超臨界CO2提取燈盞花素的工藝研究

胡 倩，季芳琴，屈曉璐，奚逢源

(臺州技師學(xué)院，浙江 臺州 318000)

燈盞花(Erigeron breviscapus)又名燈盞細(xì)辛，為菊科飛蓬屬植物短葶飛蓬(Erigeron breviscapus(Vant.)Hand.-mazz.)的全草，其性寒，味微苦、甘溫辛，具有活血通絡(luò)、止痛、祛風(fēng)散寒、中風(fēng)偏癱、胸痹心痛、風(fēng)濕痹痛、頭痛、牙痛等功效[1]。超臨界CO2流體萃取法(supercritical carbon dioxide fluid extraction,SEF-CO2)作為一種新型、高效、清潔的分離手段[2]，具有萃取能力強(qiáng)、產(chǎn)率高、無殘留、無污染等優(yōu)點(diǎn)，已被應(yīng)用于各種科學(xué)和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域[3-4]。燈盞花素是從燈盞花中提取的黃酮類有效成分，主要為燈盞甲素和燈盞乙素，其提取分離工藝曾有文獻(xiàn)報(bào)道[5-6]。本試驗(yàn)利用超臨界CO2流體技術(shù)對燈盞花中的燈盞花素進(jìn)行提取，采用最常用的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法[7]，優(yōu)化提取工藝，以期為今后開發(fā)利用提供一定理論基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、試劑和原材料

FW100型粉碎機(jī)； HA121-50-01型超臨界CO2流體萃取裝置；P680型高效液相色譜儀。

主要試劑均為分析純；水為自制去離子水；含量檢測中使用的甲醇、乙醇為色譜純。

所用藥材燈盞花全草由云南省紅河千山生物工程有限公司提供。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 提取工藝

取一定量燈盞花，粉碎后裝入萃取釜，對萃取釜、解析釜和儲罐分別進(jìn)行加熱或冷卻。當(dāng)達(dá)到所選定的溫度時(shí)，開啟CO2氣瓶對系統(tǒng)進(jìn)行加壓，當(dāng)達(dá)到所選定的壓力時(shí)，關(guān)閉氣瓶，循環(huán)萃取，并保持恒溫恒壓。同時(shí)用夾帶劑泵打入夾帶劑，當(dāng)?shù)剿x定的時(shí)間后，從解析釜出口處收集萃取液。

1.2.2 燈盞乙素的含量測定[6]

高效液相色譜法測定燈盞乙素的含量。色譜條件為：色譜柱以十八烷基硅烷鍵合硅膠為填充劑；檢測波長為285 nm；流動相為甲醇:1%磷酸水溶液-40∶60；流速為0.8 mL/min。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：參照藥典方法，精密稱取標(biāo)準(zhǔn)品25 mg，甲醇定容至25 mL，混勻。分別精密量取0.5,1,2,3,4,5 mL標(biāo)準(zhǔn)品溶液，以甲醇定容至10 mL，混勻。得到的標(biāo)準(zhǔn)品的溶液，依次測定含量，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.3 提取率的計(jì)算

精密量取萃取液1 mL移入相應(yīng)容量瓶，以色譜純乙醇稀釋至10 mL。按1.2.2所示方法測定燈盞乙素含量，并根據(jù)回歸線方程計(jì)算提取率。其計(jì)算方法如下所示：

式中：P表示燈盞乙素提取率，%；C表示樣品中燈盞乙素含量，(mg/mL)；n表示萃取液的稀釋倍數(shù)；W表示燈盞花原料投料量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 正交試驗(yàn)

為了篩選較好的超臨界CO2萃取條件，選擇了如表1所示的實(shí)驗(yàn)因素和水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，經(jīng)粉粹處理的藥材加入量各為10 g，萃取時(shí)間設(shè)定為2.5 h。萃取完成后，收集萃取液，精密量取1 mL，以色譜純甲醇稀釋至10 mL，按1.2.2所示方法測定萃取液燈盞乙素含量，并計(jì)算提取率。正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 超臨界CO2萃取因素水平表

表2 L9(34)超臨界CO2萃取正交試驗(yàn)結(jié)果分析表

表2所示為正交試驗(yàn)優(yōu)選超臨界CO2流體萃取法提取燈盞花素的正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析。由極差分析R值可知各因素對燈盞乙素提取率的影響次序?yàn)椋篊>B>D>A，提取率較好的方案：A3B2C1D3，即萃取溫度60 ℃，萃取壓力20 MPa，夾帶劑加入量30 mL，CO2流量21 L/h。按上面較佳的工藝條件重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果三次提取率平均值4.4%，RSD=3.2%。

2.2 萃取時(shí)間的選擇

固定因素水平優(yōu)選的最佳提取條件，萃取5組藥材，藥材稱樣量仍為10 g，萃取時(shí)間分別設(shè)定為1，2，3，4，5 h，分別收集萃取液，按1.2.2所示方法測定萃取液燈盞乙素含量，并計(jì)算提取率，結(jié)果見表3。

表3 萃取時(shí)間對提取率的影響

分析表3所示不同萃取時(shí)間下提取率的數(shù)據(jù)，得出結(jié)果：隨提取時(shí)間增長，出膏率遞增，提取率亦遞增；浸膏中燈盞乙素含量變化對計(jì)算提取率有意義，但自身不具比較意義。雖然提取4 h、5 h提取率仍有一定提高，但2 h提取率僅增加0.06%，故從成本考慮，選擇3 h較為合適。

3 結(jié)語

本試驗(yàn)采用超臨界CO2流體提取燈盞花中的燈盞花素，通過研究不同萃取溫度、萃取壓力、夾帶劑加入量、CO2流量對燈盞花素提取率的影響，確定了各因素的最優(yōu)水平，并采用正交試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝。然后，固定因素水平優(yōu)選的最佳提取條件，選擇最佳萃取時(shí)間。最終確定最優(yōu)工藝條件為：萃取溫度60 ℃，萃取壓力20 MPa，夾帶劑加入量30 mL，CO2流量21 L/h，萃取時(shí)間3 h，在此條件下燈盞花素提取率可達(dá)到4.36%。

致謝：最后感謝王玲師姐提供的各方面幫助，包括研究的思路和方法、數(shù)據(jù)、圖表等資料。