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Optimizing extraction process of Scutellaria barbata by golden section method

黄金分割法优选半枝莲提取工艺



全 文 :醌和鞣质成分的含量有一定程度的差异,以冷冻干
燥样品和60℃以下减压干燥含量最高,喷雾干燥和
90℃以上常压干燥最低,结合蒽醌/总蒽醌、总蒽
醌/鞣质和结合蒽醌/鞣质都相差最大,提示当含大
黄药品的干燥工艺从冷冻干燥或60℃以下减压干
燥形式转为喷雾干燥或常压干燥形式,其有效成分
含量可能存在具有影响大黄药效程度的改变,须注
意其生产工艺是否存在质的改变,对新干燥工艺产
品进行药效方面的验证。
温度是 DHY干燥过程对其主要有效成分影响
  
最大的因素。在本实验范围内,DHY在60℃以下
干燥基本稳定,在90℃以上长时间干燥呈不稳定
性。不同干燥工艺中中以冷冻干燥工艺最为稳定,
喷雾干燥次之。
[参考文献]
[1] 孙玉琦,肖小河,马永刚,等.大黄煎煮过程中蒽醌类成分动态
变化规律研究[J].解放军药学学报,2006,22(4):281.
[2] 中国药典[S]一部2005:附录XB.
[3] 高学敏.中药学[M].上册.北京:人民卫生出版社,2000:595.
[4] 肖崇厚.中药化学[M].上海:上海科学技术出版社,2000:
196,218.
Effectsofdiferentdryingmethodsandconditionsonanthraquinonesand
tanninsinwaterextractfromRadixetRhiromaRhei
WANGQiang1,2,3,LUOYun1,JINCheng1,RENYongshen1,4,WANGJiabo1,4,QuYi1,XIAOXiaohe1,ZHANGYi3
(1.InstituteofTraditionalChineseMedicine,302HospitalofPLA,Beijing100039,China;
2.AcademyofMilitaryMedicalSciencesofPLA,Beijing100850,China;
3.DepartmentofPharmacy,NavyGeneralHospital,Beijing100037,China;
4.ColegeofPharmacy,ChengduUniversityofTraditionalChineseMedicine,Chengdu611730,China)
[Abstract] Objective:Toinvestigateefectsofdiferentdryingmethodsonthecontentofanthraquinonesandtanninsinwaterex
tractfromRadixetRhiromaRhei(DHY).Method:DHYwasdriedbyfreezedrying,vacuumdrying,dryingundernormalpressandspray
dryingrespectivelyuntilitsmoisturehasbeen5%.Thecontentofanthraquinonesandtanninsofsamplesbydiferentdryingmethodswasde
terminedandcomparedwith.Result:Thecontentoftotalanthraquinones,freeanthraquinones,conjugatedanthraquinonesandtanninsof
samplesbydiferentdryingmethodswassomediferent.Sampleswithfreezedryingwerehighestandsampleswithdryingundernormalpress
at100℃werelow.Conclusion:TemperatureisanimportantpoleindryingprocesswaterextractfromRadixetRhiromaRhei.Inourstudy
