槐米中蘆丁的超聲輔助提取工藝研究

魏彩霞，謝俊峰 ，高媛媛 ，楊 靜，趙惠茹

（1.西安醫(yī)學院，陜西 西安 710021； 2.寧夏回族自治區(qū)隆德縣人民醫(yī)院，寧夏 固原 756004）

槐米為豆科植物槐 Sophora japonica L.的干燥花及花蕾，是我國目前蘆丁的主要生產(chǎn)原料。蘆丁是槲皮素C3位的羥基和蕓香糖結合而形成的雙糖苷，在熱水、熱醇中均有較大的溶解度；分子中含有多個酚羥基，呈弱酸性，易溶于堿水。蘆丁常用的提取溶劑有水、醇、冷堿、熱堿，提取方法有水煎煮法、連續(xù)回流法、熱堿提取法、超聲提取法等。水煎煮法簡單易行，造價低，但蘆丁的收率低；連續(xù)回流法要用大量有機溶劑，生產(chǎn)成本高；熱堿提取法因堿水提取時需加熱，容易破壞蘆丁的結構。也有采用微波法和超聲法提取槐米中蘆丁的報道，以微波法為輔助堿溶酸沉提取、連續(xù)回流提取[1]，需特殊裝置，且操作較麻煩。本試驗以槐米為原料，采用超聲法和堿溶酸沉法相結合，在提取功率、超聲提取時間、提取次數(shù)、料液比等單因素考察試驗的基礎上，通過正交設計法對超聲提取時間、提取溫度、料液比進行三因素三水平試驗，確定了超聲法提取蘆丁的最佳提取工藝?，F(xiàn)報道如下。

1 儀器與試藥

弘祥隆牌DCTZ-2000型三頻多用途恒溫超聲提取機（北京弘祥隆生物技術開發(fā)有限公司）；100-2型電子天平(上海天平儀器廠）；SB52000T型超聲清洗機（寧波新芝生物科技股份有限公司）；101-1型干燥箱（上海市實驗儀器總廠）。硼砂、氫氧化鈉、濃鹽酸均為分析純；槐米（干品，購自好一生醫(yī)藥超市）。

2 方法與結果

2.1 工藝流程

槐米→粉碎→石灰乳調(diào)pH（pH為8～9[2]）→超聲提取→過濾→濾液加鹽酸調(diào)pH（pH為2～3）→靜置→過濾→沉淀干燥→蘆丁粗提物→加蒸餾水（1∶200）→煮沸10 min→趁熱抽濾→濾液靜置→抽濾→沉淀干燥→稱重→計算收率。收率=精制后所得蘆丁的質量（g）/槐米粗粉的質量(g)×100%。

2.2 單因素試驗

超聲功率選擇：固定料液比為1∶30，超聲頻率為20 kHz，室溫，超聲提取 20 min，提取2次，以超聲功率分別為200，400，600，800，1 000 W進行超聲提取。結果見表1。可見，隨著超聲功率的增加，收率不斷增加，1 000 W時收率最高。這主要是因為蘆丁為槐米細胞中的次生代謝產(chǎn)物，存在于槐米細胞質中，破壞槐米的細胞壁和細胞膜會使蘆丁更容易被提取出來。當超聲功率較低時，超聲強度沒有達到空化閥聲壓，很難產(chǎn)生空化作用，隨著超聲功率增加，超聲強度達到或超過了空化閥聲壓時，空化作用明顯，故收率增加。

超聲提取時間選擇：固定超聲功率800 W，料液比1∶30，超聲頻率為 20 kHz，室溫，以超聲提取時間為 5，10，20，30，40 min 進行超聲提取，提取2次。結果見表1?？梢?，提取時間為5～30 min時，隨著提取時間的增加，收率不斷增加，但35 min時提取率并未增加，反而略有減小。主要原因是超聲波輻射時間過短，不能有效破壞原料的細胞壁；但如果超聲作用時間過長，蘆丁被氧化的量就越大，收率反而不再增加甚至減小。

超聲提取次數(shù)選擇：固定超聲功率800 W，料液比1∶30，超聲頻率 20 kHz，室溫，超聲提取 20 min，分別提取 1次、2次、3次、4次、5次。結果見表1?？梢?，超聲提取2次時收率最高，提取次數(shù)超過2次后，提取次數(shù)越多，收率反而下降。

