曼陀羅總生物堿提取的工藝優(yōu)化

尚天翠，衛(wèi)剛，劉影（.伊犁師范學(xué)院自治區(qū)教育廳普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆伊寧835000；.新疆伊寧衛(wèi)生學(xué)校專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，新疆伊寧835000）

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曼陀羅總生物堿提取的工藝優(yōu)化

尚天翠1，衛(wèi)剛2，劉影1
（1.伊犁師范學(xué)院自治區(qū)教育廳普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆伊寧835000；2.新疆伊寧衛(wèi)生學(xué)校專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，新疆伊寧835000）

摘要：采用乙醇回流法提取曼陀羅總生物堿，并對(duì)提取條件進(jìn)行優(yōu)化。首先采用單因素試驗(yàn)考察料液比、提取時(shí)間、提取溫度、pH等因素對(duì)曼陀羅總生物堿提取效果的影響，再以此四因素進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)以確定最佳工藝條件。結(jié)果表明：曼陀羅中總生物堿的最佳提取工藝條件為提取溫度60℃、提取時(shí)間2 h、提取劑乙醇濃度75 %、料液比1∶15（g/mL）。

關(guān)鍵詞：曼陀羅；總生物堿；提取

曼陀羅（Datura stramonium L.）又稱醉心花、洋金花等，為茄科曼陀羅屬植物。我國(guó)各省區(qū)均產(chǎn)，常生于村邊、路邊和草地，含生物堿、黃酮、多糖、亞油酸等多種有效成分[1-5]，其中有效成分主要為生物堿，具有治療關(guān)節(jié)痛、哮喘、咳嗽、胃腸痙攣、神經(jīng)性偏頭痛、跌打損傷等癥[6-9]。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和臨床研究發(fā)現(xiàn)，曼陀羅具有多種生物活性，醫(yī)學(xué)上可廣泛應(yīng)用于多種疾病的治療以及農(nóng)林業(yè)上對(duì)多種病蟲(chóng)鼠害的防治[10-13]。

我國(guó)曼陀羅資源豐富，價(jià)廉易得，為可開(kāi)發(fā)的天然藥用植物資源。本研究采用索氏回流法提取曼陀羅中總生物堿，通過(guò)L9（34）正交試驗(yàn)對(duì)曼陀羅總生物堿的最佳提取工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，旨在尋求一種快速、簡(jiǎn)便、高效、對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有參考價(jià)值的提取曼陀羅中總生物堿的方法。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

曼陀羅植株在2010年9月采集于伊寧市上海城周邊地區(qū)。將新鮮植株剪去葉片、花果枝和根，剩余莖桿用蒸餾水沖洗干凈。經(jīng)60℃烘干后粉碎，過(guò)40目篩，裝入塑封袋中低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

無(wú)水乙醇、碘化鉍鉀、溴水、濃硫酸、鎂粉、α-萘酚、硫酸鈉、甲醇、乙酸鎂、濃硫酸、甲醛均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2儀器與設(shè)備

0.1mg～220 g電子天平：北京賽多利斯系統(tǒng)儀器有限公司；FW-80高速萬(wàn)能粉碎機(jī)；8401—2A型數(shù)顯遠(yuǎn)紅外高溫干燥箱：杭州藍(lán)天化驗(yàn)儀器廠；，HH-S8電熱恒溫水浴鍋：常州國(guó)華電器有限公司；UV-2600PC紫外分光光度計(jì)：上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1曼陀羅生物堿的提取工藝流程

新鮮曼陀羅→烘干→粉碎→提取→濃縮→酸水溶解→堿化→萃取→稀釋→鑒定→測(cè)吸光度

1.3.2生物堿提取液的鑒定

生物堿在中性或酸性條件下，與某些沉淀試劑反應(yīng)生成弱酸不溶性復(fù)鹽或絡(luò)合物沉淀[14]，生物堿的沉淀反應(yīng)能對(duì)曼陀羅生物堿進(jìn)行靈敏檢測(cè)，本試驗(yàn)通過(guò)沉淀反應(yīng)和顯色反應(yīng)對(duì)提取液進(jìn)行定性分析。

