微波法提取莖直黃芪中苦馬豆素工藝的優化

摘要：以莖直黃芪（Astragalus strictus）為原料，采用微波法提取其中的苦馬豆素，設計正交試驗優化提取工藝，并用氣相色譜法測定提取物中苦馬豆素的含量。結果表明，優化的提取條件為莖直黃芪與甲醇料液比1∶10（m∶V，g/mL）、微波功率280 W、提取時間20 s。在優化的提取條件下莖直黃芪中苦馬豆素的提取率可達到0.009 264%。

關鍵詞：莖直黃芪（Astragalus strictus）；苦馬豆素；微波；氣相色譜法

中圖分類號：R284.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2012）23-5454-03

Optimization of Microwave Extraction Technology of Swainsonine from Astragalus strictus

YANG Xian-peng1，2，3，HAO Bao-cheng3，WANG Xue-hong3，LIU Yu3，LI Xue-hu1，XIN Zhi-jun1，LIANG Jian-ping1，3

（1.Institute of Modern Physics， Chinese Academy of Sciences， Lanzhou 730000， China； 2. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China；3.Key Laboratory of New Animal Drug Project， Gansu Province/Key Laboratory of Veterinary Pharmaceutics Discovery， Ministry of Agricultural/Lanzhou Institute of Husbandry and Pharmaceutical Sciences， CAAS， Lanzhou 730050， China）

Abstract： Using Astragalus strictus as the material， an optimum extracting technology of swainsonine from A. strictus was investigated through orthogonal experiment under microwave assistance conditions， then the content of swainsonine was analyzed with GC method. The results showed that the optimized extraction conditions were as follows， solid-liquid ratio 1∶10（m∶V，g/mL）， microwave power 280 W， extraction time 20 s. Under the above conditions， the extraction percentage of the swainsonine was 0.009 264%.

Key words： Astragalus strictus； swainsonine； microwave； gas chromatography

莖直黃芪（Astragalus strictus）為豆科黃芪屬多年生植物，在西藏各地均有分布，每年在其密集生長的牧區都有大批的家畜中毒死亡，是我國西藏牧區危害最嚴重的毒草之一[1，2]。莖直黃芪中的主要有毒成分為苦馬豆素，是一種大極性的吲哚里西啶類生物堿，水溶性極好，經動物腸道吸收后在溶酶體酸性環境下解離，因其陽離子結構與α-甘露糖陽離子結構近似，使其競爭結合α-甘露糖苷酶，不僅抑制了α-甘露糖苷酶活性，同時造成溶酶體內甘露糖不能代謝而蓄積，從而導致細胞特別是神經細胞的空泡性，引起動物中毒[3]。此外，苦馬豆素能通過抑制高爾基體α-甘露糖甘酶Ⅱ的活性抑制腫瘤細胞表面糖蛋白的表達，從而抑制腫瘤的生長和轉移，并緩解化療和放療中產生的骨髓抑制作用[4]。

目前，苦馬豆素來源主要有棘豆屬和黃芪屬植物中提取、人工合成和從產苦馬豆素真菌中分離，因人工合成步驟繁瑣、產率低，不適于苦馬豆素的批量生產[5]。所以苦馬豆素的提取分離技術研究對苦馬豆素的研究和應用具有重要意義。研究表明，微波提取法不僅提取時間短、提取溫度低、提取率高，同時可避免高溫條件下植物中有效成分的分解和氧化[6，7]。本試驗采用微波處理莖直黃芪，研究相關因素對提取率的影響，并篩選出最佳的提取工藝參數，為莖直黃芪中苦馬豆素的開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 材料與試劑 莖直黃芪（西藏農科院提供，產自西藏拉薩達孜縣）；苦馬豆素標準品（購自西安楊凌天力生物技術有限公司，純度為98.4%）；雙（三甲基硅烷基）三氟乙酰胺（BSTFA）+三甲基氯硅烷（TMCS）（硅烷化試劑，百靈威化學科技有限公司產品）；甲醇、氯仿、正丁醇、吡啶、D-甘露醇等均為分析純；水為超純水。

