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(xué)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(jié)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(gè)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(jià)低，但蘆丁的收率低；連續(xù)回流法要用大量有機(jī)溶劑，生產(chǎn)成本高；熱堿提取法因堿水提取時(shí)需加熱，容易破壞蘆丁的結(jié)構(gòu)。也有采用微波法和超聲法提取槐米中蘆丁的報(bào)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(yàn)以槐米為原料，采用超聲法和堿溶酸沉法相結(jié)合，在提取功率、超聲提取時(shí)間、提取次數(shù)、料液比等單因素考察試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過正交設(shè)計(jì)法對(duì)超聲提取時(shí)間、提取溫度、料液比進(jìn)行三因素三水平試驗(yàn)，確定了超聲法提取蘆丁的最佳提取工藝?，F(xiàn)報(bào)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(jī)（北京弘祥隆生物技術(shù)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(jī)（寧波新芝生物科技股份有限公司）；101-1型干燥箱（上海市實(shí)驗(yàn)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(jié)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(jì)算收率。收率=精制后所得蘆丁的質(zhì)量（g）/槐米粗粉的質(zhì)量(g)×100%。

2.2 單因素試驗(yàn)

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(jìn)行超聲提取。結(jié)果見表1?？梢姡S著超聲功率的增加，收率不斷增加，1 000 W時(shí)收率最高。這主要是因?yàn)樘J丁為槐米細(xì)胞中的次生代謝產(chǎn)物，存在于槐米細(xì)胞質(zhì)中，破壞槐米的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜會(huì)使蘆丁更容易被提取出來。當(dāng)超聲功率較低時(shí)，超聲強(qiáng)度沒有達(dá)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(qiáng)度達(dá)到或超過了空化閥聲壓時(shí)，空化作用明顯，故收率增加。

超聲提取時(shí)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(shí)間為 5，10，20，30，40 min 進(jìn)行超聲提取，提取2次。結(jié)果見表1。可見，提取時(shí)間為5～30 min時(shí)，隨著提取時(shí)間的增加，收率不斷增加，但35 min時(shí)提取率并未增加，反而略有減小。主要原因是超聲波輻射時(shí)間過短，不能有效破壞原料的細(xì)胞壁；但如果超聲作用時(shí)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(jié)果見表1?？梢?，超聲提取2次時(shí)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(jìn)行超聲提取。結(jié)果見表 1?？梢姡弦罕葹?1 ∶10，1 ∶15，1 ∶20時(shí)，隨著提取溶劑量的增加，收率也在增加，1∶20時(shí)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(shì)。這是因?yàn)殡S著提取溶劑量的增加，蘆丁提取越完全，收率會(huì)逐漸增加，但溶劑量越大，蘆丁在溶劑中的溶解量也會(huì)增加，使收率下降；另一方面，提取溶劑量過高會(huì)影響超聲波的輻射強(qiáng)度，從而使植物的細(xì)胞壁破碎受阻，導(dǎo)致收率降低。料液比過低時(shí)，超聲破碎槐米的細(xì)胞壁后不能使蘆丁成分充分地浸溶于溶劑，當(dāng)提取液達(dá)到飽和時(shí)，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(jìn)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(jìn)行超聲提取。結(jié)果見表1?？梢?，提取溫度越高，收率也上升，但溫度達(dá)到一定值時(shí)收率上升的趨勢(shì)變得平緩。一般來講，提取溫度越高，藥材中化學(xué)成分的擴(kuò)散速度會(huì)越快，但溫度過高時(shí)提取的雜質(zhì)也會(huì)增多。

表1 單因素考察試驗(yàn)結(jié)果

2.3 正交試驗(yàn)

固定超聲功率800W，頻率20kHz，提取2次，以提取時(shí)間（因素 A）、提取溫度（因素 B）和料液比（因素C）為考察因素，進(jìn)行三因素三水平正交試驗(yàn)。因素水平見表2，試驗(yàn)結(jié)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(duì)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?yàn)锳＞C＞B，即最大影響因素為提取時(shí)間，其次是料液比，溫度影響最小。由表4可見，提取時(shí)間對(duì)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(shí)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(yàn)儀器條件的限制和為了保護(hù)超聲提取儀，并沒有進(jìn)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(yàn)及正交試驗(yàn)均選擇800W功率進(jìn)行超聲提取。超聲提取時(shí)間越大，收率也越大，但提取時(shí)間越長，雜質(zhì)就會(huì)相對(duì)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(shí)，收率并不會(huì)隨著提取時(shí)間的增加而增加，而是會(huì)穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。因此，在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，正交設(shè)計(jì)時(shí)選擇提取時(shí)間作為考察因素之一，并且選擇10，20，30min3個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn)。預(yù)試驗(yàn)結(jié)果表明，提取次數(shù)在2～3次時(shí)，有效成分即可被完全提取。一般而言，提取次數(shù)越多，雜質(zhì)就會(huì)越多。本試驗(yàn)以水為介質(zhì)，提取溫度升高，水中的小氣泡也增多，這對(duì)空化作用是有利的，但溫度過高，氣泡中的蒸氣壓太高會(huì)使得氣泡閉合時(shí)緩沖作用增強(qiáng)，空化作用反而會(huì)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(shè)置提取溫度時(shí)，各水平之間的間隔定為20℃。

表2 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)因素水平表

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果和極差分析

表4 因素方差分析表

雖然黃酮類物質(zhì)（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(zhì)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(zhì)較多，純化不便。石灰水可以使一些鞣質(zhì)或水溶性雜質(zhì)沉淀生成鈣鹽沉淀，有利于浸液純化。因此，本試驗(yàn)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(shí)，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(shí)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(shí)驗(yàn)研究[J].大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，27(2):91-92.