將曼陀羅提取液分裝入6個(gè)試管分別用碘化鉍鉀、溴水、甲醛-濃硫酸、1 %乙酸鎂甲醇、5 %α-萘酚乙醇溶液等試劑鑒定[15-16]。

1.3.3最大吸收峰波長(zhǎng)的確定

稱取2 g粉碎的曼陀羅粉末，在提取溫度為60℃的條件下，用30 mL 75 %乙醇溶劑回流提取2 h，濃縮，將上述濃縮液加水50 mL，加熱溶解并調(diào)pH為2～3，過(guò)濾，氨試液堿化，用氯仿提取3次，回收氯仿稀釋500倍后在紫外分光光度計(jì)上進(jìn)行全波段掃描，以乙醇溶液為對(duì)照試驗(yàn)，確定其最大吸收波長(zhǎng)。

1.3.4單因素試驗(yàn)

1.3.4.1提取溫度篩選

稱取2 g曼陀羅粉末，共5份，分別放入50 mL的回流瓶中，編號(hào)，再分別加入30 mL 75 %的乙醇，分別于40、50、60、70、80℃的條件下回流提取2 h，濃縮，將上述濃縮液加水50 mL，加熱溶解并調(diào)pH為2～3，過(guò)濾，氨試液堿化，用氯仿提取3次，回收氯仿稀釋后，在249.80 nm處測(cè)其吸光度。

1.3.4.2提取時(shí)間篩選

稱取2 g曼陀羅粉末，共5份，分別放入50 mL的回流瓶中，編號(hào)，再分別加入30 mL 75 %的乙醇，在60℃條件下分別回流提取0.5、1、1.5、2、2.5 h，濃縮，將上述濃縮液加水50 mL，加熱溶解并調(diào)pH為2～3，過(guò)濾，氨試液堿化，用氯仿提取3次，回收氯仿稀釋后，在249.80 nm處測(cè)其吸光度。

1.3.4.3提取劑乙醇濃度篩選

稱取2 g曼陀羅粉末，共5份，分別放入50 mL的回流瓶中，編號(hào)，再分別加入30 mL 45 %、55 %、65 %、75 %、85 %的乙醇，60℃條件下回流提取2 h，濃縮，將上述濃縮液加水50 mL，加熱溶解并調(diào)pH為2～3，過(guò)濾，氨試液堿化，用氯仿提取3次，回收氯仿稀釋后，在249.80 nm處測(cè)其吸光度。

1.3.4.4料液比篩選

稱取2 g曼陀羅粉末，共5份，分別放入50 mL的回流瓶中，編號(hào)，再分別加入75 %的乙醇10、20、30、40、50 mL，在60℃條件下回流提取2 h，濃縮，將上述濃縮液加水50 mL，加熱溶解并調(diào)pH為2～3，過(guò)濾，氨試液堿化，用氯仿提取3次，回收氯仿稀釋后，在249.80 nm處測(cè)其吸光度。

1.3.5正交試驗(yàn)優(yōu)化提取條件

為了優(yōu)化提取工藝，根據(jù)提取過(guò)程中的影響因素，考慮乙醇濃度、料液比、提取時(shí)間、提取溫度4個(gè)因素，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇L9（34）進(jìn)行正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1。以總生物堿稀釋液的吸光度值為考察指標(biāo)，確定最佳提取工藝條件。

表1　正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels for orthogonal array design

1.3.6.1對(duì)照品溶液的制備

精密稱取硫酸阿托品5 mg，加水溶解，制成每1 mL 含0.05 mg的標(biāo)準(zhǔn)品溶液。

1.3.6.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

精密吸取上述對(duì)照品混合溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL分別置于20 mL試管中，各加0.05%溴百里香酚藍(lán)溶液3.0 mL，加水補(bǔ)至10 mL，分別再加入10 mL氯仿溶液，振搖1min后，倒入分液漏斗中靜置1 h，分取氯仿層，以未加對(duì)照品的氯仿萃取液為空白，在249.8 nm處測(cè)吸光度，以生物堿含量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，做標(biāo)準(zhǔn)曲線，得線性回歸方程為y=0.619 3x+ 0.060 5（R2=0.999 8）。

