蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃的提取及純化

李靜輝，劉 玲，姚德坤，2*，黃運生

(1.大興安嶺科麗爾生物工程有限責(zé)任公司，黑龍江大興安嶺 165012；2.大興安嶺林格貝寒帶生物科技股份有限公司，黑龍江大興安嶺 165012)

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蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃的提取及純化

李靜輝1，劉 玲1，姚德坤1，2*，黃運生1

(1.大興安嶺科麗爾生物工程有限責(zé)任公司，黑龍江大興安嶺 165012；2.大興安嶺林格貝寒帶生物科技股份有限公司，黑龍江大興安嶺 165012)

摘要[目的]研究蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃的提取以及純化，為進(jìn)一步研究蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃的作用機(jī)制奠定基礎(chǔ)。 [方法]采用醇水溶液回流提取，研究大孔吸附樹脂吸附和分離狹葉蕁麻提取液中3，4-二香草基四氫呋喃的方法和條件，并采用超濾膜純化技術(shù)對其進(jìn)行純化。 [結(jié)果]X-5 大孔吸附樹脂對3，4-二香草基四氫呋喃有較好的吸附能力；乙醇濃度為60% 時解吸效果最好，解析液濃縮，超濾膜純化重結(jié)晶后，蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃純度可達(dá)85.3%。[結(jié)論] 采用X-5大孔吸附樹脂以及超濾膜純化技術(shù)可有效地提取蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃，為今后蕁麻中有效成分的研究與開發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞蕁麻；3，4二香草基四氫呋喃；提取純化；大孔吸附樹脂超濾膜偶聯(lián)技術(shù)

蕁麻又名咬人貓、蜇人草、無情草、蝎子草、防盜草、植物貓、咬人草等，為蕁麻科蕁麻屬多年生草本植物，葉對生，雌雄同株或異株，其莖葉上的蜇毛有毒性(過敏反應(yīng))，皮膚接觸后立刻引起刺激性皮炎。蕁麻可用于中藥的制作[1-2]，主要作用部位為全草，蕁麻中藥具有小毒，其味苦、辛，性溫。蕁麻內(nèi)服對風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、小兒驚風(fēng)、小兒麻痹后遺癥、大便不通、產(chǎn)后抽風(fēng)、高血壓、消化不良具有良好的效果[3]；蕁麻類制劑還可外敷用作治蕁麻疹初起、蛇咬傷等。蕁麻中含有多種有效成分，蕁麻全草中富含多種維生素以及大量鞣質(zhì)。此外，蕁麻莖皮含有各種有機(jī)酸，如蟻酸、丁酸等。隨著人們對蕁麻中有效成分的不斷深入了解，一種新的有效成分隨之被發(fā)現(xiàn)，3，4 -二香草基四氫呋喃是一種對人類健康有顯著保健作用的天然活性物質(zhì)，在國外用于精神科用藥，已引起國際社會的普遍關(guān)注。

近年來研究發(fā)現(xiàn)，天然植物蕁麻中含有大量的3，4 -二香草基四氫呋喃，由于其原料蕁麻野生生長范圍較廣，從中提取3，4 -二香草基四氫呋喃取得了可喜進(jìn)展。研究表明，超高壓提取的分離效果明顯優(yōu)于常規(guī)提取方法，此外，對超高壓提取出來的提取液采用大孔吸附樹脂進(jìn)行吸附分離，對分離得到的解析液采用超濾膜進(jìn)一步純化，使得蕁麻中的各種活性成分的提取分離效果得到進(jìn)一步改善[4-6]。旨在為適合工業(yè)化大批量生產(chǎn)，筆者采用大孔吸附樹脂分離技術(shù)以及超濾膜純化技術(shù)進(jìn)行試驗，使得蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃的有效含量和得率得到進(jìn)一步改善，旨在為今后蕁麻中有效成分的研究與開發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料供試材料為狹葉蕁麻全草，采摘于黑龍江省尚志市帽兒山。將狹葉蕁麻全草洗凈晾干，用中草藥粉碎機(jī)將其粉碎至粉末狀，過80目標(biāo)準(zhǔn)篩，備用。

