超聲波-微波協同萃取法提取川木香藥材中活性成分的研究

川木香為我國中藥材寶庫中常用的一味中藥，在醫學上具有行氣止痛的功效[1]。川木香中含有木香烴內酯和去氫木香內酯兩種有效成分[2]，對實驗性胃潰瘍有抑制作用[3]。超聲波-微波協同萃取新技術將超聲波與微波兩種作用方式相結合,充分利用超聲波振動的空化作用以及微波的高能作用,克服了常規超聲波和微波萃取之不足,實現了低溫常壓條件下,對中藥材有效成分的快速、高效提取，且不破壞所萃取有機物分子的結構[4]。作者在此進行了超聲波—微波協同萃取法提取川木香中木香烴內酯和去氫木香內酯的研究。

1 實驗

1.1 材料

川木香飲片,市售，粉碎過40目篩，備用。

1.2 試劑與儀器

木香烴內酯、去氫木香內酯(純度大于99%)，上海融禾醫藥科技發展有限公司；無水乙醇(分析純)，成都科龍化工試劑廠；甲醇(色譜純)，天津光復精細化工研究所。

Agilent 1100型高效液相色譜儀，采用Agilent化學工作站和數據處理軟件進行信號采集和數據處理；KQ3200型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；RT-20型中藥粉碎機，北京環亞天元機械技術有限公司；CW-2000型超聲波微波協同萃取儀(帶專用圓底燒瓶)，上海新拓微波溶樣測試技術有限公司。

1.3 方法

1.3.1 提取

常規浸提法：稱取5.00 g川木香粉末置于密封容量瓶中，加入150 mL無水乙醇，常溫浸提24 h，定容，過濾，取濾液作為提取液。

超聲波-微波協同萃取法：稱取5.00 g川木香粉末置于專用圓底燒瓶中，按不同料液比加入無水乙醇，稱重。置入超聲波微波協同萃取儀中,選定微波功率和提取時間，開啟超聲波裝置(功率為50 W)，微波協同提取，定容，過濾，取續濾液為提取液。

1.3.2 分析測試

用高效液相色譜法檢測提取液中的木香烴內酯和去氫木香內酯，采用保留時間定性，峰面積外標法定量。

色譜條件為：色譜柱ZORBAX Eclipse XDB-C18(150 mm×4.6 mm，5 μm，美國Agilent公司)； 流速1.00 mL·min-1；流動相為甲醇-水(7∶3)；時間15.00 min；柱溫25.0℃；進樣量10 μL；紫外檢測波長225 nm。

2 結果與討論

2.1 單因素實驗

2.1.1 提取時間對提取率的影響

精確稱取7份5.00 g的川木香粉末,分別置于專用圓底燒瓶中，加入100 mL乙醇，稱重后置入超聲波微波協同萃取儀。開啟超聲波，微波功率為300 W，考察提取時間對木香烴內酯和去氫木香內酯提取率的影響，結果見圖1。

圖1 提取時間對木香烴內酯、去氫木香內酯提取率的影響

由圖1可以看出，隨著提取時間的延長，提取率平穩上升，在這個過程中，細胞內的高濃度溶液不斷向外擴散，而細胞外的溶劑則不斷進入組織細胞內。在前5 min由于微波作用，加速了這種擴散作用，使得提取率不斷上升。在5 min后提取率變化較小，并有緩慢降低的趨勢，此時細胞內外的濃度基本達到平衡，可以認為提取已經完成。

2.1.2 微波功率對提取率的影響

精確稱取6份5.00 g川木香粉末，分別置于專用圓底燒瓶中，加入100 mL乙醇，稱重后置入超聲波微波協同萃取儀。開啟超聲波，分別用不同微波功率處理3 min，考察微波功率對木香烴內酯和去氫木香內酯提取率的影響，結果見圖2。

圖2 微波功率對木香烴內酯、去氫木香內酯提取率的影響

由圖2可以看出，提取率隨微波功率增加緩慢上升，在400 W時達到最高值，而后緩慢下降。微波功率過大會導致提取液暴沸，也有可能破壞去氫木香內酯和木香烴內酯的分子結構，導致提取率下降。微波功率應當控制在200～400 W范圍內。

2.1.3 料液比對提取率的影響

精確稱取4份5.00 g的川木香粉末，分別置于專用圓底燒瓶中，加入50 mL、100 mL、150 mL、200 mL乙醇，稱重后置入超聲波微波協同萃取儀。開啟超聲波，用300 W 微波功率處理3 min，考察料液比對木香烴內酯和去氫木香內酯提取率的影響，結果見圖3。

圖3 料液比對木香烴內酯、去氫木香內酯提取率的影響

由圖3可以看出，料液比對提取率的影響很小，說明超聲波—微波協同萃取法比常規提取法更加節省提取溶劑。綜合考慮，料液比應當控制在1∶20左右。

2.2 正交實驗

根據單因素實驗結果，選擇影響提取木香烴內酯和去氫木香內酯的各主要因素(提取時間、微波功率、料液比)進行L9(34)正交實驗，正交實驗的因素與水平見表1，結果與分析見表2。

表1 正交實驗的因素與水平

由表2可知，各因素對木香烴內酯提取率的影響大小依次為：微波功率>提取時間>料液比。微波功率對木香烴內酯的提取有顯著的影響，增加微波功率可以提高提取率，但是過高的微波功率會導致提取溶劑溫度快速升高，造成溶液暴沸，不利于有效成分的提取。提取時間對提取的影響相對較小，提取時間在3 min左右，提取效果較好。料液比對提取率的影響不大。而各因素對去氫木香內酯提取率的影響大小依次在最優工藝條件下進行多次重復性實驗，提取過程基本穩定，木香烴內酯提取率保持在1.23%～1.30%之間，去氫木香內酯的提取率保持在3.17%～3.25%之間。

表2 正交實驗結果與分析

2.3 與常規浸提法比較

以優選的超聲波-微波協同萃取法與常規浸提法進行對照實驗。常規浸提法在浸泡12 h的情況下，木香烴內酯和去氫木香內酯的提取率分別為0.54%和1.06%；優選的超聲波-微波協同萃取法提取率達到1.30%和3.25%。超聲波-微波協同萃取法作用時間短、提取效率高，其提取率明顯高于常規方法。

3 結論

(1)固定超聲功率為50 W，通過正交實驗，確定川木香中活性成分的最佳提取條件為:提取時間3 min，料液比1∶30(g∶mL)，微波功率400 W。在此條件下，木香烴內酯與去氫木香內酯的提取率分別達到1.30%和3.25%。

(2)超聲波-微波協同萃取法提取川木香中木香烴內酯和去氫木香內酯，從時間、能耗以及提取率上均優于常規浸提法，具有推廣應用潛力。

參考文獻：

[1] 國家藥典編委會編.中華人民共和國藥典(一部)[M].北京:化學工業出版社,2005:25.

[2] 王水兵,王強.木香的藥效學研究[J].中國藥科大學學報,2001，32(2):35-37.

[3] 杜士明,蔡華,黃開合.新技術在中藥提取中的應用[J].中國藥師,2007，10(7):711-713.

[4] 汪河濱，白紅進，王金磊.超聲-微波協同萃取法提取黑果枸杞多糖的研究[J].西北農業學報,2007,16(1):157-158.