1.3.7總生物堿含量計(jì)算

2　結(jié)果與分析

2.1生物堿提取液鑒定結(jié)果

生物堿提取液鑒定結(jié)果見(jiàn)2。

用碘化鉍鉀、溴水、濃硫酸、鎂粉、1 %乙酸鎂甲醇、5 %α-萘酚乙醇溶液等試劑鑒定，反應(yīng)現(xiàn)象如表2所示。根據(jù)顯色反應(yīng)和沉淀反應(yīng)可對(duì)提取液進(jìn)行定性分析，反應(yīng)現(xiàn)象表明提取液中含有生物堿。

表2　試管法鑒定結(jié)果Table 2 Identification results by test tube method

2.2最大吸收峰波長(zhǎng)的確定結(jié)果

曼陀羅總生物堿的紫外吸收光譜見(jiàn)圖1。

圖1　曼陀羅總生物堿的紫外吸收光譜Fig.1 UV absorption spectrum of Datura stramonium L.total alkaloid

由圖1可知，以乙醇溶液為對(duì)照試劑，曼陀羅提取液在紫外分光光度計(jì)上全波段掃描后，在245 nm～295 nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)出現(xiàn)波峰，且249.8 nm處吸光度值最大，295 nm～395 nm之間吸光度值較平穩(wěn)，395 nm后吸光度值逐漸減小，因此，確定249.80 nm為生物堿提取液最大吸收峰波長(zhǎng)。

2.3單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1提取溫度對(duì)提取效果的影響

提取溫度對(duì)OD249.80nm的影響見(jiàn)圖2。

圖2　提取溫度對(duì)OD249.80nm的影響Fig.2 Effect of extraction temperature on OD249.80nm

由圖2可知，當(dāng)溫度在30℃～60℃之間時(shí)，曼陀羅總生物堿的提取效果隨溫度升高而逐步升高，60℃時(shí)提取效果達(dá)到最大。溫度超過(guò)60℃時(shí)，提取效果開(kāi)始緩慢下降，可能因?yàn)闇囟壬呱飰A分解，降低了生物堿的提取效果。因此，本試驗(yàn)選擇提取溫度60℃為宜。

2.3.2提取時(shí)間對(duì)提取效果的影響

提取時(shí)間對(duì)OD249.80nm的影響見(jiàn)圖3。

圖3　提取時(shí)間對(duì)OD249.80nm的影響Fig.3 Effect of extraction time on OD249.80nm

由圖3可知，當(dāng)提取時(shí)間由0.5 h上升到1.0 h時(shí)，提取效果迅速增加，而提取時(shí)間由1.5 h上升到2.5 h時(shí)，隨著時(shí)間的變化，提取效果平穩(wěn)增加，這說(shuō)明在2 h內(nèi)生物堿在固液之間的傳質(zhì)達(dá)到了平衡，而且提取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，乙醇揮發(fā)，雜質(zhì)成分溶解也隨之增加。因此，本試驗(yàn)選擇提取時(shí)間2 h為宜。

2.3.3提取劑乙醇濃度對(duì)提取效果的影響

提取劑乙醇濃度對(duì)OD249.80nm的影響見(jiàn)圖4。

圖4　提取劑乙醇濃度對(duì)OD249.80nm的影響Fig.4 Effect of alcohol concentration on OD249.80nm

由圖4可知，當(dāng)提取劑乙醇濃度在45 %～75 %之間時(shí)，曼陀羅總生物堿的提取效果隨乙醇濃度的增加逐漸增大，當(dāng)增加到75 %時(shí)提取效果達(dá)到最大，在85 %時(shí)反而下降。因此，本試驗(yàn)選擇75 %乙醇為宜。

