摘 要:目的 确定超声波辅助方法提取虎杖中总黄酮的最佳工艺。方法 采用正交实验优化影响虎杖中总黄酮类成分提取的4种主要因素:提取剂(CH3CH2OH)浓度、提取温度、超声时间以及料液比;并以芦丁为标准样品,利用紫外可见分光光度法测定虎杖中总黄酮的吸光度值,为确定最佳提取条件提供参考。结果 通过正交实验得到从虎杖中提取总黄酮的最佳工艺为:乙醇浓度为75%,超声温度为50℃,超声时间为35min,料液比1∶40,其提取率可以达到7.68%。结论 通过该实验确立了虎杖中总黄酮提取的最优工艺,提取效果良好、操作简便易行,节能环保。
关键词:虎杖;总黄酮;超声提取;正交实验
虎杖(Polygonum cuspidatum Sieb.et Zucc)为蓼科蓼属多年生灌木状草本植物,又名斑杖、斑根及紫金龙。主要生长在海拔2 500m以下比较阴暗潮湿的地方如山沟、溪边、山坡及林下等,主要分布于我国福建、湖北、陕西及四川等地。虎杖
性寒味苦,它具有抗肿瘤、降血糖、降血脂、抗菌、抗病毒、保肝、镇咳平喘等药理作用。虎杖的化学成分比较复杂,主要包括蒽醌类、二苯乙烯类、酚性成分、黄酮类等[1]。黄酮类化合物是虎杖中含量较少但是具有显著药理作用的一类物质。黄酮类化合物(flavonoid)又称黄酮体、黄碱素,分布广泛,具有高度的化学活性,具有抗氧化自由基、抗菌、抗病毒、抗炎、镇痛活性等。又因为它无毒无害,在退变性疾病(如心血管病、肿瘤等)的治疗和预防上具有良好的应用前景。由于黄酮类化合物具有许多的功效,因此受到了科学家们的广泛的青睐与重视[2-3]。据有关文献报道虎杖根所含的黄酮醇苷有利尿作用[4]。现代药理研究表明虎杖的黄酮类物质还具有降血糖作用,对糖尿病的发生率和死亡率有降低作用[5-7]。近年来,世界上掀起了开发植物的热潮[8],目前对虎杖中二苯乙烯类和蒽醌类有效成分的研究较多,但对虎杖中总黄酮类成分提取工艺的研究报道相对较少。为了进一步开发虎杖的药用成分,探索研究先进的提取分离方法,加速植物资源的开发利用,对虎杖黄酮类成分的提取方法的研究是十分必要的。
因此,在查阅各种相关文献等资料和总结前人的研究方法的基础上,并对它们进行研究比较,优选出虎杖总黄酮成分提取的最佳工艺,为开发
福建宁化丰富的虎杖中药资源作贡献是本文的目的所在。本文通过正交实验设计优化超声波提取虎杖中的黄酮类成分的工艺,并用紫外可见分光
光度计测量其含量。
1 实验部分
1.1 原料、试剂与仪器
1.1.1 实验原料和试剂
虎杖,产于福建宁化;芦丁标准品:德国产;NaNO2(AR),Al(NO3)3(AR),NaOH(AR),95%乙醇(AR),石油醚(60~90℃,AR)。
1.1.2 实验仪器
KQ3200DB型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司生产);Uvmini-722型紫外-可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司生产);SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司生产);FA1604N型电子天平(上海精密科学仪器有限公司生产);玻璃仪器气流烘干器(巩义市予华仪器责任有限公司生产);RT-02型药材粉碎机(武义县岭立工具有限公司生产)。
1.2 分析方法
由于黄酮类成分和芦丁均有2-苯基色原酮为母核的结构,因此测定总黄酮的含量可以以芦丁为基准物,采用Al(NO3)3-NaNO2
为显色剂,根据黄酮类化合物与铝盐显色反应生成的有色化合物,采用分光光度计进行虎杖总黄酮吸光度的测定,并分析其含量[9-21]。
本实验采用正交实验法优选出超声波法提取虎杖中总黄酮的最佳工艺。
1.3 实验步骤
1.3.1 备料
首先将原材料虎杖根茎洗净晾晒、烘干,再粉
碎,过粒度为420μm筛,备用。
1.3.2 配制溶液
