黃芩生品和炮制品中總黃酮提取工藝的研究

張素敏，王曉聞，賈治勇，張正超

（山西農(nóng)業(yè)大學 食品科學與工程學院，山西 太谷030801）

黃芩又名山茶根，為唇形科多年草本植物，它是一種傳統(tǒng)的中藥材。黃芩性寒、味苦，具有清熱燥濕，瀉火解毒，涼血安胎等功效，所以一般臨床上常用于暑溫胸悶嘔吐、濕熱、黃疸、肺炎、痢疾、胎動不安、高血壓等的治療。黃芩中的主要活性物質(zhì)是黃酮類化合物［1～3］。所謂黃芩生品就是指原材料只是經(jīng)過除雜質(zhì)、清洗以及干燥而不經(jīng)過其他任何加工而得到的產(chǎn)品；黃芩炮制的方法有很多種，可以用蒸、煮、炒等方法得到炮制品［4］，本文選用的炮制方法是將黃芩在溫水中浸泡1h后，隔水蒸至上氣時，取出晾干而得。

天然黃酮類化合物主要來自于植物中，是植物生長中的一種次級代謝產(chǎn)物，因其具有調(diào)節(jié)心腦血管系統(tǒng)、保護肝臟、抗炎、抗病毒以及可清除自由基、抗氧化、抗癌防癌等生理活性特點，已經(jīng)被廣泛的應用于食品、藥品、化妝品等產(chǎn)業(yè)中［5～8］。因此如何從植物中提取出黃酮類物質(zhì)以及如何提高提取率是目前國內(nèi)外學者的研究重點。傳統(tǒng)的提取黃酮的方法是以水為溶劑進行提取，這種方法存在收率低，生產(chǎn)周期長等問題［9］。本文采用乙醇為溶劑來提取黃酮，并對提取工藝進行優(yōu)化，為黃芩中總黃酮提取的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與儀器

1.1 材料

藥材：黃芩生品和炮制品（購于朔州）；

試劑：蘆?。ㄉ虾Ｉ噭┒S 生化試劑）；95%乙醇（北京化工廠 分析純）；亞硝酸鈉（天津市天大化工實驗廠 分析純）；硝酸鋁（北京化工廠 分析純）；氫氧化鈉（北京化工廠 分析純）。

1.2 儀器

電熱恒溫水浴鍋（北京化玻聯(lián)醫(yī)療器械有限公司）；WFJ－2100型可見分光光度計（龍尼柯上海儀器有限公司）；分析天平；燒杯；三角瓶；漏斗；移液管等。

2 試驗方法

2.1 蘆丁標準曲線的制作

準確稱取蘆丁標準試劑50mg，用30%乙醇溶解，定容至100mL，配制成濃度為0.5g·L－1的蘆丁標準溶液。

分別取1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL、6.0mL 蘆丁標準溶液于50mL容量瓶中，各加入5%NaNO2溶液1.5mL，搖勻，放置5 min后各加入10%Al（NO3）3溶液1.5mL，6min后再各加入1mol·L－1的NaOH溶液5.0mL，混勻，用30%乙醇稀釋至刻度，10min后以30%乙醇溶液為參比溶液在500nm處比色測定［10］，繪制的標準曲線見圖1。

圖1 蘆丁標準曲線圖Fig.1 Standard curve of rutin

2.2 黃芩中總黃酮的提取及其得率的測定

準確稱取5g干燥黃芩置于圓底燒瓶中，加入一定量的乙醇溶液，在恒溫水浴箱中加熱回流2 h，趁熱過濾，濾液定容至250mL的容量瓶中（即為待測的樣液）。

取樣品液2mL，移至50mL容量瓶中，加入5%NaNO2溶液1.5mL，搖勻，放置5min后加入10%Al（NO3）3溶液1.5mL，6min后再加入1 mol·L－1的NaOH溶液5.0mL，混勻，用30%乙醇稀釋至刻度，10min后以30%乙醇溶液為參比溶液在500nm處測定吸光度。

式中：C－根據(jù)回歸方程計算得到的蘆丁濃度／g·L－1；V1－提取液體／mL；V2－稀釋后提取液體積／mL；V3－待測液體積／mL；W－黃芩質(zhì)量／g。

2.3 黃芩中總黃酮提取的單因素試驗

2.3.1 不同乙醇濃度對總黃酮得率的影響

分別準確稱取5g干燥黃芩生品置于5個圓底燒瓶中，加入濃度分別為55%，60%，65%，70%，75%的乙醇溶液60mL。在70℃恒溫水浴箱中加熱回流2h，趁熱過濾，濾液定容至250mL的容量瓶中。炮制品試驗方法同上。

2.3.2 不同提取時間對總黃酮得率的影響

分別準確稱取5g干燥黃芩生品置于5個圓底燒瓶中，加入濃度為60%的乙醇溶液60mL，在70℃恒溫水浴箱中分別加熱回流1h、1.5h、2h、2.5h、3h。趁熱過濾，濾液定容至250mL的容量瓶中。炮制品試驗方法同上。

2.3.3 不同提取溫度對總黃酮得率的影響

分別準確稱取5g干燥黃芩生品置于5個圓底燒瓶中，加入濃度為60%的乙醇溶液60mL，分別在50℃，60℃，70℃，80℃，90℃恒溫水浴箱中加熱回流2h。趁熱過濾，濾液定容至250mL的容量瓶中。炮制品試驗方法同上。

2.3.4 不同料液比對總黃酮得率的影響

分別準確稱取5g干燥黃芩生品置于5個圓底燒瓶中，分別加入濃度為60%的乙醇溶液50 mL，60mL，70mL，80mL，90mL使得料液比分別為1∶10、1∶12、1∶14、1∶16、1∶18，在70℃恒溫水浴箱中加熱回流2h。趁熱過濾，將濾液進行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，濃縮到一定體積待測含量。炮制品試驗方法同上。

