微波輔助提取葛根黃酮工藝的優化

2012-04-29 00:00:00李杏元陳國安

湖北農業科學 2012年16期

摘要：為了優化微波輔助提取葛根黃酮的工藝，通過單因素試驗和正交試驗研究微波輔助提取葛根黃酮的最佳工藝條件。結果表明，微波輔助提取葛根黃酮的最佳工藝條件為液料比３５∶１（Ｖ／ｍ，ｍＬ：ｇ），提取時間１３ｍｉｎ，微波溫度７５ ℃，乙醇體積分數５０％，此條件下葛根黃酮的提取率最高，為７．３１％。

關鍵詞：葛根；黃酮；微波法；工藝優化

中圖分類號：Ｓ５６７；Ｒ２８４．２文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０12）16－3572-03

Optimization of Microwave-Assisted Extraction Process of Flavonoids from Radix Puerariae

ＬＩＸｉｎｇ－ｙｕａｎ1，2，ＣＨＥＮＧｕｏ－ａｎ1

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＢｉｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａｎｇｇａｎｇＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵnｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｕａｎｇｇａｎｇ４３８００２，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ；

２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００６４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏｔａｌｆｌａｖｏｎｏｉｄｓｗｅｒｅｅｘｔｒａｃｔｅｄｆｒｏｍＲａｄｉｘｐｕｅｒａｒｉａｅｂｙｍｉｃｒｏｗａｖｅ－ａｓｓｉｓｔｅｄｍｅｔｈｏｄ．Ａｎｄｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｓｉｎｇｌｅｆａｃｔｏｒｔｅｓｔｓａｎｄｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅ，ｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｒａｔｉｏ，３５∶１（Ｖ/ｍ，ｍＬ∶ｇ）；ｍｉｃｒｏｗａｖｅ－ａｓｓｉｓｔｅｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ，１３ｍｉｎ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，７５ ℃；ｅｔｈａｎｏｌｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎ，５０％．Ｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆｔｏｔａｌｆｌａｖｏｎｏｉｄｓｕｎｄｅｒｔｈｅｓｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗａｓ７．３１％．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒａｄｉｘｐｕｅｒａｒｉａｅ；ｆｌａｖｏｎｏｉｄｓ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅ－ａｓｓｉｓｔｅｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ

葛根為豆科葛屬植物野葛的干燥根，在中國主產于河南省、湖南省、浙江省和四川省等地［１－３］，是常用的中藥材，治療外感發熱、項背強痛、口渴、麻疹不透、熱痢、泄瀉、高血壓、頸項強痛等，具有較高的藥用價值，屬于衛生部公布的既是食品又是藥品的物品［４－６］。現代藥理研究表明，葛根素、金雀異黃素、葛根素木糖甙、大豆甙、大豆甙元等黃酮類化合物是葛根的主要有效成分［２，６，７］，具有擴張冠狀動脈和腦動脈、降低血壓、增加缺血組織的血液供應量、降低心肌氧耗量、減輕心肌缺血等功效；此外，葛根黃酮對更年期婦女生殖和內分泌系統、心血管系統、骨骼等方面也有積極調節作用［８－１１］。目前常用的黃酮提取方法有溶劑提取法、微波輔助提取法、超聲波輔助提取法、酶解法、超臨界流體萃取法等。近年來，微波輔助提取法在天然植物成分提取方面得到了廣泛應用。由于微波具有穿透力強、加熱效率高、選擇性高等特點，微波輻射可以大大加快反應速度，具有省時、高效、節能、易操作等優點，而且由于以水或乙醇為溶劑，所以還能降低提取成本和減少污染，是一種快速、高效的分離技術［１２－１４］。故近年來微波輔助提取法在天然植物成分提取方面得到了廣泛應用。研究采用微波輔助提取法提取葛根黃酮，通過正交設計優化提取工藝，以便探索葛根黃酮微波輔助提取法的最佳條件。

１材料與方法

１．１材料

１．１．１原料葛根購自黃岡市當地藥材市場，由黃岡職業技術學院生物技術制藥教研室鑒定。

１．１．２儀器與試劑蘆丁購自中國食品藥品檢定研究所，ＸＨ－１００Ａ微波催化合成／萃取儀購自北京祥鵠科技發展有限公司，ＵＶ－１６０Ａ紫外可見分光光度計購自日本島津株式會社，ＳＨＢ－Ⅲ循環水式多用真空泵購自鄭州長城科工貿有限公司，ＲＥ５２ＣＳ旋轉蒸發儀購自上海榮生儀器廠，中藥粉碎機購自江陰市偉翔藥化機械廠。

１．２方法

１．２．１葛根黃酮的提取選用無破損的葛根塊若干，用水洗凈后再自然干燥，用中藥粉碎機粉碎，過６０目篩，備用。稱取１ｇ葛根粉置于１５０ｍＬ錐形瓶中，加入合適體積分數的乙醇溶液，攪拌均勻后浸泡５ｍｉｎ，然后在ＸＨ－１００Ａ微波催化合成／萃取儀中按試驗設計條件用８００Ｗ進行微波輔助提取，過濾提取液，最后將濾液定容于１００ｍＬ的容量瓶中，待測。