waterextractfromRadixetRhiromaRheiwasstableunder60℃ onthewholeandunstablewhendryingexceedin90℃.
[Keywords] RadixetRhiromaRhei;dryingmethod;anthraquinones;tannins;diference [责任编辑 鲍 雷]
[收稿日期] 20070720
[通讯作者] 刘君焱,Tel:15801477507,Email:24liujunyan@yahoocomcn
黄金分割法优选半枝莲提取工艺
刘君焱,王玉蓉,刘 益
(1.北京中医药大学 中药学院,北京 100102)
[摘要] 目的:探讨在半枝莲提取工艺过程将黄金分割法作为筛选方法的可行性。方法:以野黄芩苷和总黄
酮含量为考察指标,用黄金分割法和等距法筛选提取半枝莲的乙醇浓度的水平范围,以正交试验验证。结果:半枝
莲的最佳提取工艺为15倍70%乙醇回流提取,提取3次,每次1h。结论:将黄金分割法用于半枝莲提取工艺研究
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基本可行,可作为中药提取工艺的预筛选方法。
[关键词] 黄金分割法;等距法;正交实验设计;半枝莲;提取工艺
[中图分类号]R284.1 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)08089604
  半枝莲 ScutelariabarbataD.Don为唇形科黄
芩属植物,主产于江苏、浙江、福建等地,全草入药。
其味辛、苦,性寒,归肺、肝、肾经,具有清热解毒、活
血化瘀、消肿止痛及抗癌等功效。用于痈疽疔毒、咽
喉肿痛、跌扑肿痛、毒蛇咬伤、水肿、黄疸等[1]。
半枝莲的主要生理活性物质为黄酮类化合
物[2]。据报道已从半枝莲中分离出27个黄酮类化
合物,且结构丰富,其中scutelarin的含量达到1%。
提取方法主要有乙醇回流提取、微波提取、超临界萃
取,本研究选择用乙醇回流提取。通过查阅文
献[3],在乙醇体积分数、提取时间、溶剂倍数等因素
中,醇浓度为显著因子,醇浓度范围在60% ~90%,
不同文献的报道差异较大。本研究以黄金分割法为
单因素考察方法,与等距法为对照,以正交实验法进
行筛选验证,得到半枝莲提取的最佳工艺条件,并进
一步探讨了黄金分割法作为单因素考察方法用于筛
选中药提取工艺参数的可行性。
1 仪器与试药
日本岛津公司 LC-10ATVP高效液相色谱仪,
SPD-10AVP紫外可见检测器,TL9000色谱数据工
作站(北京泰立化电子技术有限公司),色谱柱:Dia
monsil(TM)钻石 C18(46mm×250mm,5μm);
METTLERAE240S型电子分析天平[梅特勒托利多
仪器(上海)有限公司]。
野黄芩苷对照品(批号110842200403)由中国
药品生物制品检定所提供。半枝莲为唇形科植物半
枝莲的干燥全草(购自安国市长安中药材有限公
司,由北京中医药大学中药学院陈玉婷副教授鉴
定)。甲醇为色谱纯,娃哈哈纯净水,其他试剂均为
分析纯。
2 方法与结果
2.1 含量测定
2.1.1 野黄芩苷对照品溶液的制备 精密称取野
黄芩苷对照品493mg,加甲醇溶解至25mL量瓶
中,定容并摇匀,精密量取5mL至10mL量瓶中,定
容并摇匀,配成00986mg· mL-1对照品溶液,备
用。
2.1.2 HPLC样品溶液的制备 精密称取所提取
的浸膏粉01g于50mL量瓶中,加入甲醇40mL,
超声提取15min,加甲醇定容,摇匀,滤过,取续滤
液,即得。
2.1.3 HPLC色谱条件 DiamonsilC18(46mm×
250mm,5μm)色谱柱,流动相甲醇水醋酸
(35∶61∶4),流速1mL·min-1,检测波长335nm。
样品溶液过045μm滤膜,精密吸取续滤液5
μL,测定。
2.1.4 HPLC标准曲线制备 取2.1.1项中制备
的对照品溶液2,4,6,8,10μL,分别注入色谱仪,以
峰面积为纵坐标,野黄芩苷进样量(μg)为横坐标,
绘制标准曲线,得回归方程:Y=3×106X-48898,