1.1.2 主要儀器 WBFY-201微波反應器，鞏義市科華儀器設備有限公司；CP-3380氣相色譜儀、CP-SIL5 CB毛細色譜柱（15 m×0.25 mm×0.33 μm），VARIAN；KH7200DB型數控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司生產；RE-5203型旋轉蒸發儀，上海亞榮生化儀器廠生產；循環水式多用真空泵，鄭州市杜甫儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 標準溶液的配制 準確稱取D-甘露醇2 mg，溶于1 mL 吡啶中，配成2 g/L的溶液。并準確稱取1 mg苦馬豆素標準品，溶于1 mL吡啶中，配成1 g/L的標準溶液，倍比稀釋為0.5、0.25、0.125、0.062 5、0.031 25和0.015 625 g/L的系列標準溶液。

1.2.2 色譜條件 進樣口溫度為260 ℃，火焰離子化檢測器（FID）溫度為260 ℃，柱子初始溫度為150 ℃，程序升溫5 ℃/min，8 min；30 ℃/min，2 min，載氣為高純氮氣，流速為1 mL/min，定量方法為內標工作曲線法。

1.2.3 莖直黃芪中苦馬豆素的提取 精確稱取5 g莖直黃芪干草粉（過40目篩）于錐形瓶中，加入100 mL石油醚，于40 ℃、40 kHz超聲波脫脂1 h，回收石油醚。將殘渣用甲醇浸泡3 h，然后進行微波提取，濾液濃縮成浸膏，用1 mol/L HCl溶解，過濾，除去固體雜質，用氯仿萃取，去除部分雜質，調水層pH為10，用正丁醇萃取水溶液，回收正丁醇。并用2 mL吡啶溶解殘留物作為供試樣品。準確量取吡啶溶液上清液100 μL，分別加入10 μL D-甘露醇標準品溶液和100 μL BSTFA+TMCS（體積比99∶1），室溫條件下干燥器中衍生反應1 h。產物進行色譜分析。

1.2.4 正交試驗優化微波輔助提取工藝 為確定微波輔助法提取莖直黃芪中苦馬豆素的最佳工藝條件，根據試驗情況，設計三因素三水平正交試驗考察料液比、微波功率和微波提取時間對提取率的影響，每組試驗重復3次，取平均值。正交試驗因素與水平見表1。

2 結果與分析

2.1 標準曲線繪制結果

按照“1.2.1”的色譜條件進樣，利用內標標準曲線對苦馬豆素進行定量分析（圖1、圖2），以苦馬豆素的質量濃度為橫坐標，苦馬豆素和D-甘露醇峰面積之比為縱坐標繪制標準曲線，結果表明苦馬豆素濃度在0.015 625～0.5 g/L范圍與峰面積之比呈良好的線性關系，回歸方程為Y=5.740 3X+0.117 5，r2=0.999 3。

2.2 正交試驗結果

正交試驗結果見表2。由表2可知，各因素對莖直黃芪中苦馬豆素提取率的影響由大到小依次為微波功率、微波提取時間、料液比。由方差分析可知微波功率和微波提取時間的影響達到極顯著水平（P<0.01）。最優試驗組合為A1B2C2，即料液比1∶10（m∶V，g/mL）、微波功率280 W、微波提取時間20 s。此條件下莖直黃芪中苦馬豆素提取率達0.009 264%，高于其他試驗組合，表明正交試驗結果是可靠的。

3 小結與討論

3.1 微波輔助法提取莖直黃芪中苦馬豆素

莖直黃芪中苦馬豆素平均含量為0.006 0%[8]，但在不同季節中含量相差較大，含量低至10 mg/kg，高則達200 mg/kg。因苦馬豆素為大極性生物堿，故首先采用石油醚超聲波脫脂1 h，再進行微波輔助提取。通過正交試驗得到比較可行的微波提取工藝為按1∶10的料液比（m∶V，g/mL）加入提取劑甲醇，微波功率280 W、提取時間20 s。在優化提取條件下苦馬豆素提取率可達0.009 264%。采用微波輔助法提取莖直黃芪苦馬豆素工藝簡便、能耗低、提取效率高，值得推廣。

3.2 檢測方法

試驗采用了氣相色譜內標法對提取物中的苦馬豆素進行檢測，通過苦馬豆素和內標物D-甘露糖峰面積之比進行計算，消除了手動進樣上產生的誤差，使得結果更加準確[9-11]。

參考文獻：

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[11] 趙興華，何 欣，王建華.氣相色譜內標法測定苦馬豆素的含量[J].西北農業學報，2011，20（6）：71-74.

（責任編輯 向 闈）