加压提取地榆根中黄酮成分的研究

于慧荣，赵文英，朱兆友

青岛科技大学化工学院，青岛266042

加压提取地榆根中黄酮成分的研究

于慧荣，赵文英*，朱兆友

青岛科技大学化工学院，青岛266042

研究加压提取地榆中黄酮的最佳提取工艺。探讨了乙醇浓度、料液比、粒径、提取压力、提取温度和提取时间6个因素对黄酮得率的影响，并通过正交试验优化，确定了加压提取地榆中黄酮的最佳条件。结果表明加压提取地榆中黄酮的最佳提取条件:浸提温度120℃，料液比为1∶20，提取溶剂为60%的乙醇，浸提时间为30 min，浸提压力为5 kg/cm2，粒径为40目，在该条件下黄酮提取率可达17.35%。与回流提取法相比，加压浸提法可显著提高浸提率。

地榆根;黄酮;加压提取

地榆是一种常用中药，在我国分布广泛。其根有凉血止血，解毒敛疮之功效，临床上可用于便血、痔疮、血痢、崩漏、水火烫伤及痈肿疮毒的治疗［1］。地榆根中含鞣质、皂苷和黄酮类化合物。其中黄酮类化合物含量丰富，且有抗氧化、抗肿瘤、治疗心脑血管疾病等生物活性。所以从地榆中提取黄酮有着极大的现实意义。黄酮一般易溶于水、乙醇、甲醇等极性溶剂中，所以传统的黄酮提取方法主要有煎煮法、回流提取法等。但这些方法的提取率低，耗时长，不符合中药现代化发展的要求。

加压溶剂提取技术是近年来发展起来的一个新的提取技术，并已广泛地应用于环境、食品、药物分析等诸多领域。在中药提取过程中，加压提取是使系统处于较高的压力条件下，使药材内部的细胞壁被破坏从而加速溶剂的扩散，提高浸出速度和浸出率［2］。许多技术人员的研究证明［3，4］，加压提取技术能有效地用于大多数中药材的提取，是有着广泛发展前途的新工艺。本实验采用加压提取技术来提取地榆中的黄酮成分，并将此方法与回流提取法进行比较。

1 实验材料与方法

1.1 原料、仪器与药品

高速万能粉碎机(天津泰斯特仪器有限公司)，UV762紫外/可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)，TDLSO-2B台式离心机(上海安亭科学仪器厂)，加压提取器(自制)。地榆(安国市中药饮片厂)，芦丁标准品(中国药品生物制品检定所)

1.2 标准曲线的绘制

称取120℃干燥恒量的无水芦丁20 mg，置于100 mL容量瓶中，加适量的60%乙醇，置水浴上微热使之溶解，放冷后用60%乙醇稀释至刻度并摇匀，即为0.2 g/L的芦丁标准溶液。精确量取标准溶液1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 mL分别置于10 mL具塞试管中，各加入30%乙醇使之为5 mL，各加入5%的NaNO20.3 mL，摇匀，放置6 min后加入10%的Al(NO3)30.3 mL，摇匀，放置6 min，再加入1 mol/L NaOH溶液4 mL，分别用水稀释至10 mL，摇匀，放置15 min，以试剂空白为参比，于510 nm处测定吸光度。用最小二乘法作线性回归，得吸光度A与芦丁质量浓度ρ(g/L)的回归方程为:A=9.9943ρ +0.0103，R2=0.9997。

1.3 黄酮含量测定

将提取液过滤，弃去初滤液，用移液管精密量取续滤液1.0 mL至25 mL容量瓶中，用60%乙醇定容，摇匀。用移液管精密量取该液5.0 mL于10 mL容量瓶中，加入5%NaNO20.3 mL，摇匀，放置6 min后各加入10%Al(NO3)30.3 mL，摇匀，放置6 min后各加入1 mol/L NaOH溶液4 mL。分别用蒸馏水稀释至10 mL，摇匀，放置15 min。以空白试剂为参比，按分光光度法于510 nm处测定其吸光度A值，计算黄酮浓度。

黄酮得率=提取黄酮质量/地榆样品质量×100%

1.4 加压浸提条件的选择

1.4.1 粒径对加压提取的影响

取地榆药材10 g，以水作溶剂，在料液比1∶40，压力2 kg/cm2，温度80℃，提取时间20 min的情况下，将药材分别粉碎为粒径30目、40目、60目进行实验。

