超声波提取加拿大蓬总黄酮的研究

张 鹏 ,赵 强 ,杨 莉 ,韩 梅 ,杨利民

(吉林农业大学,吉林 长春 130118)

加拿大蓬 Conyza canadensis(L.)Cronq.,菊科飞蓬属一年生草本植物,又名小蓬草,小飞蓬。原产于北美洲,1860年入侵我国后在我国各地广泛分布[1-2]。目前,加拿大蓬为吉林省主要外来入侵物种之一,广泛分布于长春、吉林、四平、延吉、通化、白城等地。近年来,东北地区加拿大蓬蔓延速度很快,并且加拿大蓬在入侵地易形成大面积优势群落,其危害已逐渐引起重视[3-4]。如何在减少危害的基础上变被动防除为主动控制,如实现其资源化利用等,已经成为目前需要研究并解决的主要问题。化感作用是外来物种入侵的主要机制之一,而黄酮类物质作为化感物质已有报道。据目前研究显示[5],加拿大蓬全草含黄酮类等多种生理活性成分,其总黄酮提取物具有抗肿瘤作用,其黄酮类物质是否具有化感作用及总黄酮的提取等问题还未见报道。本文由此出发,采用超声波提取法,对加拿大蓬全草的总黄酮类化合物进行了提取工艺优化,为深入研究开发利用加拿大蓬奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 仪器与材料

101-A型数显鼓风干燥箱 (通州市大佛仪表厂),电子分析天平 (SHIMDIU.UX420H),DL-10000E智能超声波清洗器 (上海之信仪器有限公司),紫外可见分光光度计 (UV1700日本岛津)。提取用乙醇为分析纯 (北京化工厂),甲醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠均为分析纯。

加拿大蓬全株于 2009年采自吉林农业大学。对照品芦丁 (中国药品生物制品检定所)。

1.2 方法

1.2.1 超声提取工艺流程

将加拿大蓬全草干燥、粉碎加乙醇浸润,超声提取、抽滤、离心、定容,测定吸光度后,计算总黄酮类物质的提取率。

1.2.2 标准曲线

精密称取芦丁对照品 20 mg,加适量 95%乙醇溶解,定容于 100 mL容量瓶中。分别吸取上述芦丁标准液 0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0 mL于25 mL容量瓶中,分别加水至 12 mL,依次加入 5%NaNO2溶液 1.0 mL,摇匀,放置 6 min,10%Al(NO)31.0 mL,摇匀,放置 6 min,10%NaOH溶液 10.0 mL,最后加水定容,摇匀,放置 15 min后在510 nm处测定吸光度。回归方程为

1.2.3 单因素实验

1.2.3.1 乙醇浓度对超声提取效果的影响

精密称取加拿大蓬样品 1.000 g,分别加入30%、60%、90%的乙醇溶液 20 mL浸泡 60 min后,40℃下超声 30 min,测定提取液中吸光度值。

1.2.3.2 提取时间对超声提取效果的影响

精密称取加拿大蓬样品 1.000 g,加入 60%乙醇溶液 20 mL,浸泡 60 min后,40℃下分别超声提取 15 min、30 min、45 min,测定提取液中吸光度值。

1.2.3.3 不同料液比对提取效果的影响

精密称取加拿大蓬样品 1.000 g,加入 10倍、20倍、30倍量 60%乙醇溶液,浸泡 60 min后,在 40℃下超声提取 30 min,测定提取液中吸光度值。

1.2.3.4 超声功率对提取效果的影响

精密称取加拿大蓬样品 1.000 g,加入 60%乙醇 20 mL,浸泡 60 min后,40℃超声提取 30 min。超声功率分别为 40 kW、60 kW、80 kW,测定提取液中吸光度值。

