牡丹种皮中芍药苷和丹皮酚的优化提取工艺

孟庆焕， 祖元刚， 王 化， 王洪政， 路 祺， 吴薇薇， 钟 晨， 段喜华*

(1.东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨 150040；2.黑龙江省科学院自然与生态研究所，黑龙江哈尔滨 150040)



牡丹种皮中芍药苷和丹皮酚的优化提取工艺

孟庆焕1， 祖元刚1， 王 化2， 王洪政1， 路 祺1， 吴薇薇1， 钟 晨1， 段喜华1*

(1.东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨 150040；2.黑龙江省科学院自然与生态研究所，黑龙江哈尔滨 150040)

[目的]采用乙醇匀浆法优选牡丹种皮中芍药苷和丹皮酚的最佳提取工艺。[方法]在单因素试验基础上采用L9(34)正交试验设计，考察了乙醇浓度、料液比、匀浆时间、提取次数对芍药苷和丹皮酚提取得率的影响，以确定最佳提取工艺参数条件。[结果]最佳工艺条件为乙醇浓度60%、料液比1∶20、匀浆时间4 min、提取1次。 [结论]采用乙醇匀浆正交试验法优化的提取工艺可以有效提高牡丹种皮中芍药苷和丹皮酚得率。

牡丹种皮；芍药苷；丹皮酚；匀浆法

牡丹是芍药科(Paeoniaeeae) 芍药属(Paeonia) 的落叶灌木，其根皮和花均具有重要的药用价值，花蕊和花瓣均能加工成食品。2011年，牡丹籽油被国家批准为新资源食品[1]，而牡丹种皮是牡丹籽油生产加工中的副产物。伴随牡丹籽油的生产，大量的种皮被作为废弃物扔掉，不仅影响环境卫生，且造成自然资源的极大浪费。在前期研究中发现，牡丹种皮中除了含有木犀草素等黄酮类化合物外，主要含有芍药苷和丹皮酚2种重要的药物成分[2-3]。芍药苷具有保护脑神经细胞和心肌、抗局灶性脑缺血、提高造血机能、肿瘤抑制、免疫调节等生物活性[4-5]。丹皮酚具有抗动脉硬化、抗心率失常、保护缺血组织、促进微循环、增强免疫力、抗癌、抑菌等作用[6-8]。因此，研究一种高效快速地从牡丹种皮中提取芍药苷和丹皮酚的提取工艺具有十分重要的意义。

目前对于芍药苷和丹皮酚的提取方法主要采用热回流萃取法、微波辅助法、超声波辅助法等，这些方法均有各自的优缺点[9-11]。但针对提取原料牡丹种皮的特性，若使用上述方法，存在一个共同缺点，即在种皮粉碎过程中会产生大量粉尘，严重影响操作人员的身体健康。因此笔者采用乙醇匀浆提取法，直接将物料置于匀浆机中，与提取溶剂在匀浆装置中混合匀浆，通过机械及溶液之间的力的剪切作用将物料撕碎，使物料破碎和有效成分的提取同步进行，达到种皮中目的活性物质被强化提取[12]。该试验旨在探求用乙醇匀浆法提取芍药苷和丹皮酚的最佳工艺条件，为牡丹种皮中芍药苷和丹皮酚的提取提供一种新的工艺方法。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料。牡丹的成熟干燥种子，经脱壳机去皮，收集种皮洗净后于60 ℃干燥箱烘干过夜，粉碎过40目筛备用。

1.1.2 试剂。芍药苷对照品(中国药品生物制品鉴定所，批号110736-201035)，丹皮酚对照品(中国药品生物制品鉴定所，批号110708-200205)，甲醇、乙腈为色谱纯，超纯水自制，其他试剂均为国产分析纯。

1.1.3 仪器。717型自动进样高效液相色谱仪，包括1525二元泵和2487型紫外光检测器(美国WATERS公司)； Mill-Q去离子水制备系统(美国Millipore公司)；美国迪马色谱柱(4.6mmx 250mm 5um)；3K-30 超速离心机(美国Sigma公司)；BS124S 电子天平(北京SartoriouS 仪器系统有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 提取方法。准确称量5.00 g牡丹种皮，按一定料液比加入一定浓度的乙醇溶液，混合均匀后，匀浆一定时间，提取一定次数。所得牡丹种皮提取液，置入1.5 ml离心管，10 000 r/min离心10 min，检测芍药苷和丹皮酚得率。

1.2.2 乙醇提取工艺单因素试验。

1.2.2.1 乙醇提取溶剂浓度的筛选。准确称取5.00 g牡丹种皮，按料液比1∶10加入乙醇溶液，混合均匀后，匀浆3 min提取一次的条件下，分别用30%、50%、60%、70%、80%和95%乙醇溶液提取牡丹种皮中芍药苷和丹皮酚，比较得率差异，探讨乙醇浓度对得率的影响。

1.2.2.2 料液比的筛选。准确称取5.00 g牡丹种皮，加入体积分数为60%的乙醇溶液，匀浆，混合均匀后，匀浆3 min提取一次的条件下，按料液比为1∶6、1∶8、1∶10、1∶12、1∶15和1∶20，提取牡丹种皮中芍药苷和丹皮酚，比较得率的差异，探讨牡丹种皮样品与乙醇溶液的料液比对得率的影响。

1.2.2.3 匀浆时间的筛选。准确称取5.00 g牡丹种皮，按料液比1∶15加入60%乙醇溶液，匀浆一次，提取时间分别为1、2、3、4、6和8 min，提取牡丹种皮中芍药苷和丹皮酚，比较得率，探讨匀浆时间对得率的影响。

