正交试验优化葛根中葛根素的微波提取工艺

来源:用户上传      作者: 武宇芳,白建华,赵二劳

　　摘要：以体积分数５０％的乙醇为提取剂，采用微波辅助法提取葛（Ｐｕｅｒａｒｉａ ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ． ｌｏｂａｔａ）根中的葛根素，设计正交试验优化提取工艺。结果表明，优化的提取条件为料液比１∶４０（ｍ∶Ｖ，ｇ／ｍＬ）、微波功率５００ Ｗ、微波处理时间５ ｍｉｎ。此工艺条件下葛根中葛根素的提取率为３．５１％。与加热回流法相比，采用微波辅助法葛根素的提取率提高了１９．７９％，提取时间缩短了９０％。
　　关键词：葛（Ｐｕｅｒａｒｉａ ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ． ｌｏｂａｔａ）根；葛根素；微波；提取；正交试验
　　中图分类号：Ｒ２８４．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）05－0989-02
　　
　　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ－ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｐｕｅｒａｒｉｎ ｆｒｏｍ Ｒａｄｉｘ Pｕｅｒａｒｉａｅ ｂｙ Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
　　
　　ＷＵ Ｙｕ－ｆａｎｇ，ＢＡＩ Ｊｉａｎ－ｈｕａ，ＺＨＡＯ Ｅｒ－ｌａｏ
　　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｘｉｎｚｈｏｕ Ｔｅａｃｈｅｒｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉｎｚｈｏｕ ０３４０００，Ｓｈａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｕｓｉｎｇ ５０％（ｖｏｌｕｍｅ fraction） ｅｔｈａｎｏｌ ａｓ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｒｅｇｅｎｔ， ｐｕｅｒａｒｉｎ ｗａｓ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｆｒｏｍ rａｄｉｘ ｐｕｅｒａｒｉａｅ of Pueraria montana ｂｙ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ｃｒａｆｔ． Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｃｒａｆｔ ｔａｋｉｎｇ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐｕｅｒａｒｉｎ ａｓ ｉｎｄｅｘ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ， ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｔｏ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ，１∶４０（ｍ∶Ｖ，ｇ／ｍＬ）； Mｉｃｒｏｗａｖｅ ｐｏｗｅｒ， ５００ Ｗ； Mｉｃｒｏｗａｖｅ ｅｘｔｒａｃｔｉon ｔｉｍｅ， ５ ｍｉｎ． Ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐｕｅｒａｒｉｎ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ３．５１％ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｈｅａｔｉｎｇ ｒｅｆｌｕｘｉｎｇ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ， ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ １９．７９％； Wｈｉｌｅ ｅｘｔｒａｃｔｉon ｔｉｍｅ ｗａｓ ｓｈｏｒｔｅｎｅｄ ｂｙ ９０％．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： rａｄｉｘ ｐｕｅｒａｒｉａｅ； ｐｕｅｒａｒｉｎ； ｍｉｃｒｏｗａｖｅ； ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ； ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ
　　
　　葛根（Radix puerariae）为豆科植物葛（Ｐｕｅｒａｒｉａ ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ． ｌｏｂａｔａ）的干燥根，是国家卫生部首批批准的药食同源植物，其味甘、辛，性平，是常用中药，其药用历史悠久，我国现存最早的药学专著《神农本草经》中就有较详细的记载。葛根素是葛根的主要有效成分，具有抗心律失常、降血压、降血脂、扩张脑血管和改善微循环等多种药理作用［１，２］，临床广泛用于治疗心绞痛、冠心病等［３］。葛根素含量一般被作为葛根的质量评价指标。
