荠菜中总生物碱提取工艺研究

刘春风

(江苏绿源工程设计研究有限公司,江苏 连云港 222000)

荠菜(Capsellabursa-pastoris)，别名野荠、野菜、地菜、护心草、鸡冠菜，为十字花科植物，生长于田野、路边及庭院[1]。由于荠菜含有黄酮类化合物、生物碱和十几种氨基酸等成分，在心脑血管疾病的防治、止血等方面具有较多的应用[2]，但是除国外将其加工成止血剂外，并没有对其成分进行分离提取的研究。而生物碱大多数具有明显的生物活性，且往往是许多药用植物的有效成份，按其药用作用分类主要有如下几个方面[3]： 1)抗肿瘤作用；2)作用于神经系统；3)作用于心血管系统；4)抗菌作用。因此，本研究旨在对荠菜中生物碱进行提取的研究，为荠菜的开发利用提供依据。

1　试验部分

1.1　仪器与试剂

BS 210S型电子天平；SHZ-D(Ⅲ)型循环水式真空泵；ZFQ 85A型旋转蒸发器；PHS-3C型酸度计；KMD型电热套；索氏提取器等仪器。

乙醇；三氯甲烷；乙醚；甲醇；盐酸；氨水；蒸馏水；碘-碘化钾；碘化铋钾试剂；磷钼酸试剂。以上试剂均为分析纯。

1.2　试验流程

试验流程如图1所示。

图1　试验流程图Fig.1　Flowsheet of experiment

1)原料预处理。将新鲜的荠菜去掉黄叶、根，洗净阴干，然后粉碎成粉末状作原料备用。

2)提取过程。称取20 g荠菜粉末用滤纸包好，置索氏提取器中，加入乙醇后加热回流数小时，将乙醇提取液在旋转蒸发器上蒸发，把提取的胶状物倒入烧杯中用蒸馏水稀释，加入稀盐酸调节pH值在2～3之间，搅拌均匀，过滤。滤液再加10% 氨水调节pH值在8～9之间，用氯仿萃取2次，收集氯仿层，用旋转蒸发仪蒸发回收氯仿，残留物为粗生物碱。

3)生物碱提纯。把生物碱粗品倒入烧杯中，用蒸馏水稀释，并且用稀盐酸调节pH值在2～3之间，用乙醚(除色素)萃取2次，弃掉乙醚层。在水层中加入氨水调节pH值在9～10之间，再用氯仿萃取2次，合并氯仿层，用旋转蒸发仪蒸发回收氯仿，残余物即为较纯生物碱。

4)总生物碱提取率计算方法。把已提纯的生物碱置于烘箱中，恒温60 ℃直至恒重，然后以该恒重重量除以原料荠菜粉的重量(20 g)，再乘以100%，即可得到荠菜总生物碱的提取率。

1.3　生物碱的定性检测

生物碱的鉴定方法较多，本试验采用比较常见的碘-碘化钾、碘化铋钾、磷钼酸试剂对所得荠菜总生物碱进行定性检测。具体方法如下：1)把制取的生物碱溶于稀酸水中，并取出3份放入烧杯中。2)向烧杯中分别加入沉淀试剂。3)仔细观察沉淀反应的现象。通过观察试验现象即可鉴别产物是否是生物碱。如果3种沉淀试剂测定显阳性，即加碘-碘化钾试剂，生物碱的酸水溶液显红棕色无定形沉淀；加碘化铋钾试剂生物碱的酸水溶液显黄至橘红色无定形沉淀；加磷钼酸试剂时，生物碱的酸水溶液显白色或黄褐色无定形沉淀，就可以证明所得到产品为生物碱。

2　结果与讨论

2.1　单因素试验

2.1.1提取时间对生物碱提取率的影响

用80%(质量分数，下同)的乙醇，用量为220 mL的情况下，考查不同的提取时间对荠菜总生物碱提取率的影响，从而确定适宜的提取时间，为正交试验提供依据。选用时间为10、9、8、7和6 h，计算其提取率，然后绘制提取时间与提取率的关系如图2所示。

