超臨界CO2萃取綿馬貫眾多糖研究

吳彥

(安慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，安徽安慶246133)

超臨界CO2萃取綿馬貫眾多糖研究

吳彥

(安慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，安徽安慶246133)

以綿馬貫眾為材料，采用三因素三水平的正交實(shí)驗(yàn)，研究超臨界CO2萃取綿馬貫眾多糖的提取技術(shù)工藝。結(jié)果表明：最佳超臨界CO2萃取工藝參數(shù)溫度為45℃、壓力為35MPa、時(shí)間為2 h，夾帶劑乙醇濃度為50%，用量為1.6m L/g。

綿馬貫眾；多糖；超臨界CO2萃??；正交實(shí)驗(yàn)

綿馬貫眾為常用的中藥材，主要分布于我國(guó)東北地區(qū)，所以又稱(chēng)東北貫眾，為鱗毛蕨科植物粗莖鱗毛蕨Dryopteris crassirhizoma Nakai的干燥根莖及其葉柄殘基等部分。綿馬貫眾具有清熱解毒、止血、殺蟲(chóng)等功效[1]，還具有抗病毒、抗菌、抗腫瘤等藥理作用[2]，臨床常用于治療時(shí)疫感冒、瘡瘍腫毒、便血、崩漏等疾病[3]。綿馬貫眾在臨床制劑中已廣泛應(yīng)用，現(xiàn)階段諸多學(xué)者對(duì)綿馬貫眾的間苯三酚類(lèi)化合物等研究較多，但其多糖成分卻未曾報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用超臨界CO2萃取技術(shù)，從綿馬貫眾中提取粗多糖，優(yōu)化提取工藝，以期得到最佳工藝條件，為工業(yè)化生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料、儀器

綿馬貫眾（采購(gòu)于安慶市大藥房，由張中信副教授鑒定）、無(wú)水乙醚、濃硫酸、碳酸氫鈉、苯酚等試劑級(jí)別為分析純；流水式中藥粉碎器（上海億貝特粉碎機(jī)制造廠），超臨界CO2萃取設(shè)備（南通華安公司HA121-50-01型），分光光度計(jì)（上海悅豐儀器儀表公司722型）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 多糖測(cè)定方法

苯酚－硫酸法[4]。

標(biāo)準(zhǔn)溶液配制：將葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)樣品放置烘箱，120℃烘干至恒重，然后精密稱(chēng)取20mg，將樣品溶解于容量瓶中，定容至500m L。

苯酚溶液配制：取苯酚樣品100 g，加鋁片0.2 g和碳酸氫鈉0.1 g，蒸餾收集182℃的餾分，稱(chēng)取該餾分10 g，加蒸餾水150mL，置于棕色瓶中。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：精密吸取標(biāo)準(zhǔn)品溶液0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4mL，各放置于具塞試管中，分別加蒸餾水使總體積達(dá)到2.0mL，再各加苯酚試液1mL，搖勻后，迅速滴加濃硫酸5.0 mL，搖勻靜置10min，放置沸水浴中加熱15min，取出冷卻至室溫。另在一試管中直接加蒸餾水2 mL，加苯酚和硫酸，同上操作作為空白對(duì)照。分光光度計(jì)調(diào)波長(zhǎng)490 nm，上樣測(cè)定吸光度值。以吸光度值為縱坐標(biāo)，樣品濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出回歸方程y=0.687 1x+0.010 2，R2= 0.992 1。待測(cè)貫眾樣品以同樣的操作方法測(cè)吸光度，對(duì)照求值。

1.2.2 綿馬貫眾樣品預(yù)處理[5]

由于在很多中藥材中含有脂類(lèi)等無(wú)效成份，會(huì)影響超臨界CO2萃取效果，需先脫脂，再提取有效成份。綿馬貫眾樣品于80℃烘干后，用中藥粉碎機(jī)粉碎40目左右，無(wú)水乙醚萃取脫脂3次備用。

1.2.3 超臨界CO2萃取操作

取經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的貫眾樣品50 g裝入超臨界CO2萃取釜，封釜，排空氣，當(dāng)壓力、溫度等實(shí)驗(yàn)指標(biāo)達(dá)到要求，開(kāi)始試驗(yàn)計(jì)時(shí)[6]。其他萃取條件按預(yù)實(shí)驗(yàn)可設(shè)置為分離釜Ⅰ加溫調(diào)節(jié)至40℃，壓力控制在6MPa；分離釜Ⅱ加溫調(diào)節(jié)至35℃，壓力控制在4MPa以下。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之后，通過(guò)泵Ⅱ打入夾帶劑乙醇。平穩(wěn)運(yùn)行設(shè)定時(shí)間后，快速打開(kāi)分離釜Ⅰ出口，收集綿馬貫眾提取物，通過(guò)1.2.1的方法測(cè)定提取物中綿馬貫眾粗多糖含量。

1.2.4 超臨界CO2多糖萃取條件正交設(shè)計(jì)

超臨界CO2萃取設(shè)備控制參數(shù)較多，而其中最為關(guān)鍵的指標(biāo)為萃取釜中的溫度、壓力、時(shí)間等實(shí)驗(yàn)參數(shù)?？上茸骶d馬貫眾粗多糖超臨界CO2萃取單因素實(shí)驗(yàn)，依據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分別取上述幾個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行三因素三水平正交實(shí)驗(yàn)[7]（見(jiàn)表1），從而確定最佳萃取工藝條件。

表1 實(shí)驗(yàn)因素水平

2 結(jié)果與討論

2.1 正交實(shí)驗(yàn)