　　微波辅助提取中药化学成分技术，具有穿透力强、选择性好、加热效率高、易挥发性成分的提取得率高以及不需要特殊的分离步骤等特点，可大大加快反应速率，反应时间以分、秒计［４，５］。本研究以葛根素提取率为指标，设计正交试验优化微波辅助提取葛根中葛根素的工艺条件，以期为葛植物资源开发及葛根素的工业化制备提供理论依据。
　　１ 材料与方法
　　１．１ 试验材料
　　葛根购于忻州市本草堂，葛根素标准品购自中国药品生物制品检定所，乙醇等其他试剂均为国产分析纯，实验用水为双蒸水。
　　１．２ 仪器
　　７５２Ｎ紫外可见分光光度计（上海精密科学仪器有限公司），ＸＨ－１００Ａ微波催化合成／萃取仪（北京祥鹄科技发展有限公司），ＡＬ１０４电子天平（梅特勒－托利多仪器上海有限公司），ＴＨ２－８２恒温水浴振荡器（江苏省金坛市荣华仪器有限公司）。
　　１．３ 试验方法
　　１．３．１ 葛根素标准曲线的制备［６］ 精确称取葛根素标准品１０．０ ｍｇ，置于５０ ｍＬ的容量瓶中，加体积分数为５０％的乙醇溶解，并定容至刻度，摇匀，得浓度为０．２ ｍｇ／ｍＬ葛根素标准品溶液。精确量取葛根素标准品溶液０．１、０．２、０．４、０．６、０．８、１．０ ｍＬ分别置于１０ ｍＬ的比色管中，以体积分数５０％的乙醇稀释至刻度，摇匀，为系列葛根素标准品溶液。测得葛根素在２５０ ｎｍ处有最大吸收峰，以葛根素浓度为横坐标，Ａ２５０ ｎｍ为纵坐标，绘制标准曲线。葛根素在２．０～２０．０ μｇ／ｍＬ浓度范围内浓度与吸光度呈良好的线性关系，葛根素浓度Ｃ（μｇ／ｍＬ）对Ａ２５０ ｎｍ的回归方程为：Ａ２５０ ｎｍ＝０．０７８Ｃ＋０．０２９，Ｒ＝０．９９８ ７。
　　１．３．２ 葛根素的提取 将葛根用药材粉碎机粉碎后过６０目筛，精确称取葛根粉２．０ ｇ，按试验设计方案加入一定量的体积分数为５０％的乙醇，充分润湿后，微波处理一定时间，提取液过滤后，浓缩并定容至５０ ｍＬ，即为葛根素的提取液，测定其Ａ２５０ ｎｍ，根据标准曲线回归方程计算葛根素浓度和提取量，葛根素提取率＝葛根素提取量／葛根质量×１００％
　　１．３．3 正交试验设计 选取微波功率（Ａ）、料液比（Ｂ）和微波时间（Ｃ）３个因素，采用Ｌ９（３３）正交试验优化微波辅助提取葛根素的工艺条件，正交试验因素与水平见表１。
　　１．３．4 微波辅助提取法与热回流法提取葛根素的比较 取２．０ ｇ葛根粉样品，加热回流提取５０ ｍｉｎ，其他提取条件与微波提取法相同，进行３次平行试验，比较此方法与１．３．3优化的微波提取法所得的葛根素提取率。
　　２ 结果与分析
　　２．１ 正交试验结果
　　正交试验结果见表２，可以看出，３个因素中微波时间对葛根素提取率的影响最大，其次是料液比，最后是微波功率。综合分析正交试验结果，确定最佳提取组合为Ａ２Ｂ２Ｃ３，即最佳提取工艺条件为料液比１∶４０（ｍ∶Ｖ，ｇ／ｍＬ），微波功率５００ Ｗ，微波辅助提取时间５ ｍｉｎ，此条件下葛根素的提取率为３．５２％，高于其他试验组合。为了进一步考察优选工艺的可靠性和稳定性，取２．０ ｇ葛根粉，在上述优化的工艺条件下进行３次平行试验，结果测得葛根素的提取率分别为３．４８％、３．５３％和３．５２％，平均为３．５１％，ＲＳＤ为０．７５％，可见此工艺稳定、重现性好。
　　２．２ 微波辅助提取法与加热回流提取法工艺比较
　　取２．０ ｇ葛根粉样品，在料液比１∶４０（ｍ∶Ｖ，ｇ／ｍＬ）的条件下加热回流提取５０ ｍｉｎ，进行３次平行试验，比较此方法与微波提取法的葛根素提取率，结果显示，加热回流法提取率为２．９３％。微波辅助提取法与加热回流法相比，葛根素提取率提高了１９．７９％，提取时间也大大缩短，仅是加热回流法的１／１０。可见微波辅助提取法具有提取速度快、提取得率高等优点，其原因可能是由于加热回流提取是以热传导、热辐射等方式由外向里进行，药材中有效成分是依靠细胞内外溶液的浓度差与渗透压差透过细胞壁溶出；而微波辅助提取是通过偶极子旋转和离子传导两种方式里外同时加热，以及微波对植物细胞的破壁作用，从而更有利于药材有效成分的提取［７］。
　　３ 结论
　　通过正交试验对微波辅助提取葛根中葛根素的工艺条件进行了优化，确定以体积分数为５０％的乙醇为溶剂，微波辅助提取葛根中葛根素的优化工艺条件为，料液比１∶４０（ｍ∶Ｖ，ｇ／ｍＬ），微波功率５００ Ｗ，微波辅助提取时间５ ｍｉｎ。此工艺条件下，葛根中葛根素的提取率为３．５１％。在其他条件相同时，与加热回流提取法相比，优化的微波辅助提取工艺葛根素提取率提高了１９．７９％，提取时间缩短了９０％。
　　参考文献：
　　［１］ 何建军，王少华，程 薇，等． 湖北葛根产业化现状分析与发展建议［Ｊ］． 湖北农业科学，２００８，４７（８）：９６９－９７３．
　　［２］ 吴玲玲，韩 墨，黄 真，等． 葛根素提取及分离纯化的研究进展［Ｊ］． 中华中医药学刊，２０１１，２９（３）：５６９－５７１．
　　［３］ 王立新，李会平，金雪玲． 葛根素在酸碱溶液中的紫外光谱特性及应用［Ｊ］．分析科学学报，２００７，２３（２）：２２２－２２４．
　　［４］ 许 杰． 微波辅助提取盐地碱蓬红色素的工艺条件优化［Ｊ］． 湖北农业科学，２０１１，５０（９）： １８７０－１８７３．
　　［５］ 陈建真，吕圭源，叶 磊，等． 微波辅助提取麦冬黄酮的工艺研究［Ｊ］．中华中医药杂志，２００９，２４（２）：２１６－２１８．
　　［６］ 张建辉，杨代明，吴廷瑞，等． ＨＰＬＣ法和紫外分光光度法测定葛根淀粉中葛根素含量的研究［Ｊ］． 食品与机械，２００６，２２（６）：１１０－１１２．
　　［７］ 刘俊红，李棣华，武孝先．微波辅助提取木香有效成分的研究［Ｊ］． 中国实验方剂学杂志，２０１０，１６（１１）：４５－４７．

转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-1602713.htm