１．２．２葛根黃酮提取率的測定精密稱取１０ｍｇ蘆丁，加體積分數為９５％的乙醇溶液溶解，置于２５ｍＬ容量瓶中，加體積分數為９５％的乙醇溶液定容，搖勻靜置。取１２．５ｍＬ上述溶液于５０ｍＬ容量瓶中，定容，制成０．１ｍｇ／ｍＬ蘆丁對照品溶液。精密吸取蘆丁對照品溶液１．０、２．０、３．０、４．０、５．０、６．０ｍＬ，分別置于２５ｍＬ容量瓶中，各加入體積分數為９５％的乙醇溶液至６．０ｍＬ，然后分別加入１ｍＬ５０ｇ／ＬＮａＮＯ２溶液搖勻，放置６ｍｉｎ；加入１ｍＬ１００ｇ／ＬＡｌ（ＮＯ３）３溶液搖勻，放置６ｍｉｎ；加入１ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ溶液１０ｍＬ，加去離子水定容至２５ｍＬ，搖勻，靜置１５ｍｉｎ，于５０６ｎｍ波長處測定吸光度，以吸光度為縱坐標，以蘆丁濃度為橫坐標，得標準曲線（圖１）。通過線性回歸，得吸光度與蘆丁濃度的關系為Ａ＝０．０２９７Ｃ－０．００２０，ｒ＝０．９９９８；式中，Ａ——吸光度；Ｃ——蘆丁濃度，μｇ／ｍＬ。

精密吸取樣品溶液１０ｍＬ，置于２５ｍＬ容量瓶中，按繪制標準曲線的方法顯色，在５０６ｎｍ波長處測定吸光度，代入標準曲線方程求得供試樣品溶液中黃酮的濃度，按下式計算葛根黃酮提取率。

葛根黃酮提取率＝■×100%

式中，Ｃ′——測得樣品溶液中黃酮的濃度（μｇ／ｍＬ）；Ｖ′——樣品溶液的最終體積（ｍＬ）；ｍ——樣品質量（ｍｇ）。

１．２．３單因素試驗 ①不同體積分數的乙醇溶液對葛根黃酮提取率的影響。精確稱量２．０ｇ葛根粉８份，按液料比２０∶１（Ｖ／ｍ，ｍＬ：ｇ）分別加入體積分數為２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％和９０％的乙醇溶液，在６０ ℃下提取１０ｍｉｎ，計算各條件下的黃酮提取率。②不同液料比對葛根黃酮提取率的影響。稱取２．０ｇ葛根粉７份，按液料比１０∶１、２０∶１、３０∶１、４０∶１、５０∶１、６０∶１和７０∶１（Ｖ／ｍ，ｍＬ：ｇ，下同）分別加入體積分數為５０％的乙醇溶液，在６０ ℃下提取１０ｍｉｎ，計算各條件下的黃酮提取率。③不同提取時間對葛根黃酮提取率的影響。精確稱取２．０ｇ葛根粉５份，按液料比３５∶１加入體積分數為５０％的乙醇溶液，在６０ ℃下分別提取５、１０、１５、２０和２５ｍｉｎ，計算各條件下的黃酮提取率。④不同微波溫度對葛根黃酮提取率的影響。稱取２．０ｇ葛根粉６份，按液料比３５∶１加入體積分數為５０％的乙醇溶液，分別在４０、５０、６０、７０、８０和９０ ℃下提取１３ｍｉｎ，計算各條件下的黃酮提取率。

１．２．４正交試驗在以上單因素試驗的基礎上，選取乙醇體積分數、液料比、提取時間、微波溫度４個因素進行正交設計，優化提取葛根黃酮的工藝參數，試驗設計見表１。

２結果與分析

２．１單因素試驗結果

２．１．１不同體積分數的乙醇溶液對葛根黃酮提取率的影響由圖２可知，乙醇體積分數為５０％時，葛根黃酮的提取率最高。黃酮提取率隨著乙醇體積分數的增加而變大，但當乙醇體積分數超過５０％時提取率反而下降。綜合考慮，５０％為乙醇溶液比較合適的體積分數。

２．１．２不同液料比對葛根黃酮提取率的影響由圖３可知，黃酮提取率隨著液料比的增加而變大，但當液料比為３０∶１后提取率增加緩慢。綜合考慮，３0∶１是比較合適的液料比。

２．１．３不同提取時間對葛根黃酮提取率的影響由圖４可知，黃酮提取率隨著提取時間的延長而變大，但當提取時間超過１５ｍｉｎ時提取率開始下降。因為提取１０和１５ｍｉｎ的提取率相近且最高，因此，１０ｍｉｎ是比較合適的提取時間。

２．１．４不同微波溫度對葛根黃酮提取率的影響由圖５可知，黃酮提取率隨著微波溫度的升高而變大，但當微波溫度超過７０ ℃時提取率增加緩慢，趨于平穩。綜合考慮，７０ ℃是比較合適的微波溫度。

２．２正交試驗結果

由表２可知，各因素對葛根黃酮提取率的影響為液料比＞提取時間＞微波溫度＝乙醇體積分數；提取葛根黃酮的最佳工藝為Ｂ３Ｃ１Ｄ３Ａ２，即液料比３５∶１，提取時間１３ｍｉｎ，微波溫度７５ ℃，乙醇體積分數５０％，但正交設計中沒有此組合，故按此組合重新進行試驗，獲得葛根黃酮提取率為７．３１％，高于正交試驗的最高提取率。故此組合為提取葛根黃酮的最佳工藝條件。

３結論

采用單因素試驗和正交試驗對葛根黃酮的微波輔助提取條件進行了優化，試驗結果表明，微波輔助提取的最佳工藝條件為乙醇體積分數５０％，液料比３５∶１，提取時間１３ｍｉｎ，微波溫度７５ ℃，此條件下葛根黃酮的提取率為７．３１％。該法簡單、實用、提取率高且省時、低能耗。

參考文獻：

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