1.4.2 提取时间对加压提取的影响

取地榆药材10 g，以水作溶剂，在料液比1∶40，压力2 kg/cm2，温度80℃，粒径40目的情况，分别提取10、20、30、40、50 min。

1.4.3 料液比对加压提取的影响

取粒径为40目的地榆10 g，提取温度80℃、压力2 kg/cm2、时间20 min，分别按10、15、20和30倍地榆的质量加水进行提取。

1.4.4 提取压力对加压提取的影响

取地榆药材10 g，以水作溶剂，在料液比1∶40，粒径40目，温度80℃，提取时间20 min的情况下，压力分别为1、2、3、4、5 kg/cm2进行实验。

1.4.5 温度对加压提取的影响

称取10 g粒径40目地榆，以水作溶剂，提取料液比1∶40、压力4 kg/cm2、时间20 min，在温度为90、100、110、120、130℃下分别进行试验。

1.4.6 乙醇浓度对加压提取的影响

称取10 g粒径为40目的地榆，在压力为2 kg/ cm2、温度为80℃、提取时间为20 min、料液比为1∶40的情况下用不同浓度的乙醇分别提取，测定提取率。提取液乙醇浓度分别为30%、40%、60%、80%。

1.5 加压浸提法与回流提取法的对比

加压浸提法:称取20 g粒径为40目的地榆于提取器中，加入400 mL 60%的乙醇，在提取料液比1∶20、温度120℃、时间30 min，压力5 kg/cm2，的条件下试验。

回流提取法:称取20 g粒径为40目的地榆于提取器中，加入400 mL 60%的乙醇，在保持微沸的条件下分别回流提取30、60、120、180 min，测定提取率。

2 结果与分析

2.1 粒径对加压提取的影响

从图1可以看出，黄酮的提取率先随粒径的减小而提高。这是因为随着粒径减小其比表面积越大，药材与溶剂的接触面积越大，提取率越高。但在加压条件下药材粉碎的过细容易使药材过度聚集不能充分接触溶剂，从而提取率下降。可看出粒径在40目左右提取率最高。

图1 粒径对地榆黄酮提取的影响Fig.1 The influence of diameter on the yield

2.2 浸提时间对加压提取的影响

一般来说，增加提取时间有利于有效成分从样品基质扩散到提取溶剂中。但当提取率达到一定值后，浸提时间的延长并不能提高提取率，反而随着提取时间的延长，提取率开始下降，这可能是由于提取时引起的热量积聚导致提取液中有效成分结构的变化及其活性破坏。另外，提取时间过长，植物中的淀粉、蛋白质等成分溶胀，也会影响有效成分溶出。因此，根据图2提取时间选择30 min左右为宜。

图2 浸提时间对地榆黄酮提取的影响Fig.2 The influence of extraction time on the yield

2.3 料液比对提取率的影响

从图3可以看出，黄酮的提取率随着溶剂倍量的增加而提高。因为随着体系中溶剂量的增加，降低了萃取物的浓度，提高了黄酮成分在细胞内外的浓度差，从而提高了提取率。但当溶剂倍量继续增大时，黄酮提取率稍微有所下降，可能是地榆中鞣质和蛋白质等物质析出，阻碍了黄酮化合物的析出，提取率下降。从图可看出当溶剂倍量为20～30倍时，黄酮的提取率较大。

2.4 浸提压力对加压提取的影响

加压溶剂提取技术通过施加一定压力，可以保证提取溶剂在高于其沸点的温度下仍能维持液体状态。同时，升高压力还可以增加溶剂对基质的穿透能力。基质中若含有水分，在常压下易形成水膜将待提取物包裹，而阻止有机溶剂与待提取物接触。但加压溶剂提取技术的高压环境使得溶剂较易进入水膜完成提取。

由图4可以看出，黄酮的提取率随着浸提压力的增大而提高，这是因为地榆质地坚实、致密性强，溶剂较难浸润，施加一定的压力，可加速药材的浸润过程，使药材的毛细孔内更快地充满液体溶剂，从而提高黄酮的浸出速度和提取率。

2.5 温度对提取率的影响

从图5可以看出，在所选取的提取温度范围内，随着提取温度的升高，黄酮提取率不断增加。首先，升高温度可增加溶剂的溶解性能，在一定范围内，温度越高，黄酮在溶剂中的溶解度越大;其次，升高温度可以加快分子扩散的速度，从而加快整个提取过程的质量转移;另外，温度的改变还可以影响表面平衡，加压溶剂提取过程所提供的热能可以提供解吸附过程所需要的活化能，同时，溶剂的黏度和表面张力会因温度的升高而降低。溶剂的黏度和表面张力越低，其渗透性越好，润湿基质的能力就越强。但由于条件限制，本实验只能做到130℃。

图5 温度对地榆黄酮提取的影响Fig.5 The influence of temperature on the yield

2.6 乙醇浓度对提取率的影响

天然黄酮类化合物多以苷类形式存在，组成黄酮苷的糖类包括单糖、双糖、三糖和酰化糖。糖链越长黄酮的水溶性越大。由图6可见开始提取率随乙醇浓度的增大而增大。乙醇浓度再增大提取率反而下降，是因为提取液的极性降低，根据相似相溶原理，黄酮中一些极性较大的苷类的溶解度降低，总提取率降低。

