸泡
05h,甲醇回流提取1次,提取时间为15h,每克药
材溶剂用量为20mL。该工艺操作简便,对三七药材
皂苷类成分提取率高,为三七药材以及相关制剂的进
一步研究提供了参考。
在CAD检测器的使用过程中发现,长期使用含
水比例较高的流动相(水有机相>80%)容易导致因
检测器内水分挥发不充分而造成基线噪音的增大,可
能会对检测器造成损伤。为此,可在检测器中增设升
温装置,加快单位时间内流动相的挥发;另外,使用小
流速或在色谱柱和检测器之间串联一个可调节的定
量分流器,可减少进入检测器的流动相的总量,进而
保护检测器。
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[致谢] 云南文山三七研究所崔秀明教授提供人参皂
苷Rd并代购三七药材。
[参考文献]
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HPLCCADinoptimizatingofsaponinsextractionfrom
RadixetRhizomaNotoginseng
BAIChangcai1,2,CHAIXingyun1,GAOXiaoyan1,LIPing2,TUPengfei1,2
(1.StateKeyLaboratoryofNaturalandBiomimeticDrugs,SchoolofPharmaceuticalSciences,
PekingUniversityHealthScienceCenter,Beijing100191,China;
2.KeyLaboratoryofModernChineseMedicines,MinistryofEducationandDepartmentofPharmacognosy,
ChinaPharmaceuticalUniversity,Nanjing210009,China)
[Abstract] Objective:ToestablishanoptimizedmethodforextractingsaponinsfromRadixetRhizomaNotoginseng(Sanqi).
Method:HPLCcoupledwithchargedaerosoldetector(CAD)wasusedforsaponinsdetermination.Peakareasofthemainsaponinsno
toginsenosideR1,ginsenosidesRg1,Re,Rb1,Rg2,Rh1andRdinSanqiweremonitoredtoevaluatetheextractefectiveness.Onefactor
analysiswasconductedtoinvestigatethefactorsofparticlesize,solvent,extractionmethodandsoakingtime.Orthogonalexperimentde
signL9(3
4)withdiferentlevelofconcentrationofsolvents,extractiontime,extractiontimesandvolumeofthesolvent,wasimplemented
todeterminetheoptimizedextractcondition.Result:Theoptimumextracttechniquewasthatthedriedandwelpulverized(passed
througha80mesh(180±76)μmsample10gwasextractedin20mLmethanolbyreflux(15h)aftersoakedatroomtemperaturefor
05h.Conclusion:Theoptimizedtechniqueissimpleandhighextractioneficiency.ItprovidebasicdataforfurtherstudyonSanqi.
[Keywords] RadixetRhizomaNotoginseng;saponins;optimizationofextraction;HPLCCAD
[责任编辑 周 驰]
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