石蒜中石蒜堿的超聲波提取研究

趙明明，熊海蓉，李 霞，蔣利華，熊遠福，文祝友

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學理學院，湖南 長沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學分析測試中心，湖南 長沙 410128；3.長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學院，湖南 長沙 410004；4.湖南農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，湖南 長沙 410128)

石蒜(LycorisHerb.)屬于單子葉植物綱石蒜科(Amaryllidaceae)，全世界共有20 種石蒜屬及一些雜交種，我國擁有15個野生品種[1]，占全屬的75%，在資源上有絕對優(yōu)勢。石蒜具有解毒、祛痰、利尿、催吐等功效，主治癰瘡惡核、咽喉腫癰、水腫等[2]，其主要功能成分為石蒜堿和加蘭他敏等生物堿。石蒜堿(Lycorine)是一種異喹啉類生物堿，為吡咯駢啡里啶的衍生物[3，4]，化學名稱為2，4，5，7，12b，12c-六氫-1H-[1，3]-環(huán)二氧-[4，5-j]-吡咯-[3，2，1-de]菲啶-1，2-二醇。加蘭他敏(Galanthamine)是具有3個光學活性碳原子的四環(huán)叔胺型異喹啉類生物堿[5]，化學名稱為11-甲基-3-甲氧基-4α，5，9，10，11，12-六氫-6H-苯并呋喃[3α，3，2-ef][2]苯并氮雜卓-6-醇。藥理研究表明，石蒜中生物堿有抗炎、抗病毒、抗瘧疾、抑制乙酰膽堿酯酶、保護心血管以及誘導腫瘤細胞凋亡等多種作用，具有廣闊的發(fā)展前景。目前國內(nèi)提取石蒜中生物堿主要采用傳統(tǒng)的溶劑回流提取法[6]，存在耗時長、溶劑消耗大、雜質(zhì)多等缺點，而超聲波輔助法提取石蒜中石蒜堿的研究報道很少。

作者在此以野生石蒜為原料，以乙醇為提取劑，研究了石蒜中石蒜堿的超聲波法提取工藝條件，并與傳統(tǒng)的溶劑提取法進行了比較，以期為野生石蒜主要藥用成分的綜合利用提供參考。

1 實驗

1.1 原料、試劑與儀器

石蒜產(chǎn)自湖南九嶷山。石蒜堿標樣(純度≥94%)，株洲惠心生物化工有限公司；95%乙醇(食用級)，市售；其它試劑均為分析純。

Agilent 1200型高效液相色譜儀；UV-2450型紫外可見分光光度計，日本島津公司；HF-2B型超聲波循環(huán)萃取儀，北京弘祥隆生物技術(shù)開發(fā)有限公司；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠；AL204型電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.2 方法

準確稱取一定質(zhì)量(W)的干石蒜粉，加入適量的提取劑，置于超聲波循環(huán)萃取儀中，在一定溫度下提取一定時間，回收溶劑，濃縮提取液，用適量氨水調(diào)溶液pH值至11，再用氯仿萃取至無生物堿反應；合并氯仿液并回收溶劑，得到石蒜堿粗提物。取適量粗提物用甲醇溶解，用紫外分光光度計測其吸光度值，由標準曲線計算出樣品溶液中石蒜堿的含量(W1，g)。

按式(1)計算石蒜堿產(chǎn)率：

(1)

準確稱取2份相同質(zhì)量的干石蒜粉，一份在最佳提取條件下多次提取石蒜堿，直至提盡，測定提取物中石蒜堿總質(zhì)量(W2，g)；另一份在最佳條件下提取，測定提取物中石蒜堿質(zhì)量(W3，g)。按式(2)計算石蒜堿提取率。

(2)

1.3 分析測試

石蒜堿在紫外光區(qū)292 nm處有最大吸收，以甲醇作參比，采用紫外分光光度計測定石蒜浸提液的吸光度，比較不同條件下石蒜堿的產(chǎn)率。

采用高效液相色譜分析石蒜堿純度。色譜條件[7]如下：流動相為乙腈-水(含0.1%TFA，體積比20∶80)，流速1 mL·min-1，檢測波長290 nm，進樣量20 μL。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實驗

2.1.1 提取溫度對石蒜堿提取效果的影響(圖1)

圖1 提取溫度對石蒜堿產(chǎn)率的影響

由圖1可知，升高溫度有利于石蒜堿的溶出，當提取溫度達到65 ℃時，石蒜堿的產(chǎn)率最大；繼續(xù)升高提取溫度，產(chǎn)率反而降低。這可能是由于石蒜堿被氧化造成的；另外，提取溫度太高會導致石蒜中的淀粉大量溶出，提取液糊化，給后續(xù)分離帶來困難。因此，提取溫度以65 ℃為宜。

2.1.2 料液比對石蒜堿提取效果的影響(圖2)

