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金银花中绿原酸的超声提取工艺优化
作者:曹渊, 李创举 , 夏之宁*, 徐彦芹, 张运民    
作者单位:国家自然科学基金(No.207759096);科技部国际合作项目(No.2006DFA43520) 重庆大学化学化工学院,重庆 400044; 重庆大学生物工程学院, 重庆 400030

《时珍国医国药》 2008年 第12期

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       【摘要】 
       目的优选金银花中绿原酸的最佳提取方法和提取工艺。方法以金银花中绿原酸的含量为指标,考察了水蒸气蒸馏法、超声波提取法和醇提法提取金银花中绿原酸优劣,确定超声法为最佳提取方法。通过正交实验,以溶剂浓度、预浸时间、超声时间和pH值4个因素对超声法的提取工艺进行优选。结果得到最佳的提取工艺条件为:乙醇浓度为60%,pH值1,预浸12 h,超声提取2次,45 min/次;此条件下绿原酸提取率可达5.62%。影响程度为:pH值>预浸时间>超声时间>溶剂浓度。结论工艺简单,提取条件温和,提取率高,可为提取绿原酸的大规模产业化所应用。
       【关键词】  金银花; 绿原酸; 超声; 提取; 正交实验
       Study on the Optimization of Extraction of Chlorogenic Acid from Honeysuckle by Ultrasonic Method
       CAO Yuan, LI Chuangjü, XIA Zhining*, XU Yanqin, ZHANG Yunmin
       (College of Chemistry and Chemical Engineering, Chongqing University; College of Biological Engineering, Chongqing University, Chongqing 400030, China)
       Abstract:ObjectiveTo optimize the best methods and extraction process of extraction of chlorogenic acid from Honeysuckle.MethodsThe chlorogenic acid content and extraction rate in Honeysuckle as the standards,  different extraction methods, such as steam distillation, returning ethanol, ultrasound, were inspected, and the ultrasound method was determined as the best method. The effects of solvent concentration, presoaking time, ultrasound time, pH value on the ultrasound extraction process were also optimized. ResultsThe best extraction conditions were as follows: concentration of ethanol at 60%, pH value 5.0, presoaking time for 12h, extraction 2 times and 45mins each time. Extraction yield of chlorogenic acid from Honeysuckle by ultrasound was 5.62%; the effect degree: pH value> presoaking time> ultrasound time> solvent concentration. ConclusionThis method is simple, the extracting condition is gentle, the rate of extraction is high, and this process is apt to industrial production of extraction of chlorogenic acid from Honeysuckle.
       Key words:Honeysuckle;   Chlorogenic acid;   Ultrasonic;   Extract;  Orthogonal test
       
       金银花为忍冬科植物忍冬的干燥花蕾,具有清热解毒、抗菌消炎、保肝利胆的功能,是常用的中药材之一[1]。它所含的化学成分有绿原酸、异绿原酸、黄酮化合物、芳樟醇和双花醇等[2],其中绿原酸被认为是抗菌解毒、消炎利胆的主要有效成分,在医药、卫生等领域具有很大的应用价值,所以从植物中提取分离绿原酸以及绿原酸的纯化具有重要的意义。
       
       金银花提取工艺有水提法[3]、微波法[4]、酶解法[5]、乙醇回流法[6]等。本实验考察了水提法、超声提取法和醇提法提取金银花中绿原酸的优劣,并在此基础上进行了超声提取的正交实验,以确定最佳提取条件,为进一步应用于工业大生产奠定基础。
       1  材料与仪器
       