r=09997,结果表明野黄芩苷在01972~09860
μg呈良好的线性关系。
2.1.5 UV样品溶液的制备 精密量取2.1.2项中
制备的样品溶液1mL,置25mL量瓶,加甲醇至刻
度,摇匀,即得。
2.1.6 UV测定条件 以甲醇为空白,照紫外可见
分光光度法,在335nm处测定吸光度,以野黄芩苷
计总黄酮含量。
2.1.7 UV标准曲线制备 取2.1.1项中制备的对
照品溶液分别精密移取04,08,12,16,20mL,
置25mL量瓶中,加甲醇至刻度,摇匀,于335nm波
长处测定吸光度。以吸光度为纵坐标,野黄芩苷浓
度(μg·mL-1)为横坐标,绘制标准曲线,得回归方
程:Y=00501X+0007,r=09998,结果表明以野
黄芩苷所计的总黄酮在 31552~157760μg·
mL-1呈良好的线性关系。
2.2 半枝莲药材含量测定
依照《中国药典》2005年版一部半枝莲项下含
量测定方法测定所购药材的野黄芩苷和总黄酮的含
量,结果见表1。
表1 半枝莲药材野黄芩苷、总黄酮含量
No.
野黄芩苷
/mg·g-1
平均值
/mg·g-1
RSD
/%
总黄酮
/mg·g-1
平均值
/mg·g-1
RSD
/%
1 155816     376737    
2 156145 154137 207 373103 371016 189
3 150448     363208    
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2.3 半枝莲提取工艺考察
2.3.1 等距法 取半枝莲药材20g,剪断至1~2
cm,加入不同体积分数乙醇300mL(15倍量),浸泡
05h,水浴回流提取2次,每次2h,滤液合并,回收
乙醇,真空干燥(70℃)得干浸膏,称重。粉碎、混合
均匀,进行含量测定。结果见表2。
表2 半枝莲等距提取醇体积分数考察
乙醇/% 野黄芩苷/mg·g-1 总黄酮/mg·g-1
0 44675 217306
50 121798 194051
60 148946 266577
70 150779 326365
80 133183 310067
90 118513 211331
  结论:野黄芩苷与总黄酮的含量结果一致,较优
范围为 60% ~80%,其中最优乙醇体积分数为
70%。
2.3.2 黄金分割法 黄金分割比例 0618∶1,
2500年前由希腊学者毕达哥拉斯提出。中世纪以
后,黄金分割比例成为一种美学观点,书本、窗框等
矩形的宽长常采用这个比例。1953年美国学者 J
基弗证明:不断用黄金分割比例确定试验范围内试
验点的方法,能够最快地逼近最佳状态,在优选法中
被称之0618法[4]。
用黄金分割法进行优选早已广泛应用于建筑、
工程等方面,但在中药领域的应用尚未见报道。将
黄金分割法应用于提取工艺预试验,拟用较少的试
验次数得出一定的筛选范围,为正交或其他试验提
供优选范围,提高实验精度。见图1。
图1 黄金分割设计示意图
  首先,考察从0%~95%的0618及0382(1~
0618),分别为 59%及 36%。提取及测定方法同
前,结果见表3,较优点为59%。
表3 黄金分割法考察半枝莲提取醇体积分数结果
乙醇
/%
野黄芩苷
/mg·g-1
总黄酮
/mg·g-
36 84117 313116
59 137306 337882
  再选取含量较高的点(59%)向左取 0618
(59%与36%的0618),为50%。再向右取0618
(59%与95%的0618),为81%。
提取及测定方法同前,结果见表4。结论:选择
此二者的较优点,为81%。
表4 黄金分割法考察半枝莲提取醇体积分数
乙醇
/%
野黄芩苷
/mg·g-1
总黄酮
/mg·g-1
50 95390 321614
81 129087 337806
  可见较优范围为59% ~81%,与等距法结果一
致。由此确定正交试验醇体积分数考察水平为
60%,70%,80%。
2.3.3 正交试验考察提取条件 按照正交试验表
L9(3
4)安排试验。提取及测定方法同前,用 SAS
82软件进行统计分析,结果见表5~7。
表5 因素水平
水平