2.3.4料液比對(duì)提取效果的影響

料液比對(duì)OD249.80nm的影響見(jiàn)圖5。

由圖5可知，當(dāng)料液比在1∶5（g/mL）～1∶15（g/mL）之間時(shí)，曼陀羅總生物堿的提取效果隨料液比的減小逐漸增大，料液比為1∶15（g/mL）時(shí)提取效果達(dá)到最大；此后提取效果隨料液比的減小而逐漸下降。因此，本試驗(yàn)選擇料液比1∶15（g/mL）為宜。

圖5　料液比對(duì)OD249.80nm的影響Fig.5 Effect of material/liquid ratio on OD249.80nm

2.4正交試驗(yàn)結(jié)果

2.4.1正交試驗(yàn)結(jié)果分析

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表3，正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果見(jiàn)表4。

表3　L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 L9（34）orthogonal array design and results

表4　方差分析結(jié)果Table 4 Results of variance analysis

由表3的K及R（極差）值分析可知，影響回流法提取曼陀羅提取效果的因素次序?yàn)锳＞B＞D＞C，即提取溫度＞提取時(shí)間＞料液比＞提取劑乙醇濃度，最佳工藝組合為A2B2C2D2。由表4方差分析可知，其中提取溫度對(duì)曼陀羅總生物堿提取效果的影響是顯著的，而提取時(shí)間、提取劑乙醇濃度和料液比對(duì)曼陀羅總生物堿提取效果的影響均不顯著，說(shuō)明提取溫度是主要的影響因素。因此，曼陀羅生物堿提取的最佳工藝條件為A2B2C2D2即溫度60℃、時(shí)間2 h、乙醇濃度75 %、料液比1∶15（g/mL）。

2.4.2正交試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

為了驗(yàn)證上述結(jié)果的準(zhǔn)確性，重復(fù)提取A2B2C2D2，得總生物堿的含量為0.477 %。結(jié)果表明試驗(yàn)結(jié)果總生物堿含量明顯高于正交設(shè)計(jì)的9個(gè)試驗(yàn)號(hào)。因此，證明優(yōu)選出的最佳工藝合理可行，其選擇結(jié)果是可信的。

3　結(jié)論

本試驗(yàn)采用回流法提取曼陀羅總生物堿，通過(guò)L9（34）正交試驗(yàn)對(duì)曼陀羅總生物堿的最佳提取工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明，影響曼陀羅總生物堿提取效果各因素的主次順序?yàn)樽罴烟崛」に嚍椋禾崛囟龋咎崛r(shí)間＞料液比＞提取劑乙醇濃度；最佳提取條件為：提取溫度60℃、時(shí)間2 h、提取劑乙醇濃度75 %、料液比1∶15（g/mL）。

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Optimization of Extraction Technology of Datura stramonium L.Total Alkaloids

SHANG Tian-cui1，WEI Gang2，LIU Ying1
（1.Key Laboratory at Universities of Education Department of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Yili Normal University，Yining 835000，Xinjiang，China；2.The Professional Foundation Course，Xinjiang Yining Health School，Yining 835000，Xinjiang，China）

Abstract：The extraction process for Datura stramonium L.total alkaloids by the method of alcohol refluxing was optimized.Four process conditions including extraction temperature and time，alcohol concentrationand，solid/solvent ratio were investigated for their effect on the extraction efficiency of Datura stramonium L.total alkaloids and optimized using an L9（34）orthogonal array design.Results showed that the optimal extraction conditions were extraction temperature of 60℃，extraction time of 2 h，alcohol concentration 75 %，and solid/ solvent ratio of 1∶15（g/mL）.

Key words：Datura stramonium L.；total alkaloid；extraction

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.05.020

基金項(xiàng)目：伊犁師范學(xué)院/自治區(qū)教育廳普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（2013YSHXYB09）

作者簡(jiǎn)介：尚天翠（1979—），女（漢），高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要從事植物與微生物資源開(kāi)發(fā)研究。

收稿日期：2014-11-26