微波萃取側(cè)柏葉中黃酮類化合物的工藝研究

馬　翠， 廖克儉*， 趙志添， 苑寶龍

(1.遼寧石油化工大學(xué)石化學(xué)院，遼寧 撫順 113001； 2.遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，遼寧 撫順 113001)

側(cè)柏葉為柏科植物側(cè)柏Platycladus orientalis (L.) Franco的干燥枝梢及葉，全國(guó)大部分地區(qū)有產(chǎn)，具有涼血止血，生發(fā)烏發(fā)之功效[1]。側(cè)柏葉主要含黃酮類成分和揮發(fā)油，其療效作用主要是通過(guò)黃酮類物質(zhì)起作用的。最近大量的文獻(xiàn)報(bào)道黃酮類化合物具有抗炎、鎮(zhèn)痛等多種作用[2-4]。黃酮類化合物的傳統(tǒng)提取方法主要有水煎煮法、浸提法或索氏提取法，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力且收率較低[5]。微波萃取在黃酮類物質(zhì)的提取上具有良好的效果，在提取過(guò)程中具有反應(yīng)高效性和強(qiáng)選擇性等特點(diǎn)[6]。微波技術(shù)應(yīng)用于植物細(xì)胞破壁，有效地提高了收率，具有快速、溶劑用量少、提取率高、成本低和質(zhì)量好等許多優(yōu)點(diǎn)[7-9]。本試驗(yàn)對(duì)微波法提取側(cè)柏葉中黃酮類化合物的工藝條件進(jìn)行了研究。

1　材料與方法

1.1　試驗(yàn)儀器

微波儀PJ21C-AU(2450MHz)；KDM型控溫電熱套(山東鄄城華魯電熱儀器有限公司)；YXYQ型循環(huán)水多用真空泵(山東省鄄城永興儀器廠)；FA2104電子天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司)；LHI01電熱鼓風(fēng)干燥箱(遼陽(yáng)市恒溫儀器分廠)；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)；傅里葉變換紅外光譜儀GX(美國(guó)Perkin-Elmer公司)；減壓蒸餾裝置(自制)等。

1.2　試驗(yàn)材料

側(cè)柏葉粗粉(市售)；無(wú)水乙醇，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.7%；國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；石油醚，分析純，北京化工廠；正丁醇，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；乙酸乙酯，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；蒸餾水。

1.3　試驗(yàn)方法

1.3.1黃酮類化合物的提取方法

稱取10 g側(cè)柏葉粗粉，加入石油醚適量，加熱回流1 h脫脂。揮干溶劑后，加入規(guī)定用量一定濃度的乙醇溶液，以一定的微波功率輻射30 s，間隔60 s，再輻射30 s，直到規(guī)定時(shí)間，趁熱抽濾。按同樣條件重復(fù)提取1次，合并濾液，減壓蒸餾回收乙醇得浸膏。將浸膏依次用乙酸乙酯、正丁醇萃取，上清液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀真空濃縮至干，得淡黃色粉末，即為側(cè)柏葉中黃酮類化合物。

1.3.2黃酮類化合物的顯色反應(yīng)

鹽酸-鎂粉還原反應(yīng)是鑒定黃酮類化合物最常用的顏色反應(yīng)。將樣品溶于熱乙醇中，加鎂粉，再加濃鹽酸后，黃酮、黃酮醇或雙氫黃酮醇呈橙黃至紫紅色[1,10]。

1.3.3紅外光譜法檢測(cè)

用紅外光譜檢測(cè)側(cè)柏葉中的黃酮類化合物，在4 000～400 cm-1區(qū)間內(nèi)進(jìn)行紅外光譜掃描，分析所得譜圖，驗(yàn)證其是否符合分子式結(jié)構(gòu)。

2　結(jié)果與討論

2.1　正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選用4因素3水平L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，方差分析見(jiàn)表3。

表1　因素水平表Table 1　Factor and level of orthogonal test

表2　正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果分析

表3　方差分析

由表2直觀分析可知，根據(jù)各個(gè)極差的大小，影響側(cè)柏葉黃酮類化合物提取率的主次因素依次為C>A>B>D；最適宜因素水平組合為A1B3C3D1。

其中給定α=0.10 查表得Fα(2，2)為9.00。在對(duì)方差做分析時(shí)，通常用所求得的FA、FB、FC、FD與Fα做比較，其中比Fα值大越多則對(duì)試驗(yàn)有顯著影響，比Fα小的影響效果最差。由表3方差分析可知，，F(xiàn)C>9，9>FA>FB>FD，由此得出微波功率對(duì)提取物收率具有顯著影響；φ(乙醇) 和料液質(zhì)量比對(duì)提取物收率的影響不顯著，而微波時(shí)間對(duì)提取物收率影響最差。因此，選擇φ(乙醇)為60%，料液質(zhì)量比為1∶20，微波功率為385 W，微波時(shí)間為240 s，即選定A1B3C3D1為最適宜工藝。

