正交設(shè)計法優(yōu)化黃芩苷微波提取工藝

邵 紅，劉 昊，趙自冰，常仁旭，陳 博，趙璧忱

（黑龍江八一農(nóng)墾大學動物科技學院，黑龍江 大慶 163319）

正交設(shè)計法優(yōu)化黃芩苷微波提取工藝

邵 紅，劉 昊，趙自冰，常仁旭，陳 博，趙璧忱

（黑龍江八一農(nóng)墾大學動物科技學院，黑龍江 大慶 163319）

為優(yōu)化黃芩中黃芩苷的最佳微波提取工藝，試驗采用正交設(shè)計法，以黃芩苷得率作為評價指標，研究了微波功率、料液比、微波時間3種因素對黃芩苷微波提取工藝的影響。結(jié)果表明，各因素對黃芩苷得率的影響從大到小依次為：料液比、微波功率、微波時間；黃芩苷微波提取工藝最佳條件為：微波功率為650 W、料液比為1∶10、微波時間為6 min，此條件下黃芩苷的得率為9.30%，含量為96.69%。優(yōu)化的黃芩苷微波提取工藝穩(wěn)定可行。

黃芩苷；微波提取；正交試驗；工藝優(yōu)化

黃芩（Radix Scutellariae）為唇形科多年生草本植物，以其干燥根入藥[1]。黃芩中的主要黃酮類化合物為黃芩苷，具有清熱解毒、涼血安胎等功效[2-3]。研究黃芩苷的提取工藝，對黃芩資源的綜合利用和黃芩苷藥理學研究有著十分現(xiàn)實的意義。王軼晶等[4]以黃芩苷純度與得率作為考察指標，研究發(fā)現(xiàn)微波提取、超濾柱過濾后酸沉的提取方法強于傳統(tǒng)煎煮法的效果。韓忠明等[5]曾采用正交試驗設(shè)計對黃芩中黃芩苷的微波提取工藝進行優(yōu)化，但沒有對料液比、微波功率、微波時間3種工藝參數(shù)進行進一步優(yōu)化。為此，筆者針對影響微波提取工藝的料液比、微波功率、微波時間3種工藝參數(shù)進行進一步優(yōu)化，旨在為黃芩資源的綜合利用和黃芩苷藥理學研究提供理論參考，并可為黃芩中黃芩苷的工廠化生產(chǎn)提供重要的借鑒與指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

黃芩購于大慶市世一大藥房連鎖有限公司，經(jīng)黑龍江八一農(nóng)墾大學林春驛教授鑒定為正品黃芩。黃芩苷標準品購于上海伊卡生物技術(shù)有限公司。鹽酸購于天津市科密歐化學試劑有限公司，無水乙醇購于遼寧泉瑞試劑有限公司。

1.2 主要儀器

MM721AAU-PW型微波爐（廣東美的微波爐制造有限公司），KH5200DE型數(shù)控超聲波清洗器（昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司），DK-S12電熱恒溫水浴鍋（上海森信實驗儀器有限公司），UV8000型紫外-可見分光光度計（上海元析儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 檢測波長的確立精確稱取20.00 mg黃芩苷對照品，置1 000 mL量瓶中，加無水乙醇溶解定容，溶解過程采用超聲，制成每1 mL含20 μg的對照品溶液，以無水乙醇溶液為空白參比，應用分光光度計于250～500 nm波長范圍內(nèi)，進行間距1.0 nm的全波長掃描，選取最大吸收波長為黃芩苷的檢測波長。

1.3.2 線性回歸方程的建立取1.3.1中的對照品溶液分別于5個50 mL的容量瓶中，加無水乙醇溶解定容，依次稀釋為0.4、0.8、1.2、1.6和2.0 μg/mL。搖勻，放置10 min，以無水乙醇溶液為空白參比，應用分光光度計于278 nm處測定其吸光度，記錄實驗結(jié)果。以吸光度A為縱坐標、黃芩苷對照品溶液濃度C（μg/mL）為橫坐標建立線性回歸方程。

1.3.3 黃芩的預處理選取厚度為4～5 mm黃芩厚檔片，粉碎后過40目篩，將過篩后的黃芩粗粉分裝樣品袋中，備用。

1.3.4 正交試驗設(shè)計參照賈艷萍等[6]方法與預試驗的結(jié)果，選取微波功率、料液比、微波時間3個因素，每個因素3個水平。按L9（33）正交試驗條件微波法提取黃芩中黃芩苷，沉淀用無水乙醇抽洗2～3次，干燥，以無水乙醇溶液為空白參比，應用分光光度計在278 nm處測定黃芩苷乙醇溶液的吸光度值，根據(jù)線性回歸方程計算黃芩苷的含量。

表1 L9（33）正交試驗因素與水平

1.3.5 黃芩苷的提取驗證實驗稱取黃芩粗粉50.00 g，按照正交試驗設(shè)計所得最佳提取條件提取黃芩苷，提取液用質(zhì)量分數(shù)為10%的鹽酸溶液調(diào)pH值至2.0，80℃水浴保溫30 min，室溫靜置，待沉淀完全析出后，用無水乙醇抽洗沉淀2～3次后，干燥得黃芩苷。

2 結(jié)果與分析

2.1 檢測波長的選擇與標準曲線的建立

由圖1可知，黃芩苷在250～500 nm范圍內(nèi)有2個吸收峰，分別在278和315 nm兩處，其中278 nm波長處為最大吸收，故選定278 nm為黃芩苷的檢測波長。以吸光度A為縱坐標、黃芩苷標準品溶液質(zhì)量濃度C（μg/mL）為橫坐標，黃芩苷的線性回歸方程為：Abs=0.039C+0.016 8，R2=0.980 2。在 0.4～2.0 μg/mL 濃度范圍內(nèi)與吸光度呈良好的線性關(guān)系。