1.2儀器和試藥AL204電子天平(Mettler Toledo Group)，DZF-6050真空干燥箱(鞏義市予華)，LABOROTA 4000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(德國)，循環(huán)水式多用真空泵、數(shù)字熔點儀、X-5大孔吸附樹脂(天津波鴻)，AB-8大孔吸附樹脂(上海開平)，D101大孔吸附樹脂(天津允開)。

1.3方法

1.3.1蕁麻葉中3，4-二香草基四氫呋喃的提取工藝流程。狹葉蕁麻全草(烘干，粉碎)→回流提取(8～10倍量提取溶劑，乙醇濃度90%，回流3次，每次2 h)→提取液濃縮至無醇→石油醚萃取→大孔吸附樹脂吸附→超濾膜純化→干燥得樣品。

1.3.2蕁麻葉中3，4-二香草基四氫呋喃吸附率計算。稱取不同型號的AB-8、D101、X-5大孔樹脂各0.2 g,置于50 mL錐形瓶中，分別編號為A、B、C，在A、B、C 3組中分別加入10 mL狹葉蕁麻提取液，靜置12 h。對不同處理后的液體吸光度進(jìn)行測定，分析不同大孔樹脂對蕁麻中有效成分的吸附情況。

吸附率=(A0-A1)/A0×100%

式中，A0為提取物溶液吸光度，A1為清液吸光度。

1.3.3不同濃度乙醇對洗脫效果的影響。 取已吸附蕁麻提取液的不同型號大孔吸附樹脂(AB-8大孔吸附樹脂、D101孔吸附樹脂、X-5孔吸附樹脂)各0.2 g，置于50 mL燒杯，不同型號的大孔吸附樹脂均取5份，加入10 mL 20%、40%、60%、80%、95%乙醇水溶液中，靜置解吸24 h，計算不同濃度乙醇水溶液的解吸率。

解吸率=A2/(A0-A1)×100%

式中，A0為提取物溶液吸光度，A1為清液吸光度；A2為洗脫液吸光度。

1.3.4不同型號大孔吸附樹脂柱吸附情況比較。在裝有處理過的不同型號大孔吸附樹脂吸附柱中(AB-8大孔吸附樹脂、D101孔吸附樹脂、X-5孔吸附樹脂)，緩慢注入一定量的蕁麻粗提取液，流速為2 BV/h左右，對不同階段流出液進(jìn)行收集。在不同階段收集的流出液中加入碘化鉍鉀試劑時，若溶液中無明顯的橘紅色沉淀生成時，停止加樣。用水沖洗吸附樹脂柱至流出液無色，后用60%的乙醇水溶液對吸附樹脂柱進(jìn)行解吸，對同階段流出的洗脫液加入指示試劑進(jìn)行檢視[7]，若溶液中無明顯的橘紅色沉淀生成時，停止解吸，比較不同型號大孔吸附樹脂的分離效果。

1.3.5超濾膜主要技術(shù)指標(biāo)考察。

1.3.5.1壓力對超濾效果的影響。對所提取的蕁麻提取物3，4-二香草基四氫呋喃粗品進(jìn)行多次進(jìn)料，料液溫度為25 ℃，進(jìn)液體積為50 L。根據(jù)3，4-二香草基四氫呋喃的分子量344.40，選擇10 kD的超濾膜作為超濾載體；選擇膜面積0.4 m2作為固定值，考察不同操作壓力 0.2、0.4、0.6 MPa對超濾膜通透量的影響。

1.3.5.2不同型號超濾膜對超濾效果的影響。選取截留相對分子量為2、5、6、10 kD的超濾膜，對所提取的蕁麻提取物3，4-二香草基四氫呋喃粗品進(jìn)行多次進(jìn)料，在壓力0.2 MPa、膜面積0.4 m2、料液溫度25 ℃、進(jìn)液體積50 L的條件下，對蕁麻提取物3，4-二香草基四氫呋喃粗品進(jìn)行超濾純化。