提取次数/h

醇体积分数/%

溶剂倍数

空白
1 1 60 15  
2 2 70 20  
3 3 80 25  
表6 正交试验结果 mg·g-1
No. 野黄芩苷 总黄酮
1 65736 254194
2 88777 314268
3 79338 275202
4 88194 296803
5 99197 338554
6 89428 333263
7 91968 357817
8 110756 367286
9 103283 354491
  野黄芩苷方差分析结果显示,A,B因素均有显
著差异。以均值最大作为选择依据,A因素最大均
值为3水平,即提取3次;B因素最大均值为 2水
平,即醇体积分数为70%;C因素无显著差异,在节
约溶剂,减少成本的原则下,选用15倍溶剂进行提
取。最优方案应为 A3B2C1,即用15倍的70%乙醇
进行回流提取,提取3次,正好是8号试验。
总黄酮方差分析结果显示,以总黄酮为指标进
行分析并没有统计学意义,估计是紫外测定精度较
低所致。极差分析结果为:RA>RB>RC,以均值最
大作为选择依据,A因素最大均值为3水平,即提取
3次;B因素最大均值为2水平,即醇浓度为70%;C
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   表7 方差分析
方差来源
SS
1 2
DF
1 2
MS
1 2

1 2

1 2
A 87830 92880 2 2 4391 46440 4619 1071 0021 0085
B 46522 20649 2 2 2326 10324 2147 238 0039 0295
C 03573 04849 2 2 0178 602425 188 006 0347 0947
  注:1为野黄芩苷,2为总黄酮
因素最大均值为3水平,即用25倍溶剂进行提取,
但考虑到此因素显著性最小,基于成本最低的原则,
改用15倍溶剂进行提取。最优方案应为 A3B2C1,
即用15倍70%乙醇进行回流提取,提取3次,正好
是8号试验,与野黄芩苷最佳工艺条件一致。
采用本工艺,野黄芩苷的提取率为7185%,总
黄酮的提取率为9899%,因最佳工艺条件正好为8
号实验,且野黄芩苷与总黄酮含量均为9次试验中
的最大值,故不再进行验证实验。
3 讨论
等距法为单因素预试验考察方法。等距法梯度
过大则精度低,梯度过小则实验次数过多。引入新
的试验方法来进行预实验对最终实验结果的可信
度、效率的提高和成本的节省都具有较大的意义。
本试验采用黄金分割法的试验设计思路和方法,与
等距法进行比较,等距法与黄金分割法的结果较一
致,尤对总黄酮的提取较完全,出膏率适中,符合中
药提取去粗取精的原则,且提取简便,成本较低,适
合工业大生产。
本实验尝试将黄金分割法作为预试验方法用于
提取工艺参数的优选,为筛选或优选试验提供了合
理的水平范围,提高了实验精度。在试验次数方面,
黄金分割法仅用4次试验,而等距法则用6次。不
过黄金分割法的缺点为必须分段进行实验,需待第
一次优选实验得出结果后才能进行第2次试验,但
仍不失为工艺参数的筛选方法之一。
正交试验的溶剂倍量最优水平15倍为边缘项。
因半枝莲为全草类药材,质地较轻,15倍溶剂正好
能没过药材,故不再设定更低溶剂倍量考察。
[参考文献]
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OptimizingextractionprocessofScutelariabarbatabygoldensectionmethod
LIUJunyan,WANGYurong,LIUYi
(1.ColegeofChinesePharmacy,BeijingUniversityofTraditionalChineseMedicine,Beijing100102,China)
[Abstract] Objective:Toprobeintothefeasibilityofgoldensectionmethodintheoptimizationoftheextractionprocessof
Scutelariabarbata.Method:Withthedeterminationofthecontentofscutelarinandtotalflavonoids,selectingtherangeofalcohol
concentrationintheextractionofS.barbatawasdeterminedbythegoldensectionmethodandmethodofequalinterval,andvalidatedit
byorthogonaldesign.Result:Thebestextractiontechniqueisthatextract3timeswith15timesofthealcoholwhichconcentrationis
70%,andeachtimefor1h.Conclusion:ApplyinggoldensectionmethodintheextractionofS.barbataispractical,whichasa
methodofpreliminarytrial,indicatesthatgoldensectionmethodcanalsobeappliedintothefieldofoptimizationofextractionprocess
oftraditionalChinesemedicine.
[Keywords] goldensectionmethod;methodofequalinterval;orthogonaldesign;Scutelariabarbata;extractionprocess
[责任编辑 鲍 雷]
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