2.2　驗(yàn)證試驗(yàn)

選用正交試驗(yàn)得到的最適宜工藝條件：φ(乙醇)60%，料液質(zhì)量比1∶20，微波功率385 W，微波時(shí)間240 s，進(jìn)行4次驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果列于表4中。

表4　驗(yàn)證試驗(yàn)

2.3　微波提取與直接加熱提取的比較

對(duì)微波提取和直接提取進(jìn)行了比較，結(jié)果詳見(jiàn)表5。

表5　微波提取與直接加熱提取的比較

由表5可知，微波提取與直接加熱提取相比，不僅效率高得多，提取劑用量省，提取時(shí)間縮短了30倍左右，而且提取物收率也比直接加熱提取法高得多。

2.4　化學(xué)定性檢測(cè)

2.4.1顯色反應(yīng)

鹽酸-鎂還原反應(yīng)可以證明總黃酮的存在。將得到的提取物粉末溶于熱甲醇中，趁熱加鎂粉，再加濃鹽酸后，溶液呈橙黃色，證明有黃酮類化合物的存在。

2.4.2紅外光譜法

用紅外光譜定性檢測(cè)側(cè)柏葉提取物的主要成分，在4 000～400 cm-1區(qū)間內(nèi)進(jìn)行紅外光譜掃描。譜圖如圖1所示。

圖1　側(cè)柏葉提取物紅外光譜圖Fig.1　IR spectrum of extractants in Platycladus orientalis

圖2　黃酮類化合物結(jié)構(gòu)式Fig.2　Configuration of flavones

3　結(jié)論

微波對(duì)提取側(cè)柏葉中黃酮類化合物具有明顯的協(xié)同作用，降低提取劑用量，縮短提取時(shí)間和提高收率，有省時(shí)、高效、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，從而降低提取成本，在多方面優(yōu)于傳統(tǒng)的直接加熱提取法。

以側(cè)柏葉提取物的收率為指標(biāo)，正確選取正交試驗(yàn)的因素和水平，按正交試驗(yàn)表L9(34)安排試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的直觀分析和方差分析，研究結(jié)果表明：微波功率對(duì)提取物收率具有顯著影響；φ(乙醇)和料液質(zhì)量比對(duì)提取物收率的影響不顯著，而微波時(shí)間對(duì)提取物收率影響最差。因此，選擇φ(乙醇)為60%，與文獻(xiàn)[11]分析結(jié)果基本一致，料液質(zhì)量比為1∶20，微波功率為385 W，微波時(shí)間為240 s，即選定A1B3C3D1為最適宜工藝。在此工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，側(cè)柏葉提取物的收率高達(dá)5.905%，與參考文獻(xiàn)[12]所用的提取工藝相比，提取率提高4.82%。同時(shí)對(duì)提取物有效成分進(jìn)行了化學(xué)定性檢測(cè)，結(jié)果表明側(cè)柏葉中確實(shí)有黃酮類化合物的存在。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧艷花.中藥有效成分提取分離實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005

[2]國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典：第1部 [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005

[3]江蘇新醫(yī)學(xué)院.中藥大辭典[M].上海:上海人民出版社,1977

[4]朱兆友，朱慶書，于慧榮，等.超聲波法提取魚腥草黃酮的研究[J]. 化學(xué)工業(yè)與工程，2010，17(1)：49-52

[5]朱慶書，趙文英，金青，等.加壓提取枳實(shí)總黃酮的研究[J]. 化學(xué)工業(yè)與工程，2010，17(5)：415-419

[6]王志祥，李紅娟，萬(wàn)水昌，等.微波萃取技術(shù)及其在中藥有效成分提取中的應(yīng)用[J].時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2007，18(5)：1 245-1 246

[7]張代佳，劉傳斌，修志龍，等.微波技術(shù)在植物胞內(nèi)有效成分提取中的應(yīng)用[J]. 中草藥，2000，31 (9)：5-6

[8]GANZLER K,SALGO A,VALKO K. Microwave extraction a novel sample preparation method for chromatography[J]. J Chromatog,1986，(371)：299-306

[9]龔盛昭，楊卓如. 微波提取黃芩苷的協(xié)同效應(yīng)研究[J]. 精細(xì)化工，2003，20(7)：435-437

[10]趙瑩,張建平，趙永光，等. 側(cè)柏葉總黃酮的提取工藝研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36(21)：9 103-9 104

[11]王康，張效林，薛偉明，等. 側(cè)柏葉有效成分提取過(guò)程研究[J]. 化學(xué)工程，1998，6(3)：21-24

[12]程立方,田櫻. 側(cè)柏葉總黃酮提取工藝與含量測(cè)定方法研究[J]. 時(shí)珍國(guó)藥研究，1995，6(4)：15-17