圖2 料液比對石蒜堿產(chǎn)率的影響

由圖2可知，隨著溶劑量的增加，石蒜堿產(chǎn)率呈上升趨勢；當料液比(g∶mL，下同)達到1∶6以后，石蒜堿產(chǎn)率上升趨勢逐漸變緩。考慮到成本及生產(chǎn)效率，單次提取實驗中料液比以1∶6為宜。

2.1.3 超聲波功率對石蒜堿提取效果的影響(圖3)

圖3 超聲波功率對石蒜堿產(chǎn)率的影響

由圖3可知，石蒜堿的產(chǎn)率隨超聲波功率的增大而下降，當超聲波功率在200～300 W時，石蒜堿的產(chǎn)率下降較緩；超聲波功率大于300 W時，石蒜堿的產(chǎn)率下降較快。這可能是因為，超聲波會產(chǎn)生熱量，功率過大可能使提取物碎裂，也可能影響石蒜堿的結(jié)構(gòu)，反而不利于提取。因此，超聲波功率以200 W為宜。

2.1.4 提取時間對石蒜堿提取效果的影響(圖4)

圖4 提取時間對石蒜堿產(chǎn)率的影響

由圖4可知，隨著提取時間的延長，石蒜堿的產(chǎn)率逐漸升高；當提取時間超過1.5 h后，石蒜堿的產(chǎn)率開始下降。這可能是因為長時間的超聲波處理導致部分石蒜堿分解。因此，提取時間以1.5 h為宜。

2.1.5 提取次數(shù)對石蒜堿提取效果的影響(圖5)

圖5 提取次數(shù)對石蒜堿產(chǎn)率的影響

由圖5可知，提取2次就已經(jīng)將絕大部分石蒜堿提取出來了；再增加提取次數(shù)，產(chǎn)率變化不大。從經(jīng)濟角度考慮，提取2次較為適宜。

2.2 正交實驗

結(jié)合單因素實驗，以提取溫度、超聲波功率、料液比、提取時間為考察因素，以石蒜堿產(chǎn)率為考核指標，進行L9(34)正交實驗，以尋找最佳提取工藝條件。正交實驗結(jié)果與分析見表1。

表1 正交實驗的結(jié)果與分析

由表1可以看出，各因素對石蒜堿產(chǎn)率的影響大小依次為：提取時間>提取溫度>超聲波功率>料液比。最佳提取條件為A2B2C1D2，即提取溫度55 ℃、超聲波功率300 W、料液比1∶5、提取時間2.0 h、提取2次。

2.3 粗提物中石蒜堿含量測定結(jié)果

在優(yōu)化條件下用超聲波法提取石蒜中石蒜堿，其HPLC譜圖見圖6。并對50 g干石蒜粉提取所獲得的粗提物進行液相含量測定。計算得到粗提物中石蒜堿的含量為15.98%，產(chǎn)率為0.464%。

圖6 石蒜堿標準品(a)和提取物(b)的HPLC圖譜

2.4 超聲波法與傳統(tǒng)溶劑法的比較(表2)

表2 超聲波法與傳統(tǒng)溶劑法的比較

由表2可以看出，超聲波法用時少、提取溫度低，產(chǎn)率及提取率均高于傳統(tǒng)溶劑法，分別為0.464%、94.7%。

3 結(jié)論

(1)以乙醇為提取劑，采用超聲波法提取石蒜中石蒜堿，通過單因素實驗和正交實驗確定其最佳提取條件為：提取溫度55 ℃、料液比1∶5、提取時間2.0 h、超聲波功率300 W、提取2次，在此條件下，產(chǎn)率為0.464%、提取率為94.7%。

(2)超聲波法提取石蒜中石蒜堿的提取率、產(chǎn)率均高于傳統(tǒng)溶劑法，且提取溫度更低、提取時間更短，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)溶劑法。為野生石蒜主要藥用成分的綜合利用提供了參考。

[1] 孟盼盼.中國石蒜屬植物的研究進展[J].泰山學院學報，2009，31(3)：95-98.

[2] 耿敬章，徐福星.生物堿的生理功能及其提取分離研究進展[J].飲料工業(yè)，2007，10(10)：1-4.

[3] 李霞，熊遠福，文祝友，等.大孔吸附樹脂純化石蒜中石蒜堿[J].應用化學，2009，26(3)：325-328.

[4] 趙明明，熊海蓉，李霞，等.石蒜屬植物中石蒜堿的研究進展[J].河南化工，2010，27(19)：25-27.

[5] 李霞，熊遠福，蔣利華，等.石蒜屬植物中加蘭他敏的化學研究進展[J].湖南農(nóng)業(yè)大學學報，2006，32(1)：57-60.

[6] 李霞，熊遠福，蔣利華，等.一步法提取石蒜中加蘭他敏和石蒜堿[J].化工進展，2008，27(6)：904-907.

[7] 李霞，熊海蓉，蔣利華，等.HLPC法同時測定石蒜中加蘭他敏和石蒜堿[J].應用化學，2010，27(11)：362-364.