料液比選擇：固定超聲功率800 W，超聲頻率20 kHz，室溫，提取 20 min，提取 2 次，分別以料液比 1 ∶10，1 ∶15，1 ∶20，1 ∶25，1 ∶30 進行超聲提取。結果見表 1。可見，料液比為 1 ∶10，1 ∶15，1 ∶20時，隨著提取溶劑量的增加，收率也在增加，1∶20時收率最高；此后，隨著提取溶劑量的增加，收率反而呈下降趨勢。這是因為隨著提取溶劑量的增加，蘆丁提取越完全，收率會逐漸增加，但溶劑量越大，蘆丁在溶劑中的溶解量也會增加，使收率下降；另一方面，提取溶劑量過高會影響超聲波的輻射強度，從而使植物的細胞壁破碎受阻，導致收率降低。料液比過低時，超聲破碎槐米的細胞壁后不能使蘆丁成分充分地浸溶于溶劑，當提取液達到飽和時，溶劑不足以把物料中的有效成分全部提取出來。因此，提取過程中合適的料液比有待進一步考察。

溫度選擇：固定超聲功率800W，超聲頻率20kHz，提取20min，提取2次，分別以溫度 20，30，40，50，60℃進行超聲提取。結果見表1。可見，提取溫度越高，收率也上升，但溫度達到一定值時收率上升的趨勢變得平緩。一般來講，提取溫度越高，藥材中化學成分的擴散速度會越快，但溫度過高時提取的雜質也會增多。

表1 單因素考察試驗結果

2.3 正交試驗

固定超聲功率800W，頻率20kHz，提取2次，以提取時間（因素 A）、提取溫度（因素 B）和料液比（因素C）為考察因素，進行三因素三水平正交試驗。因素水平見表2，試驗結果與方差分析見表3及表4。由極差和方差分析可知，各因素對蘆丁收率的影響主次順序不一致。由表3中 R值大小可以看出，各因素影響收率的程度大小順序為A＞C＞B，即最大影響因素為提取時間，其次是料液比，溫度影響最小。由表4可見，提取時間對蘆丁的收率有顯著影響，而料液比和溫度的影響不顯著。綜合考慮，各因素的最佳組合為A1B2C3，即超聲頻率為20kHz，功率800W，提取時間為30min，提取溫度60℃，料液比為 1∶20。

3 討論

隨著超聲功率的增加，蘆丁的收率也不斷增加，但由于試驗儀器條件的限制和為了保護超聲提取儀，并沒有進行超聲功率大于1000W條件下槐米中蘆丁提取效果的考察，故單因素試驗及正交試驗均選擇800W功率進行超聲提取。超聲提取時間越大，收率也越大，但提取時間越長，雜質就會相對增加；而且超聲提取到一定程度（有效成分被提取得近乎完全）時，收率并不會隨著提取時間的增加而增加，而是會穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。因此，在單因素試驗結果的基礎上，正交設計時選擇提取時間作為考察因素之一，并且選擇10，20，30min3個水平進行試驗。預試驗結果表明，提取次數(shù)在2～3次時，有效成分即可被完全提取。一般而言，提取次數(shù)越多，雜質就會越多。本試驗以水為介質，提取溫度升高，水中的小氣泡也增多，這對空化作用是有利的，但溫度過高，氣泡中的蒸氣壓太高會使得氣泡閉合時緩沖作用增強，空化作用反而會減弱。不同溶劑的最適溫度是不相同的，一般由溶劑的特性而定。由于水的比熱容比較大，因此在設置提取溫度時，各水平之間的間隔定為20℃。

表2 正交設計試驗因素水平表

表3 正交試驗結果和極差分析

表4 因素方差分析表

雖然黃酮類物質（除花色素外）因交叉共軛系統(tǒng)和苷上糖鏈的存在而具有一定的極性，但在水中較難溶解。大多數(shù)黃酮類物質具有酚羥基，因此可以用堿性水或堿性醇浸出，再經(jīng)酸化而得。氫氧化鈉水溶液的浸出能力高，但雜質較多，純化不便。石灰水可以使一些鞣質或水溶性雜質沉淀生成鈣鹽沉淀，有利于浸液純化。因此，本試驗選擇石灰乳調(diào)節(jié)pH。

在超聲輔助條件下提取槐米中的蘆丁時，適宜的超聲提取條件可提高蘆丁的產(chǎn)率。優(yōu)選的提取工藝條件簡單可行、速度快，大大縮短了提取時間，且提高了有效成分的提出率和原料的利用率。

[1]郭 玉，唐國濤，陳淑嫻，等.槐花米中蘆丁提取方法的比較研究[J].中成藥，2007，29(11):1675-1677.

[2]舒曉宏，馮 梅，陳 華，等.槐花米中蘆丁提取最佳pH值得實驗研究[J].大連醫(yī)科大學學報，2005，27(2):91-92.