3 結(jié)果與分析

3.1 黃芩中總黃酮提取的單因素試驗結(jié)果

3.1.1 不同乙醇濃度下總黃酮量的得率

從圖2可以看出，在實驗濃度范圍內(nèi)隨著乙醇濃度的升高，兩種黃芩的總黃酮的得率都是先升高后降低，黃芩生品在乙醇濃度達到65%時，炮制品黃芩在乙醇濃度達到60%時，總黃酮得率達到最大值。主要原因是乙醇的濃度不同，極性也不同，隨著乙醇濃度的升高，一些脂溶性物質(zhì)的溶出增加，影響了總黃酮的浸出。

圖2 乙醇濃度對提取量的影響Fig.2 Effect of ethanol concentration on the extraction capacity

3.1.2 不同提取時間下總黃酮的得率

從圖3可以看出，隨著提取時間的延長，總黃酮的得率先升后降，黃芩生品在2.5h時達到最大值，黃芩炮制品在2h時達到最大值。原因是時間過短，黃酮類物質(zhì)還未充分溶出，時間在2.5h和2h時，總黃酮溶出已達到平衡，再延長提取時間，一些熱敏性組分被破壞或提取時間過長溶劑揮發(fā)導致乙醇質(zhì)量分數(shù)降低，使提取物質(zhì)提取量下降。而炮制品提前達到最大值，有可能是因為炮制品黃芩是被處理過的，總黃酮物質(zhì)容易溶出。

圖3 提取時間對提取量的影響Fig.3 Effect of extraction time on the extraction capacity

3.1.3 不同提取溫度下總黃酮的得率

從圖4可以看出，隨著溫度的升高，黃芩生品中總黃酮的得率在50～70℃之間急劇上升，溫度升高到80℃后緩慢下降，這說明70～80℃是黃芩生品總黃酮提取的最佳溫度，相應黃芩炮制品總黃酮提取的最佳溫度是65～75℃。當各自的溫度繼續(xù)升高后，分子運動速度加快，黃酮物質(zhì)更容易從細胞中轉(zhuǎn)移到溶液中，但溫度過高，一些總黃酮物質(zhì)被氧化破壞，總黃酮得率降低。

圖4 提取溫度對提取量的影響Fig 4 Effect of extraction temperature on the extraction capacity

3.1.4 不同的料液比下總黃酮的得率

從圖5可以看出，黃芩生品和炮制品總黃酮得率都隨著溶劑量的增加而增大。一般來說，溶劑體積越大，有效成分浸出越完全，得率越大，但在一定的乙醇體積下已將類黃酮基本溶出，再增大乙醇體積，黃酮物質(zhì)的溶出量變化不大。會造成溶劑和能源的浪費，并且給后續(xù)的濃縮工作帶來困難。因此，從降低成本角度綜合考慮，確定黃芩生品和炮制品提取用乙醇體積為80mL即料液比為1∶16比較合適。

圖5 料液比對提取量的影響Fig.5 Effect of solid－liquid ratio on the extraction capacity

3.2 黃芩中提取總黃酮的正交試驗

3.2.1 黃芩生品提取總黃酮的正交試驗設計

在單因素結(jié)果的基礎上，選擇因素和水平設計正交實驗，見表1。

3.2.2 黃芩生品提取總黃酮的正交試驗結(jié)果

由表2可見，實際最佳因素組合為A2B3C1D2，而理論最佳因素組合為A2B3C3D2，后經(jīng)過驗證試驗確定最優(yōu)組合為A2B3C1D2，即提取溫度75℃，提取時間3h，乙醇質(zhì)量分數(shù)65%，料液比1∶16。在此條件下，得率最高，可達92.48mg·g－1。各因素對提取的影響順序依次為：乙醇濃度＞提取時間＞提取溫度＞料液比。

表1 因素水平表Table 1 The table of levels and factors

表2 正交試驗設計與結(jié)果L9（34）Table 2 The orthogonal test design and results L9（34）

3.2.3 黃芩炮制品提取總黃酮的正交試驗設計

在單因素結(jié)果的基礎上，選擇因素和水平設計正交實驗，見表3。

3.2.4 黃芩炮制品提取總黃酮的正交試驗結(jié)果

由表4可見，黃芩炮制品提取總黃酮的最佳因素組合為A1B2C2D2，即提取溫度70℃，提取時間2h，乙醇濃度55%，料液比為1∶16。在此條件下提取量最高，可達90.97mg·g－1。各因素對提取的影響順序依次為：提取時間＞提取溫度＞乙醇濃度＞料液比。

表3 因素水平表Table 3 The table of levels and factors

表4 正交試驗設計與結(jié)果L9（34）Table 4 The orthogonal test design and results L9（34）

4 結(jié)論

本研究采用醇提的方法來提取黃芩生品和黃芩炮制品中的總黃酮。總黃酮的得率受到提取溫度、提取時間、乙醇濃度、料液比的影響。通過單因素和正交試驗確定了黃芩生品總黃酮的最佳提取工藝條件。在最佳提取工藝的條件下，黃芩生品中總黃酮的得率可達92.48mg·g－1，黃芩炮制品中總黃酮的得率可達90.97mg·g－1。說明黃芩富含黃酮類物質(zhì)，用醇提法提取黃酮的效率也較高。這就為黃酮的提取工藝提供了理論依據(jù)，并為以后將天然黃酮類物質(zhì)應用在醫(yī)藥等領域奠定了理論基礎。

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