1.2.4 正交试验

在单因素试验的基础上,确定乙醇浓度、超声时间、料液比、超声功率 4个因素进行正交试验 (见表1),以总黄酮得提取量为考察指标,确定加拿大蓬总黄酮的最佳工艺条件。

表1 正交因子水平表

2 结果与分析

2.1 单因素分析

2.1.1 乙醇对超声提取效果的影响

乙醇浓度为 30%,60%,90%时总黄酮得率分别为 23.48%,25.99%,12.58%。分析原因可能是部分黄酮类化合物是水溶性的,如果提取溶剂中水分含量太少,一些脂溶性物质的溶出增加,影响黄酮类化合物的浸出。

2.1.2 提取时间对超声提取效果的影响

提取时间为 15 min,30 min,45 min时,总黄酮得率分别为 13.03%,16.91%,15.66%。其原因可能是提取时间延长,导致细胞内大量不溶物及较多黏液质等混入提取液中,影响了黄酮类物质的溶出。

2.1.3 不同料液比对提取效果的影响

料液比为 1∶10,1∶20,1∶30时 ,总黄酮得率分别为 22.92%,27.94%,18.44%。可能原因是超声波的作用下,其中所含黄酮类物质已经基本提取完成,且其他杂质进入浸提液,使浸提液黏度增大,扩散速度变慢,导致黄酮类化合物不易溶出。

2.1.4 功率对超声提取效果的影响

超声功率为 40 kW,60 kW,80 kW时,总黄酮得率分别为 21.00%,25.25%,24.51%。这可能是由于随着功率增大,产生的热量使溶质扩散加快,当温度达到一定程度时,温度对传质效应的影响变小。

2.2 正交试验

正交试验和方差分析结果如表2和表3,结果表明乙醇浓度与提取时间对加拿大蓬总黄酮的提取效果有显著影响。超声功率对总黄酮的提取影响最小。从表2中可以看出提取加拿大蓬总黄酮的最佳工艺条件为 A2B3C3D3即料液比 1∶20,乙醇浓度60%,超声功率 60 kW,超声时间 45 min。采用上述最佳条件进行验证实验,结果加拿大蓬粉末中的总黄酮类物质得率达到 31.076 mg/g。

表2 加拿大蓬总黄酮物质的最佳提取条件正交试验结果分析

表3 正交试验方差分析表

3 讨 论

由正交试验结果显示,溶剂体积比和料液比对加拿大蓬总黄酮类物质成分提出量都有影响。采用超声波可以强化乙醇浸提法,达到省时、高效、节能的目的,此方法采用全物理过程,无任何污染,是一条理想的提取黄酮类物质的途径,具有广阔的应用前景。近年来,世界上掀起了植物药资源开发的热潮,植物药以其天然低毒的特点倍受青睐,而黄酮类化合物以其广谱的药理作用引人瞩目。化感作用作为植物生存的一种重要的生存机制,常通过不同的途径带到环境中,并且随环境的变化而变化。黄酮类物质作为化感物质之一, 在加拿大蓬中的含量变化,也许在其种群的蔓延与扩散中起作用的根本原因。本实验结果表明,加拿大蓬中含有较为丰富的黄酮类物质,因此加拿大蓬具有广泛开发和利用价值,值得综合利用,加强资源开发。也为进一步研究加拿大蓬化感作用提供理论基础,为进一步确定黄酮类物质是否为其主要化感作用物质奠定基础。

[1] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志:第 74卷[M].北京:科学出版社,1985:348-350.

[2] 万方浩,郑小波,郭建英.重要农林外来入侵特种的生物学与控制[M].北京:科学出版社,2005.

[3] 王虹扬,何春光,盛连喜.吉林省生物入侵的现状及对策[J].安全与环境学报,2004(10):60-63.

[4] 孙 仓,王志明,图力古尔,等.吉林省外来入侵生物的危害及防治对策[J].吉林农业大学学报,2007,29(4):384-388,405.

[5] 严铭铭,赵大庆,刘 威,等.小飞蓬总黄酮提取物及其制备方法和药物用途:中国,200910066486.8[P].2009-07-08.