超聲波輔助提取金釵石斛生物堿工藝優化

劉紅 董海麗

摘要：采用超聲波輔助提取金釵石斛（Dendrobium nobile Lindl.）生物堿，以生物堿得率為指標，對乙醇體積分數、超聲波功率、提取時間和固液比等影響因素進行了研究，并采用正交試驗對提取條件進行了優化。結果表明，以70%乙醇為提取溶劑，用200 W超聲波輔助提取20 min，固液比為1∶8（m/V，g∶mL）時，生物堿得率最高，達到0.248%。

關鍵詞：金釵石斛（Dendrobium nobile Lindl.）；生物堿；超聲波輔助提取

中圖分類號：TQ461 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）08-1903-02

金釵石斛（Dendrobium nobile Lindl.）屬蘭科石斛屬多年生草本植物，廣泛分布于亞洲、歐洲及大洋洲等熱帶及亞熱帶地區。國內外研究者對石斛屬植物的化學成分和藥理作用進行了大量的研究，發現其主要有效成分為生物堿、多糖、酚類、菲類、倍半萜類及香豆素等[1-3]，尤其是石斛生物堿具有抗衰老、抗腫瘤、降低血糖等作用[4，5]。目前，生物堿一般采用乙醇提取[6]，在提取過程中，為強化生物堿的提取，往往采用超聲波、微波等方法進行輔助提取[7，8]。但目前對石斛生物堿提取的報道較少。黃小燕等[9]采用酸性乙醇提取金釵石斛生物堿，對其提取工藝條件進行了優化。但采用超聲波輔助提取金釵石斛生物堿的研究目前還少見報道。因此，本研究采用超聲波輔助提取金釵石斛生物堿，對其工藝條件進行優化，為開發利用金釵石斛生物堿提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料

金釵石斛購自安徽省亳州市藥材市場，石斛堿購自中國食品藥品檢定研究所，其余試劑均為分析純。

JY88-II型超聲波細胞粉碎機購自上海新芝生物技術研究所，RE-52AA型旋轉蒸發儀購自上海亞榮生化儀器廠，UV-754紫外可見分光光度計購自上海第三分析儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 超聲波輔助提取法 稱取5 g金釵石斛置于燒杯中，加乙醇溶液混合，在超聲波提取裝置中提取，提取后過濾并收集濾液，真空濃縮去除溶劑，向蒸干的物料中加入0.1 mol/L HCl溶液使其復溶，復溶后過濾，濾液在容量瓶中定容備用。

1.2.2 單因素試驗設計 研究乙醇體積分數、超聲波功率、提取時間和固液比對生物堿得率的影響，各單因素分別設定為乙醇體積分數（40%、50%、60%、70%、80%）、超聲波功率（50、100、150、200、250 W）、提取時間（5、10、15、20、25 min）、固液比（m/V，g∶mL，下同）（1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25）。

1.2.3 正交試驗設計 在單因素試驗的基礎上，選用L9（34）正交試驗表，對乙醇體積分數、超聲波功率、提取時間和固液比對生物堿得率的影響進行正交試驗設計，其因素與水平見表1。

1.2.4 生物堿得率的計算 生物堿含量的測定采用酸性染料比色法[10]，石斛生物堿得率的計算公式如下：

得率=■×100%

2 結果與分析

2.1 石斛生物堿提取的單因素試驗

2.1.1 乙醇體積分數的選擇 在超聲波功率為200 W、提取時間為20 min、固液比為1∶10的條件下，加入不同體積分數的乙醇進行提取，試驗結果見圖l。由圖1可知，隨著乙醇體積分數的增加，石斛生物堿的得率先增加，但當乙醇體積分數達到70%后，再增加乙醇的體積分數，得率反而下降。這是因為石斛中生物堿類型較多，在乙醇體積分數為70%時，乙醇溶液的極性與石斛中大多數生物堿的極性相當，溶解能力強。因此，選擇70%乙醇提取較好。

2.1.2 提取時間對石斛生物堿得率的影響 在乙醇體積分數為70%、超聲波功率為200 W、固液比為1∶10的條件下提取不同的時間，提取時間對石斛生物堿得率的影響見圖2。由圖2可知，石斛生物堿得率先隨提取時間的增加而增加，但當提取時間大于20 min后，得率隨提取時間的增加反而下降，可能是超聲波提取時間過長，所產生的熱能使石斛生物堿結構被破壞，致使其得率降低。因此，提取時間以20 min為宜。

2.1.3 超聲波功率對石斛生物堿得率的影響 在乙醇體積分數為70%、固液比為1∶10的條件下，采用不同功率的超聲波輔助提取20 min，不同的超聲波功率對石斛生物堿得率的影響見圖3。由圖3可知，石斛生物堿得率先隨超聲波功率的增加而增加，但當超聲波功率大于200 W后，得率隨超聲波功率的增加而下降，可能是由于超聲波功率過大，所產生的熱能使石斛生物堿結構被破壞，致使其得率降低，超聲波功率為200 W時提取效果最佳。

2.1.4 固液比對石斛生物堿得率的影響 在70%乙醇、不同固液比的條件下，采用200 W超聲波輔助提取20 min，不同的固液比對石斛生物堿得率的影響見圖4。由圖4可知，隨著提取溶劑用量的增加，得率增加，固液比為1∶10時，得率達到較高值，此后，繼續增加提取溶劑用量，得率增加緩慢，考慮到過多的提取溶劑會帶來后續濃縮等操作的難度，因此，固液比為1∶10比較合適。

2.2 石斛生物堿提取工藝條件正交試驗優化結果

在單因素試驗的基礎上，對乙醇體積分數、超聲波功率、提取時間和固液比4個因素進行正交試驗，試驗結果見表2。

由表2可知，各因素的影響順序為A>B>C>D，即乙醇體積分數>超聲波功率>提取時間>固液比。石斛生物堿提取工藝的優化條件是A2B2C2D1，即乙醇體積分數70%，超聲波功率200 W，提取時間20 min，固液比1∶8。按該條件進行5次驗證試驗，石斛生物堿平均得率達到0.248%。F檢驗結果表明，乙醇體積分數和超聲波功率對得率在所考察的范圍內影響顯著，而提取時間和固液比在所考察的范圍內影響不顯著。

3 結論

超聲波輔助提取石斛生物堿的適宜條件為乙醇體積分數70%，超聲波功率200 W，提取時間20 min，固液比1∶8，石斛生物堿平均得率達到0.248%。采用超聲波輔助提取法提取石斛生物堿時間短、安全方便，是提取石斛生物堿的合適方法。

參考文獻：

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[2] 羅 丹，張朝鳳，林 萍，等. 金釵石斛化學成分的研究[J]. 中草藥，2006，37（1）：36-38.

[3] 陳 蕤，崔 盛，陶宗婭. 三種川產石斛有效成分的測定及其分布規律研究[J]. 西南農業學報，2010，23（3）：986-988.

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[9] 黃小燕，黨翠芝，乙 引. 正交試驗法優化金釵石斛生物堿的提取工藝[J]. 貴州師范大學學報（自然科學版），2011，29（3）：132-134.

[10] 張麗虹，楊玉萍，陳小花. 酸性染料比色法測定千里光總生物堿含量[J]. 大理學院學報（綜合版），2011，10（12）：30-32.