   
       As 3120A型超声清洗仪(天津奥特赛恩斯仪器有限公司),旋转蒸发仪(上海亚荣生化机械公司),T6新世纪紫外可见分光光度仪(北京普析通用),FA1004N型电子天平(上海菁海仪器有限公司),PHS-3C型精密pH计(上海雷磁仪器厂),HZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵(巩义市予华仪器有限责任公司);金银花(重庆秀山县野生),绿原酸标准品(成都慢思生物科技有限公司),无水乙醇,95%乙醇,异戊醇,醋酸乙酯,均为市售分析纯,实验用水为自制蒸馏水。
       2  方法
       2.1  标准曲线的建立
       2.1.1  波长的选择称取绿原酸标准品0.006 8 g,用95%乙醇定容至250 ml容量瓶,作为母液,然后移取1.00 ml定容至10 ml容量瓶,用紫外分光光度计对其溶液进行光谱扫描,可知绿原酸在波长332 nm处有最大吸收。
       2.1.2  标准曲线的绘制分别移取母液1.00,2.00,3.00,4.00,5.00,6.00 ml于10 ml容量瓶中,补加蒸馏水至刻度线,以蒸馏水为空白,在332 nm处分别测出吸光度。以绿原酸浓度(mg/L)为横坐标,吸光度A为纵坐标,绘制标准曲线,得回归方程为:A=0.051 7C+0.006 2,R2=0.999 3。
       2.2  水蒸气蒸馏法分别称取3份金银花6.000 g,用剪刀剪碎后置于250 ml圆底烧瓶,加蒸馏水100 ml,回流1 h,过滤,滤渣加蒸馏水100 ml,回流1 h过滤,合并滤液。滤液用旋转蒸发仪浓缩至约40 ml。浓缩液用异戊醇萃取3次,40 ml/次,合并萃取液。萃取液定容至250 ml,从中吸取1.5 ml再定容至100 ml容量瓶中,在332 nm处测其吸光度,计算绿原酸的平均提取率。
       2.3  乙醇回流法分别称取3份金银花6.000 g,用剪刀剪碎,加入到250 ml圆底烧瓶中,加入100 ml 95%的乙醇,加热回流1 h,过滤,滤渣加入与之对应浓度乙醇100 ml,回流1 h,过滤,合并滤液。滤液用旋转蒸发仪浓缩至约40 ml,用异戊醇萃取3次,40 ml/次,合并萃取液。萃取液定容至250 ml的容量瓶中,从中吸取1.00 ml溶液再定容至100 ml容量瓶中,在332 nm处测其吸光度,计算绿原酸的平均提取率。
       2.4  超声法分别称取3份金银花6.000 g,用剪刀剪碎后置于250 ml圆底烧瓶中,加95%乙醇100 ml,预浸12 h,超声30 min,过滤,对滤渣重复上述操作,合并滤液。滤液用旋转蒸发仪浓缩至约40 ml,浓缩液用异戊醇萃取3次,40 ml/次,合并萃取液。萃取液定容至250 ml,从中吸取1 ml定容至100 ml容量瓶中,在332 nm处测其吸光度,计算绿原酸的平均提取率。
       2.5  超声法提取正交实验根据绿原酸的结构和性质,初步判定提取过程中影响因素有:超声时间、溶液pH值、溶剂浓度及预浸时间。以绿原酸得率为指标,采用正交实验对条件进行优化。选用正交表L9(34)。因素水平设计见表1。
       表1  超声法正交实验因素和水平(略)
       分别称取6.000 g金银花9份,用剪刀剪碎置于9个250 ml具塞容量瓶中,按正交实验设计调整超声时间、溶液pH值、溶剂浓度及预浸时间,后处理同“2.4”项。
       3  结果
       3.1  方法比较结合标准曲线及表2中求得的提取率可知,以上3种方法提取绿原酸得率由高到低为:超声法>乙醇回流法>水蒸气蒸馏法。从表2可以看出,超声法提取金银花中绿原酸的得率是乙醇回流法的1.88倍,是水蒸气蒸馏法的3倍,超声法明显优于其他两种方法。这是因为超声的热效应和空化作用相结合而使金银花细胞壁破裂,导致金银花的提取率大大提高。
       3.2  超声波法提取条件优化正交实验见表3。极差分析表明,4种因素影响金银花中绿原酸的提取率的程度为:pH值(C)>预浸时间(D)>超声时间(A)>乙醇浓度(B)。正交表中推定最佳提取条件为:A3B2C1D1,即预浸时间12 h,超声提取2次,45 min/次,所用乙醇浓度为60%,pH值为1。
       表2  金银花中绿原酸的3种方法比较(略)
       表3  超声法正交实验分析结果(略)
       4  结论
       
       
  通过比较水蒸气蒸馏法、乙醇回流法和超声法3种提取金银花中绿原酸的方法可知,水蒸气蒸馏法和乙醇回流法操作虽然简单,但提取时间长,提取率低,而超声法提取工艺简单,提取时间短,条件温和,绿原酸得率高,而且绿色环保。
       
       水蒸气蒸馏法和乙醇回流法是将溶剂浸入到细胞内部,将绿原酸溶出的过程;超声波法是在适当的条件下,利用超声波的空化作用引起的湍动效应、微波效应、界面效应和聚能效应等,产生的强大剪切力能使植物细胞壁破裂,使细胞更容易释放内容物;而微波效应促进溶剂进入提取物细胞,加速成分进入溶剂,故超声法提取效果较好[7]。
       
       通过实验得到超声波提取金银花中绿原酸最佳工艺为:金银花预先浸泡12 h,然后超声提取2次,45 min/次,所用乙醇浓度为60%,pH值为1。各因素影响金银花中绿原酸的提取率主次关系为pH值>预浸时间>超声时间>乙醇浓度
       【参考文献】
         [1] 国家药典委员会. 中国药典,一部[S].北京:化学工业出版社,2005:152.
       
       [2] 沙世炎,徐礼桑,严敏如,等.中草药有效成分分析法,上册[M].北京:人民卫生出版社,1982:156.
       
       [3] 梅 林,梅 兰,李随丽.正交试验法优化金银花中绿原酸的水提工艺[J].中国药业,2007,16(6): 42.
       
       [4] 余建平,林 燕,腾莉丽,等.微波提取金银花中的绿原酸[J].江西化工,2005,3:99.
       
       [5] 刘佳佳,赵国玲,章晓骅,等.金银花绿原酸酶法提取新工艺研究[J].中成药,2002,24(6): 416.
       
       [6] 刘冠明,朱丽琴,余土元,等.金银花中绿原酸乙醇回流提取的条件优化研究[J].农业与技术, 2005,25(3): 75.
       
       [7] 冯年平,郁 威.中药提取分离技术原理与应用[M].北京:中国医药科学出版社,2004:335.

经典中医古籍

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