分别配制5% NaNO2溶液,10% Al(NO3)3溶液,4%NaOH 溶液,不同浓度乙醇溶液(40%,50%,60%,70%,80%,90%)。
1.3.3 待测样品溶液的配制
准确称取若干份虎杖根茎粉末,每份1.00g,分别置于125mL三角锥形瓶中,用一定浓度的乙醇溶液溶解,避光密封浸泡12h,再置于超声波清洗器中提取,趁热进行减压抽滤,滤液冷却至室温后,再转移到125mL的梨型分液漏斗中用石油醚萃取脱脂,下层萃取液用去离子水定容至100mL,摇匀,样品液配制完成,备用。
1.3.4 超声提取虎杖总黄酮及测定的工艺流程
虎杖根茎干燥→粉碎→过筛(420μm)→按料液比加入乙醇水溶液浸渍12h(密封避光)→超声提取→减压抽滤→冷却→用石油醚萃取脱脂
→下层萃取液定容(100mL容量瓶)→移取1.00mL→加入1.0mL 5% NaNO2溶液→1.0mL10% Al(NO3)3
溶液→10.0mL 4% NaOH 溶液→并定容至25mL →测定吸光度值→计算总黄酮提取率。
1.4 标准曲线的绘制
1.4.1 标准品溶液的配制
精密称量芦丁标准品10.0mg(120 ℃烘至恒重)至100mL容量瓶中,用70%的乙醇定容。浓度为100.0μg/mL的标准品溶液配好备用。
1.4.2 最大吸收波长的选择
准确吸取标准品溶液1.0mL,待测样品液1.0mL,分别移入25mL容量瓶中,均加入5%NaNO2溶液1.0mL,摇匀,放置6min后,再加入10% Al(NO3)3溶液1.0mL,摇匀,放置6min后,再加入4%NaOH 溶液10mL,用去离子水定容,摇匀,放置15min,以未加芦丁的试液作空白对照。将3种溶液用Uvmini-722型紫外-可见分光光度计于波长460~520nm 范围测定其吸光度,结果表明:虎杖提取液及标准品溶液均在波长为500nm处达到最大吸收值,因此选500nm为测定波长[17]。
1.4.3 标准工作曲线
精密量取制备的芦丁标准品溶液各0,1.0,2.0,4.0,6.0,8.0,10.0mL,分别移入7只25mL容量瓶中,记为1,2,3,4,5,6,7号,均加入5%NaNO2溶液1.0mL,摇匀,放置6min,再加入10% Al(NO3)3溶液1.0mL,摇匀,放置6min后,加入4%NaOH 溶液10.0mL,加去离子水至刻度,摇匀,放置15min,并以1号为空白,在波长500nm下,用紫外-可见分光光度计测吸光度,以吸光度A 对芦丁含量C 作图,得到回归方程为:A=0.009 9C-0.003 9,R2=0.999 4。结果见图1。图1 芦丁标准工作曲线Fig.1 The calibration curve of rutin1.4.4 虎杖中总黄酮含量测定
准确吸取虎杖提取液1.0mL于25mL的容量瓶中,按照绘制标准曲线的方法显色,并于最大吸收波长500nm下测得吸光度并计算含量。
总黄酮提取率:w(%)=(C×25×100)m ×10-6 (1)式(1)中:w(%)为虎杖中总黄酮的提取率(以芦丁计);C 为芦丁标准曲线上所对应的虎杖中总黄酮的质量浓度(μg/mL);m 为样品的质量(g)。
1.5 超声波辅助提取虎杖中总黄酮的影响因素
(1)溶剂浓度:不同浓度的乙醇溶液(40%,50%,60%,70%,80%,90%)。
(2)超声作用时间:20min,30min,40min,50min,60min,70min。
(3)提取温度:20℃,30℃,40℃,50℃,60℃,70℃。
(4)料液比:1∶10,1∶20,1∶30,1∶40,1∶50,1∶60。
1.5.1 提取总黄酮的单因素实验
准确称取1.00g虎杖根茎粉末,用不同的乙醇浓度、料液比、超声时间、超声温度分别进行单因素影响实验。
1.5.2 提取总黄酮的正交优化实验设计为了全面考察影响因素,在单因素实验的基础上,选取各单因素的最优条件,设计正交实验L9(34),确定总黄酮的最佳提取条件[18-20]。