图6 乙醇浓度对地榆黄酮提取率的影响Fig.6 The influence of the concentration of ethanol on the yield

2.7 正交试验

在上述单因素试验的基础上，固定压力为5 kg/ cm2，粒径为40目，选定4因素3水平作正交试验，因素水平见表1，试验结果见表2。正交试验极差分析显示，影响地榆黄酮提取率的诸因数的主次关系依次是提取温度(D)、固液比(B)、提取时间(C)及乙醇浓度(A)。从表2可以直观地辨别各因素的最佳组合为A2B2C3D4。

表1 提取工艺正交试验因素表Table 1 Factors and levels of extraction technique

表2 L9(43)提取工艺条件正交试验结果Table 2 L9(43)Results of orthogonal test of extraction technique

正交试验得出最佳提取条件为:提取液为60%乙醇，料液比为1∶20，提取时间为30 min，温度为120℃。

在最佳提取条件下进行三组验证试验，地榆黄酮提取率为17.35%，高于正交试验的提取率，表明正交实验得出的是最佳提取条件。

2.8 加压浸提法与回流提取法的对比

由图7可知，加压浸提法与回流提取法相比，耗时少，黄酮的提取率高，这是因为施加一定的压力可使某些原料组织的某些细胞壁被破坏，有利于溶剂的扩散，加速药材的浸润过程，使药材的毛细孔内更快地充满液体溶剂。同时溶剂对基质的穿透能力增加，这有利于黄酮的溶出，从而提高了黄酮的浸出速度和提取率。

图7 两种浸提方法提取地榆黄酮的效果比较Fig.7 Comparison of the yield extracted by the two methods

3 结论

本文通过单因素实验考查了提取液浓度、料液比、温度、压力、时间、粒径六个因素对地榆黄酮提取率的影响，并在此基础上对提取工艺条件进行了优化。实验结果表明，当温度为120℃，料液比为1∶20，乙醇浓度为60%，时间为30 min，粒径为40目，压力为5 kg/cm2时，为其最佳提取工艺，黄酮得率达到17.35%。同样条件下，比回流提取法提取3 h的得率略高。加压溶剂提取技术是一种较为理想的提取方法，因为提取时间短，提取效率高，并且多以水、醇为提取溶剂，符合中药发展的绿色、环保的理念。随着中药热在全球的兴起以及对加压提取技术研究的深入，相信这项技术将在中药的浸提中有着广阔的应用前景。

1 Jiangsu New Medical College(江苏新医学院编).Dictionary of Chinese Materia Mediaca(中药大词典(上册)).Shanghai:Shanghai scientific＆Technical Publishers，2001.1071-1072.

2 Li P(李鹏)，Li SP(李绍平)，Fu CM，et al.Pressurized solvent extraction in quality control of Chinese herb.China J Chin Mater Med(中国中药杂志)，2004，29:723-726.

3 Wan JB(万建波)，Xu C(徐辰)，Li SP，et al.Studies on the pressurized solvent extraction of isoflavonoids from Pueraria Lobata.Chin J Anal Chem(分析化学)，2005，33:1435-1438.

4 Anekpankul T，Goto M，Sasaki M，et al.Extraction of anticancer damnacanthal from roots of Morinda citrifolia by subcritical water.Sep Purif Technol，2007，55:343-349.

Extraction of Total Flavonoids from Sanguisorba officinalis Root by Pressurized Liquid Extraction

YU Hui-rong，ZHAO Wen-ying*，ZHU Zhao-you
College of Chemical Engineering，Qingdao University of Science and Technology，Qingdao 266042，China

The extraction process of flavonoids from Sanguisorba officinalis root using pressurized liquid extraction (PLE)was studied and compared with reflux extraction.Significant parameters affecting PLE procedure such as the concentration of ethanol，solid-liquid ratio，temperature，pressure，time，and material size were discussed and optimized by the orthogonal test.The results showed that the optimized conditions were as follows:the extraction solvent 60%ethanol water solution，the material size 40 mesh，ratio of mass of raw material to volume of extraction solvent 1:20，extraction temperature 120℃，extraction 30 min under 5.0 kg/cm2of pressure.The recovery of extraction could reach 17.35%.Comparing with reflux extraction，PLE can obviously increase the recovery of extraction.

Sanguisorba officinalis root;Flavonoids;pressurized liquid extraction

1001-6880(2011)03-0449-04

2009-09-15 接受日期:2010-07-09

青岛科技大学科研启动基金资助(qust20071217);山东省中青年科学家科研奖励基金(BS2009SW033)

*通讯作者 E-mail:wyzhao0059@yahoo.com.cn

R284.2

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