根據(jù)綿馬貫眾粗多糖萃取條件正交設(shè)計(jì)，分別取萃取釜中3個(gè)關(guān)鍵因素：溫度、壓力、時(shí)間的3個(gè)水平進(jìn)行正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

由極差分析可知，各實(shí)驗(yàn)因素對(duì)貫眾粗多糖提取得率的影響大小次序?yàn)锽＞A＞C，A因素是2水平最好，B因素是3水平最好，C因素是2水平最佳。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可知，貫眾粗多糖最佳超臨界CO2萃取工藝參數(shù)溫度為45℃、壓力為35 MPa、時(shí)間為2 h。

2.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

貫眾粗多糖超臨界CO2最佳萃取條件為A因素的2水平，B因素的3水平，C因素的2水平，這一組合方式在正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中沒(méi)有出現(xiàn)。為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按貫眾粗多糖最佳超臨界CO2萃取工藝參數(shù)45℃，35MPa，2 h進(jìn)行超臨界CO2萃取。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，然后取平均值，在最佳工藝參數(shù)條件下的貫眾粗多糖得率為2.92%，此提取得率在所有數(shù)據(jù)中最高，驗(yàn)證正確。

表2 正交實(shí)驗(yàn)和結(jié)果

2.3 泵入最佳夾帶劑量的確定

取綿馬貫眾粉末50 g裝入超臨界CO2萃取釜，按照最佳萃取條件：溫度45℃，壓力35MPa進(jìn)行高壓萃??；分離釜Ⅰ及分離釜Ⅱ的壓力及溫度按照前述設(shè)置，高壓萃取2 h。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，通過(guò)泵Ⅱ打入不同劑量的夾帶劑乙醇。按照1.2.3的操作及測(cè)定提取物中綿馬貫眾粗多糖含量。

按照最佳萃取條件，加入不同體積的夾帶劑。由圖1可知，加入80mL夾帶劑乙醇以后，粗多糖得率趨近于最大值。因?yàn)榭紤]到工業(yè)化生產(chǎn)成本等因素，確定夾帶劑乙醇的最佳用量為1.6mL/g。

圖1 乙醇體積對(duì)綿馬貫眾提取物中粗多糖得率的影響

由圖2可知，最佳超臨界CO2萃取條件下加入夾帶劑乙醇的濃度以50%為最好。

圖2 乙醇濃度對(duì)綿馬貫眾提取物中粗多糖得率的影響

3 結(jié)論

把CO2氣體用低溫和高壓壓縮到臨界點(diǎn)以上，使之呈超臨界狀態(tài)，此時(shí)CO2氣體對(duì)溶質(zhì)的溶解能力會(huì)大大增強(qiáng)。超臨界CO2萃取就是利用處于臨界狀態(tài)的CO2流體具有的這一特性而發(fā)展起來(lái)的新型分離技術(shù)。由于CO2流體具有氣體和液體的雙重特性，溶解能力強(qiáng)，傳質(zhì)性能好，加之CO2惰性、無(wú)毒害、無(wú)殘留等特性，所以此工藝能很好地應(yīng)用到現(xiàn)代中藥材活性有效成分的提取。超臨界CO2萃取作為從中藥材中萃取有效成分的最有效分離技術(shù)，它的優(yōu)越性是傳統(tǒng)溶劑萃取方法所無(wú)法比擬的[8]。

在上述正交實(shí)驗(yàn)中，影響最為顯著的實(shí)驗(yàn)因素是萃取壓力，所以在工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)先選擇合適的超臨界CO2萃取壓力來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；再依據(jù)正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)極差分析，各萃取因素影響提取得率由高到低的順序?yàn)檩腿毫?、萃取溫度、萃取時(shí)間；最終確定綿馬貫眾粗多糖超臨界CO2萃取的最佳條件是溫度為45℃、壓力為35MPa萃取、時(shí)間為2 h，夾帶劑乙醇濃度為50%、用量為1.6mL/g。

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[2]吳壽金,楊秀賢,張麗,等.綿馬貫眾化學(xué)成分的研究(Ⅰ)[J].中草藥，1996，27（8）：458.

[3]凌一揆.中藥學(xué)[M].1版.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984：137. [4]來(lái)永斌，王琦，孫月.蛹蟲(chóng)草多糖含量的測(cè)定與分析[J].中成藥，2001，23（7）：517-518.

[5]盛家榮,歐陽(yáng)遜,鄧秋波,等.南板藍(lán)根多糖提取的最佳脫脂工藝[J].中藥材，2007，30（1）：99-101.

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[7]陳紅梅,謝翎．正交優(yōu)化橘皮黃酮的提取工藝研究[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，19（1）：89-92．

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Study on Extraction of Polysaccharide from Dryopteris crassirhizoma by Supercritical CO2

WU Yan
（Life Science College of Anqing Normal University，Anqing，Anhui246133，China）

In this study,supercritical CO2extraction conditions of Dryopteris crassirhizoma polysaccharide is examined using orthogonal experiments of three factors and three levels.The data showes that the optimal extraction parameters are 45℃for temperature,35 MPa for pressure，2 hours for time，and 50%ethanol as cosolventwith quantity at 1.6m L/g.

dryopteris crassirhizoma；polysaccharide；supercritical CO2extraction；orthogonal experiment

Q539

A

1007-4260(2016)04-0089-03

時(shí)間：2017-1-3 17:19

http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1150.N.20170103.1719.023.html

2016-08-05

安慶師范學(xué)院科研項(xiàng)目(K20300000218)和安徽省省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目(2015gxk044)。

吳彥,男,安徽安慶人，碩士，安慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授，研究方向?yàn)樯锘瘜W(xué)及植物活性成分。

E-mail:sportman821@sina.com

10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2016.04.023