2結(jié)果與分析

2.1提取液吸光度的確定對蕁麻的原始提取液進(jìn)行紫外全波長掃描，觀察不同波長下的吸光度，結(jié)果見圖1。由圖1可知，波長在270 nm左右處吸收峰最高，通過參考相應(yīng)文獻(xiàn)[8]，了解此吸收波長為蕁麻有效成分的特征吸收峰。因此，可采用UV的方法對蕁麻中的有效成分進(jìn)行檢測，計算蕁麻提取液中有效成分的含量。

圖1　狹葉蕁麻有效成分提取液紫外光譜圖Fig.1　The liquid UV spectra of effective constituents of nettle

2.2不同型號大孔吸附樹脂對3，4-二香草基四氫呋喃的吸附效果對經(jīng)AB-8、D101、X-5 3種不同型號大孔吸附樹脂吸附后的蕁麻提取物溶液的吸光度、吸附率及吸附后溶液中加入指示劑的反應(yīng)情況進(jìn)行分析，結(jié)果見表1。由表1可知，AB-8、D101、X-5 3種不同型號大孔吸附樹脂對蕁麻有效成分的吸附情況明顯不同，其中，X-5 大孔吸附樹脂的吸附效果最佳。

2.3不同濃度乙醇對洗脫效果的影響采用不同濃度的乙醇(20%、40%、60%、80%、95%)對吸附蕁麻提取液的不同吸附樹脂進(jìn)行洗脫解吸，靜置解吸24 h后，測定解吸液的吸光度。

表1不同大孔吸附樹脂對狹葉蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃的吸附情況

Table 1 The adsorption of different types of macroporous adsorption resin of 3，4- two vanillyl tetrahydrofuran in nettle

吸附樹脂型號Adsorptionresin吸附后吸光度Absorbanceafteradsorption吸附率Adsorptionrate∥%沉淀反應(yīng)PrecipitationreactionAB-83.61660.23無沉淀D1013.91825.36有明顯的橘紅色沉淀X-54.52173.75無沉淀

由表2可知，蒸餾水的解吸效果較差；D101型樹脂在各種乙醇濃度時洗脫效果均低于其他2種樹脂，而AB-8、X-5 附樹脂解吸效果均優(yōu)于D101型樹脂，但由于X-5大孔吸附樹脂無論吸附率還是解吸效果均高于其他兩者。對于不同型號的大孔吸附樹脂，60%的乙醇水溶液的解吸效果均最佳。

表2不同濃度乙醇對大孔吸附樹脂解析液吸光度的影響

Table 2Effect of different concentration of ethanol on absorbance of analytical solution of macroporous adsorption resin

吸附樹脂Adsorptionresin乙醇濃度Ethanolconcentration∥%02040608095AB-84.1214.2594.3814.3894.3684.373D1014.0614.1994.3534.3804.3294.309X-54.2404.3604.4914.5294.3614.384

2.4膜超濾過程中主要技術(shù)指標(biāo)的確定

2.4.1不同壓力對超濾效果的影響。對所提取的蕁麻提取物3，4-二香草基四氫呋喃粗品進(jìn)行多次進(jìn)料，料液溫度為25 ℃，進(jìn)液體積為50 L。根據(jù)3，4-二香草基四氫呋喃的分子量 344.40，選擇 10 kD分子量的超濾膜作為超濾載體，選擇膜面積不同0.4 m2作為固定值，考察不同操作壓力 0.2、0.4、0.6 MPa對超濾膜通透量的影響。由表3可知，膜操作壓力為0.2 MPa 時，超濾膜通透性最佳，且3，4-二香草基四氫呋喃的截留率較高(28.59%)，說明膜的平均截留分子量較高，有效成分損失較少。

2.4.2不同型號超濾膜對超濾效果的影響。選取截留相對分子量為2、5、6、10 kD的超濾膜，對所提取的蕁麻提取物3，4-二香草基四氫呋喃粗品進(jìn)行多次進(jìn)料，在壓力0.2 MPa、膜面積0.4 m2、料液溫度25 ℃、進(jìn)液體積50 L的條件下，對蕁麻提取物3，4-二香草基四氫呋喃粗品進(jìn)行超濾純化。由表4可知，6 kD的超濾膜超濾效果較好，產(chǎn)品中3，4-二香草基四氫呋喃的含量較高。