图2　生物碱的提取率与时间的关系Fig.2　Relationship of alkaloids yield with extraction time

由图2可以看出：生物碱的提取率随提取时间的增长而变大，当时间达到9 h时，再继续延长提取时间生物碱的提取率变化不大。所以通过该单因素试验可以确定正交试验考查的提取时间水平范围在9 h附近。

2.1.2提取剂用量对生物碱提取率的影响

选用80%的乙醇提取荠菜粉9 h，考查不同用量提取剂对荠菜总生物碱提取率的影响，从而确定最适宜提取剂用量，为正交试验提供依据。选用溶剂量为220、210、200、190和180 mL，计算其提取率，然后绘制提取剂用量与提取率的关系图，如图3所示。

图3　生物碱的提取率与提取剂用量的关系Fig.3　Relationship of yield of alkaloids with the volume of extraction solvent

由图3可以明显的看出生物碱的提取率是随着提取剂用量的增加而增加的，在溶剂量为210 mL的时候生物碱的提取率很高。所以通过该单因素试验可以确定正交试验中提取剂用量的考察水平范围是210 mL左右。

2.1.3提取剂浓度对生物碱提取率的影响

提取时间为9 h、提取剂用量为210 mL，考查提取浓度对荠菜总生物碱提取率的影响，从而确定适宜的提取剂浓度，为正交试验提供依据。选取提取剂浓度为100%、90%、80%、70%和60%(质量分数，下同)，计算其生物碱的提取率，然后绘制提取剂浓度与提取率的关系图，如图4所示。

图4　生物碱的提取率与提取剂浓度的关系Fig.4　Relationship of yield of alkaloids with the concentration of extraction solvent

从图4可以看出，生物碱的提取效率并不是随提取剂浓度的增大而一直增大，当提取剂浓度在90%时，提取效率最高。所以通过该单因素试验可以确定正交试验考查的提取剂浓度的水平范围在90%附近。

2.2　正交试验

经过单因素试验考查了提取时间、提取剂用量和提取剂浓度3个因素对荠菜总生物碱提取率的影响试验，可知当提取剂用量为210 mL，提取剂浓度为90%，对20 g荠菜粉提取9 h时，提取效率是很高的。因此，在上述单因素试验的基础上，以这些数据为中心，确定了正交试验设计所要考察的各因素水平，具体见表1。正交试验结果与分析见表2。

表1　正交试验的因素和水平Table 1　Factors and levels of orthogonal experiment

由表2可知，在试验范围内，按照极差R的大小可知各因素对荠菜总生物碱提取率影响的主次顺序为：A提取时间>B提取剂用量>C提取剂浓度。也就是提取时间对荠菜总生物碱提取率的影响最显著，而提取剂浓度对提取率的影响较小。因此，通过正交试验可以优选出荠菜总生物碱的最适宜提取工艺条件是A2B2C2,即称取20 g荠菜粉，用200 mL 90%的乙醇经索氏提取器提取9 h。在此条件下，荠菜总生物碱提取率为0.047%。

表2　正交试验结果与分析Table 2　Results and analysis of orthogonal experiment

3　结论

研究索氏提取法提取荠菜总生物碱的工艺条件，通过单因素和正交试验设计考查了提取时间、提取剂用量和提取剂浓度对生物碱提取率的影响，得到了提取荠菜总生物碱的最适宜工艺条件：90%的乙醇200 mL提取20 g荠菜粉9 h，提取率为0.047%。最后，用碘-碘化钾、碘化铋钾、磷钼酸试剂对所得荠菜总生物碱进行定性检测，试验结果均呈现阳性，说明该法提取的产物是目标产物生物碱，为荠菜的开发利用提供了一定的理论基础。

参考文献：

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