綠色提取黃精有效成分的工藝優(yōu)化研究

摘要：黃精為百合科多年生草本植物，含有豐富的多糖、黃精皂苷、黃精黃酮等有效成分，具有抗衰老、抗疲勞等多種藥理活性。優(yōu)化綠色提取黃精有效成分的工藝，以實(shí)現(xiàn)對(duì)黃精有效成分的高效提取。首先，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，確定了采用綠色提取技術(shù)對(duì)黃精進(jìn)行提取的必要性和可行性。隨后，運(yùn)用單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面方法，對(duì)影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化，以獲得提取黃精有效成分的優(yōu)化工藝條件。結(jié)果表明，綠色提取黃精有效成分的優(yōu)化工藝具有更高的提取效率和更好的成分穩(wěn)定性，且提取過(guò)程中無(wú)污染物殘留，具有較好的環(huán)保性和可持續(xù)性。

關(guān)鍵詞：綠色提??；黃精成分；提取工藝優(yōu)化；單因素試驗(yàn)；響應(yīng)面法

黃精作為一種重要的中草藥材，含有豐富的有效成分，具有廣泛的藥用價(jià)值，包括增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤、抗氧化等功效［1］。然而，傳統(tǒng)的提取工藝存在著諸多問(wèn)題，例如使用有機(jī)溶劑萃取可能導(dǎo)致環(huán)境污染，帶來(lái)殘留物質(zhì)的安全隱患，因此迫切需要一種綠色、高效的提取技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)黃精有效成分的提取和利用［2］。同時(shí)，當(dāng)前綠色提取技術(shù)的發(fā)展使得萃取劑的選擇、提取條件的優(yōu)化等方面有了更多的可能性，新技術(shù)的引入為提高黃精有效成分提取的效率和質(zhì)量提供了新的途徑［3］。因此，本研究旨在通過(guò)對(duì)綠色提取技術(shù)應(yīng)用于黃精有效成分提取的工藝優(yōu)化研究，探索一種環(huán)保、高效的黃精提取工藝，促進(jìn)其在藥物、保健品和食品等領(lǐng)域的應(yīng)用。

1黃精成分價(jià)值與提取工藝分析

1.1黃精的藥用價(jià)值及其有效成分

黃精又名淡水龍，是一種常見(jiàn)的中草藥材，自古以來(lái)就被廣泛應(yīng)用于中醫(yī)藥領(lǐng)域。黃精具有補(bǔ)肝益腎、滋陰清熱、強(qiáng)筋壯骨等藥用價(jià)值，在中藥方劑中被廣泛應(yīng)用。黃精中所含有的有效成分主要包括皂苷、黃精酸、黃精內(nèi)酯、黃精酚等。這些成分具有抗氧化、抗炎、調(diào)節(jié)免疫功能等藥理作用，對(duì)于一些慢性病、肝腎功能衰竭、風(fēng)濕痹痛等疾病具有一定的治療效果。通過(guò)文獻(xiàn)對(duì)黃精藥用價(jià)值及其有效成分的綜述可以發(fā)現(xiàn)，黃精作為一種重要的中草藥材，其有效成分具有豐富的藥用價(jià)值，在中醫(yī)藥領(lǐng)域有著重要意義［4］。

1.2黃精成分提取工藝分析

隨著綠色提取技術(shù)的逐漸崛起，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注傳統(tǒng)提取技術(shù)的局限性和環(huán)境影響。傳統(tǒng)的提取技術(shù)往往采用有機(jī)溶劑作為提取劑，存在著溶劑殘留、污染環(huán)境和對(duì)操作人員健康造成危害的問(wèn)題。因此，綠色提取技術(shù)成為主要發(fā)展趨勢(shì)之一。綠色提取技術(shù)主要包括超臨界流體萃取、固相微萃取、微波輔助萃取、超聲波萃取等多種技術(shù)形式［5］。這些技術(shù)以其對(duì)環(huán)境友好、提取效率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成了黃精有效成分提取的研究熱點(diǎn)。

2黃精提取工藝

黃精這種天然植物能否成功提取取決于是否選擇合適的溶劑。在這方面，應(yīng)根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品和候選溶劑的性質(zhì)對(duì)溶劑進(jìn)行預(yù)評(píng)價(jià)或者比較。一旦找到最佳溶劑，必須注意進(jìn)一步研究萃取參數(shù)，如萃取時(shí)間、萃取溫度、液固比，以達(dá)到最佳萃取條件。在本節(jié)中，基于響應(yīng)面的實(shí)驗(yàn)方法比較不同溶劑提取潛力和提取參數(shù)優(yōu)化［6］。

2.1實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

將黃精成分按特定的比例稱重，使其總質(zhì)量為50 g，并將其放入一個(gè)100 mL的圓底燒瓶中，放置在一個(gè)80 ℃的水浴中。加熱和磁力攪拌2 h，一旦觀察到透明和均勻的流體，就可以關(guān)閉熱量。將0.2 g地面黃精和每種溶劑以30的液固比放入琥珀色小瓶中。為了達(dá)到區(qū)分目的，還探索了傳統(tǒng)的溶劑乙醇。然后將小瓶密封，放入磁性攪拌水浴中，在80 ℃下萃取5 h。樣品在8 000 r/min下離心20 min，收集上清液，在-20 ℃黑暗保存，進(jìn)行進(jìn)一步的HPLC鑒定。添加一定量的水會(huì)大大降低成分的黏度從而增強(qiáng)植物基質(zhì)向溶液的傳質(zhì)能力，最終提高了萃取性能。所有的測(cè)量都重復(fù)進(jìn)行了3次，并給出了所得結(jié)果的平均值。采用公式（1）計(jì)算：E=ρ×D×Vm0×100%（1）式中，E為萃取率；ρ為黃精成分質(zhì)量濃度（mg/mL）；D為稀釋因子；V為澄清的上清液的總體積（mL）；m0為用于提取的黃精粉的質(zhì)量。