表3　不同壓力對超濾效果的影響

表4不同型號超濾膜對超濾效果的影響

Table 4Effect of different types of ultrafiltration membrane on the ultrafiltration

截留相對分子量Interceptionrelativemolecularweight∥kD平均膜通透量AveragemembranepermeabilityL/(m2·s)3,4-二香草基四氫呋喃含量3,4-twovanillyltetrahy-drofurancontent∥%20.21418.550.25645.860.34384.6100.34069.2

2.4.3不同工藝對比。將大孔吸附樹脂與超濾膜偶聯(lián)技術(shù)工藝與傳統(tǒng)工藝進(jìn)行比較，結(jié)果表明，傳統(tǒng)工藝方法能耗高，有效成分損失大；另外，傳統(tǒng)工藝方法無法對3，4-二香草基四氫呋喃進(jìn)行選擇性地分離提純，產(chǎn)品保留率低，溶解性能差(表5)。

3結(jié)論

該研究中蕁麻全草經(jīng)高壓提取，X-5大孔吸附樹脂分離，超濾膜純化以及反復(fù)重結(jié)晶后，3，4 二香草基四氫呋喃的含量可達(dá)85.3%。膜分離技術(shù)作為一種高新技術(shù)，具有較好的分離效果，在不同行業(yè)中均有所涉及，如制藥、海水淡化、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等。該研究首次采用大孔吸附樹脂與超濾膜偶聯(lián)技術(shù)相結(jié)合的純化方法，對野生蕁麻中3，4-二香草基四氫呋喃進(jìn)行高效提取，3，4-二香草基四氫呋喃含量明顯升高(≥85%)，且產(chǎn)品的活性以及溶解性也得到不同程度的改善。與傳統(tǒng)的提取分離工藝相比，膜分離技術(shù)工藝具有膜分離技術(shù)的功耗較小、產(chǎn)率較高、無污染等特點，非常適合產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)規(guī)模的應(yīng)用。

表5　新工藝與傳統(tǒng)工藝的對比

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基金項目國家林業(yè)局948項目(2013-4-21)。

作者簡介李靜輝(1987- )，男，黑龍江五常人，碩士，從事植物提取方面的研究。*通訊作者，從事植物提高方面的研究。

收稿日期2016-04-11

中圖分類號S 567.23+9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)16-103-03

Extraction and Purification of 3,4-Two Vanillyl Tetrahydrofuran in Nettle

ZHANG Hong1, LIU Ling1, YAO De-kun1,2*et al

(1. Greater Khingan Range Collier Biological Engineering Co. Ltd., Greater Khingan, Heilongjiang 165012; 2. Greater Khingan Range lingebei Psychrophile Polytron Technologies Inc, Greater Khingan, Heilongjiang 165012)

Abstract[Objective] The aim was to extract and purify 3,4-two vanillyl tetrahydrofuran in nettle, to lay a good basis for further research on the function mechanism. [Method] Using alcohol aqueous solution for reflux extraction, the method and conditions for adsorption and separation of 3,4-two vanillyl tetrahydrofuran in nettle with macroporous adsorption resin were studied, ultrafiltration membrane purification technology was adopted for purification. [Result] X-5 macroporous adsorption resin had better adsorption ability to 3,4-two vanillyl tetrahydrofuran; when ethanol concentration was 60%, the desorption effect was best, after the purification of the ultrafiltration membrane, purity of 3,4-two vanillyl tetrahydrofuran in nettle could up to 85.3%. [Conclusion] Using X-5 macroporous resin and ultrafiltration membrane purification technology can effectively extract 3,4- two vanillyl tetrahydrofuran in nettle, the study provides basis for research of 3,4- two vanillyl tetrahydrofuran in nettle.

Key wordsNettle; 3,4-two vanillyl tetrahydrofuran; Extraction and purification; Macroporous adsorption resin ultrafiltration membrane coupling technique