圖1 黃芩苷對照品溶液的紫外光譜圖

2.2 黃芩苷的提取正交試驗設(shè)計結(jié)果

由 表 2可 知，I2A＞I3A＞I1A、I1B＞I2B＞I3B、I1C＞I2C＞I3C。因此，A、B、C 3個因素中最佳水平是A2、B1、C1，主次因素依次為：B＞A＞C，即料液比（B）＞微波功率（A）＞微波時間（C）。所以最佳提取工藝為A2B1C1，即微波功率為650 W、料液比為1∶10、微波時間6 min。由表3可知，因素A、B、C對黃芩苷得率差異無顯著性影響，對提取工藝無統(tǒng)計學意義。

表2 黃芩中黃芩苷提取正交試驗結(jié)果

表3 黃芩中黃芩苷提取方差分析

2.3 驗證性實驗

在最佳提取工藝A2B1C1，即微波功率為650 W、料液比為1∶10、微波時間6 min的最優(yōu)條件下，提取液經(jīng)酸沉后，獲得黃芩苷的得率為9.30%，含量為96.69%，且含量接近于黃芩苷對照品含量。

3 結(jié)論與討論

微波能夠使中藥分子發(fā)生極化，細胞內(nèi)部壓力超過細胞壁原有承受能力，導致細胞破裂，進而促進中藥有效成分的溶出[7]。試驗結(jié)果表明，微波功率的次序為：I2A＞I3A＞I1A，當微波功率為650 W時，黃芩苷的溶出量最大。究其原因，當微波功率為650 W時，電能轉(zhuǎn)變的熱能，可能使黃芩苷細胞壁最大程度破裂；當微波功率小于650 W時，黃芩苷細胞壁可能未完全破裂；當微波功率大于650 W時，電能轉(zhuǎn)化的熱能較大，可能對黃芩苷分子結(jié)構(gòu)造成破壞。

提取溶劑浸入植物的細胞使其內(nèi)部的藥物分子浸出[8]。試驗結(jié)果表明，料液比的次序為：I1B＞I2B＞I3B，當料液比為1∶10時，黃芩苷分子溶出量最大。究其原因，隨著提取溶劑的增加，黃芩苷分子的溶出量明顯上升，當料液比達到時黃芩苷分子溶出量最大時，提取溶劑繼續(xù)增大不會引起黃芩苷分子溶出量的改變。

中藥在藥物提取過程中必須達到一定的提取時間，才能使中藥分子完全浸出。試驗結(jié)果表明，微波時間的次序為：I1C＞I2C＞I3C，當微波時間6 min時，黃芩苷分子溶出量最大。究其原因，微波時間過長會破壞黃芩中的黃芩苷分子結(jié)構(gòu)，進而導致得率下降。以上研究結(jié)果表明，微波提取法是一種操作簡單、污染小的中藥提取方法。

[1] 梁 英，王 志，韓魯佳. 黃芩中3種主要黃酮類化合物的提取及測定[J]. 黑龍江八一農(nóng)墾大學學報，2006，18（5）：73-76.

[2] 李 莉. 中藥材黃芩的藥理分析及臨床應用探討[J]. 基層醫(yī)學論壇，2017，21（11）：1383-1384.

[3] 李 帥，韓 梅，李岳樺. 藥用植物黃芩研究進展[J]. 吉林農(nóng)業(yè)（學術(shù)版），2011，（4）312-314.

[4] 王軼晶，于洪儒，王洪新，等. 黃芩苷提取與純化工藝的比較研究[J].中國新藥雜志，2007，16（14）：1101-1104.

[5] 韓忠明，郭洪麗，常 波，等. 黃芩中黃芩苷微波提取工藝研究[J].時珍國醫(yī)國藥，2011，22（12）：2840-2841.

[6] 賈艷萍，張春玲，鞠振國，等. 微波輔助提取黃芩苷[J]. 食品與生物技術(shù)學報，2008，27（3）：57-59.

[7] 李 靜. 黃芩苷的提取與純化方法的研究[D]. 濟南：山東大學.

[8] 趙愛麗. 黃芩中黃芩苷的提取分離及測定方法的研究[D]. 長沙：中南大學.

Microwave Extraction Process of Baicalin by Orthogonal Design

SHAO Hong，LIU Hao，ZHAO Zi-bing，CHANG Ren-xu，CHEN Bo，ZHAO Bi-chen
（College of Animal Science and Veterinary Medicine, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, PRC）

The microwave extraction process of baicalin in Scutellaria baicalensis was optimized by experiment. The effects of microwave power, ratio of solid to liquid and microwave extraction time on the extraction process of baicalin were studied by orthogonal design and investigating yield index of baicalin. The influence order of each factor on the extracting of baicalin was that the ratio of solid to liquid,microwave power, microwave extraction time. The optimal microwave condition was as follows: the microwave power was 650W, the ratio of solid to liquid was 1:10 and the microwave extraction time was 6 min. Under these conditions, the yield of baicalin was 9.30%, and the baicalin content was 96.69%. The optimum microwave extraction of baicalin in process is stable and feasible.

baicalin; microwave extraction process; orthogonal test; process optimization

S853.74

A

1006-060X（2017）09-0092-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.009.025

2017-07-08

黑龍江八一農(nóng)墾大學研究生創(chuàng)新科研項目（YJSCX2017-Y26）

邵 紅（1971-），女，山東沂水縣人，高級實驗師，研究方向：動物藥學。

（責任編輯：夏亞男）