2.2HPLC表征

澄清后的樣品在1 mL的離心管中用流動(dòng)相稀釋，并充分混合。在用HPLC對(duì)黃精成分進(jìn)行定量分析之前，每個(gè)稀釋后的樣品都用0.22 μm尼龍66注射過(guò)濾器（13 mm）進(jìn)行過(guò)濾。本研究采用了LC20AT液相色譜儀系統(tǒng)，配備了SPD20A UV/Vis檢測(cè)器和C18實(shí)驗(yàn)柱。提取的總酚類化合物的收率為28.6%，HPLC的特征情況見(jiàn)表1。表1HPLC的特征情況

名稱說(shuō)明目的實(shí)驗(yàn)柱C18柱（150 mm×4.60 mm）分離純化流動(dòng)相超純水和甲醇樣品運(yùn)輸流量1 mL/min穩(wěn)定柱清洗數(shù)據(jù)處理軟件LabSolutions 5.98數(shù)據(jù)處理注入體積20 μL頂峰大小檢測(cè)波長(zhǎng)330 nm被分析物檢測(cè)/鑒定柱溫40 ℃穩(wěn)定性能分析

首先將黃精成分標(biāo)準(zhǔn)品（0.01 g）溶解于10 mL容量瓶中，用甲醇稀釋制成1 mg/mL，作為母液標(biāo)準(zhǔn)品。使用10 mL移液管將8 mL母液吸到另一個(gè)10 mL容量瓶中，然后使用甲醇校準(zhǔn)溶液至800 μg/mL，此后，甲醇連續(xù)稀釋至黃精最終質(zhì)量濃度為400 μg/mL、200 μg/mL、100 μg/mL、50 μg/mL、43 μg/mL和25 μg/mL。然后，用6種黃精成分標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行HPLC分析，獲得黃精標(biāo)準(zhǔn)曲線。樣品在表征之前，保持低溫并避光。

3黃精成分提取工藝流程優(yōu)化

3.1單因素試驗(yàn)

以黃精藥材為原料，在料液比為1∶20（g/mL）、超聲功率320 W、超聲時(shí)間30 min的條件下進(jìn)行提取，測(cè)定各樣品中多糖、黃酮和皂苷的含量。多糖和皂苷的含量隨料液比增大而升高，且當(dāng)料液比為1∶20時(shí)，提取效果最佳；黃酮含量隨料液比增大而降低，且當(dāng)料液比為1∶20時(shí)，提取效果最佳；皂苷含量隨料液比的增大先降低后升高，且當(dāng)料液比為1∶20時(shí)，提取效果最佳。在該條件下黃精中3種有效成分的含量均較高。其中多糖的優(yōu)化提取條件為料液比1∶20（g/mL）、超聲時(shí)間30 min；皂苷的優(yōu)化提取條件為料液比1∶20（g/mL）、時(shí)間30 min。

3.2響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)

采用響應(yīng)面法（RSM）進(jìn)一步優(yōu)化自變量，包括提取時(shí)間、提取溫度、液固比和水質(zhì)量分?jǐn)?shù)。利用設(shè)計(jì)專家軟件對(duì)BBDBox-Behnken的數(shù)據(jù)進(jìn)行多次回歸，獲得最佳擬合多項(xiàng)式模型，采用方差分析檢驗(yàn)自變量之間的顯著性差異，p值lt;0.050為顯著性。以上所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)進(jìn)行。

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

為了找到合適的檢測(cè)波長(zhǎng)，采用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)檢測(cè)黃精成分標(biāo)準(zhǔn)溶液在200～400 nm范圍內(nèi)的吸光度。標(biāo)準(zhǔn)品的峰在330 nm處最為明顯，整體峰的形狀與黃精成分標(biāo)準(zhǔn)品相似，因此可以選擇330 nm進(jìn)行樣品中黃精成分的定性檢測(cè)。

5結(jié)論

黃精中含有多糖、黃酮和皂苷3種有效成分，具有抗疲勞、抗衰老、抗腫瘤等多種功效，提取工藝是一種綠色提取方法，具有操作簡(jiǎn)單、效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于中藥材的提取。在前期研究基礎(chǔ)上，對(duì)提取黃精中3種有效成分的工藝進(jìn)行了優(yōu)化，該方法具有操作簡(jiǎn)單、效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。然而，提取黃精中3種有效成分還存在一些問(wèn)題，如黃精中3種有效成分之間的相互作用及協(xié)同效應(yīng)；不同產(chǎn)地、不同工藝下黃精中3種有效成分的含量差異等問(wèn)題。因此，應(yīng)進(jìn)一步對(duì)黃精中3種有效成分之間的相互作用及協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行深入研究，為黃精的合理開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

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