1.2.2.4 提取次数的筛选。准确称取5.00 g牡丹种皮，按料液比1∶15加入乙醇溶液，混合均匀后，匀浆4 min，用体积分数为60%的乙醇溶液提取牡丹种皮中芍药苷和丹皮酚，提取次数分别设为1、2、3和4次，比较得率差异，探讨匀浆提取次数对牡丹种皮中芍药苷和丹皮酚得率的影响。

1.2.3 正交试验。按照单因素试验结果，为了筛选出芍药苷和丹皮酚的最佳提取工艺路线，笔者对乙醇匀浆提取法进行正交试验。以芍药苷和丹皮酚的得率为考察指标，选取乙醇浓度、料液比、匀浆时间、提取次数作为考查因素，各取3个有意义的水平，选用L9(34)正交试验法，确定最佳提取工艺，正交试验因素与水平设计如表1所示。

表1 正交试验因素水平设计

1.2.4 HPLC测定芍药苷和丹皮酚得率。1.2.4.1 HPLC测定条件。色谱柱为Diamonsil C18(250 mm×4.6 mm，5 μm),流速1 ml/min，进样量10 μl。芍药苷流动相为乙腈∶水(0.1%磷酸)= 20∶80(V/V)；丹皮酚流动相为甲醇∶水= 45∶55(V/V)；柱温25 ℃;检测波长分别为芍药苷230 nm、丹皮酚274 nm。芍药苷和丹皮酚的色谱图如图1～2所示。

1.2.4.2 标准曲线的制作。准确称取芍药苷和丹皮酚对照品10 mg，用甲醇定容至10 ml，使之成为浓度1 mg/ml的标准储备液，再依次稀释成0.5、0.25、0.125、0.062 5、0.031 25 mg/ml不同浓度的标准溶液待测。每样重复3次，峰面积取平均值，以标准品浓度为横坐标、峰面积为纵坐标绘制标准曲线，得芍药苷对照品回归方程y=12 480 938.58x+93 395.68(R2=0.999)、丹皮酚对照品回归方程y=63 760 616.58x-740 656.13(R2=0.999)，表明芍药苷和丹皮酚在0.03 125～0.5 mg/ml浓度范围内与峰面积有良好的线性关系。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 乙醇浓度对芍药苷和丹皮酚得率的影响。从不同浓度的乙醇对芍药苷和丹皮酚提取效果(图3)可看出，随着乙醇浓度的增加，芍药苷和丹皮酚得率逐渐升高，当乙醇浓度达60%时，芍药苷和丹皮酚的得率最高；之后随着乙醇浓度继续增加，芍药苷和丹皮酚的得率呈下降趋势。这种现象可以解释为加入水对物料起着溶胀作用，该作用可以加大物料与溶剂的接触面积，使提取更加充分；相反，当乙醇体积分数过大时提取溶剂中水含量过小，则使物料溶胀不充分，从而导致活性物质的提取得率降低。以芍药苷和丹皮酚2种活性成分的得率为检验指标，60%乙醇溶液是最佳提取溶剂。

2.1.2 料液比对芍药苷和丹皮酚得率的影响。由图4可见，芍药苷和丹皮酚的得率随着料液比的增加呈线性增加趋势，在料液比为1∶20时芍药苷和丹皮酚得率最高；在料液比为1∶10之后，随着料液比增加，芍药苷的得率增长率较慢，而丹皮酚得率在料液比为1∶15之后增长较慢。在一定范围内，料液比的增长可以使物料提取更加充分，但料液比达到一定时，提取已经较充分，再增大料液比也不会使活性物质提取得率增大，相反，还造成了没有必要的浪费。综合考虑2种物质的得率和规模生产中节约溶剂等问题，选择1∶15作为最佳料液比。

2.1.3 匀浆时间对芍药苷和丹皮酚得率的影响。由图5可见，随着匀浆时间的延长，芍药苷和丹皮酚得率呈现先增加后降低趋势。芍药苷在匀浆4 min时得率最高，丹皮酚在匀浆6 min时得率最高，之后呈下降趋势。匀浆时间的长短决定着能源消耗的高低和生产成本的价格，对生产周期也有决定性的影响，是生产工艺过程中一个十分重要的影响因素。综合考虑芍药苷和丹皮酚的得率和能源消耗的关系，选择匀浆时间4 min为最佳。

2.1.4 提取次数对芍药苷和丹皮酚得率的影响。从图6可看出，随着提取次数的增加，芍药苷和丹皮酚得率均呈现先增加后降低的趋势，且趋势比较一致；均是在提取3次时芍药苷和丹皮酚的得率最高，之后呈现明显下降趋势。芍药苷和丹皮酚在提取3次后得率呈下降趋势，可能是由于随着提取次数的增加，匀浆机器刀片会产生热量，导致芍药苷和丹皮酚的降解和挥发[13-14]。

2.2 正交试验 在单因素试验的基础上，按照尽量减少试验次数和寻求设计最优的原则，选择乙醇浓度、料液比、匀浆时间和提取次数作为因素，每个因素各取有意义的3个水平。从正交试验结果(表2)中的极差分析可以看出，各因素对芍药苷得率影响的主次顺序为乙醇浓度>料液比>匀浆时间>提取次数，各因素对丹皮酚得率影响的主次顺序为乙醇浓度>料液比>提取次数>匀浆时间。由芍药苷和丹皮酚的K值可以分析得到提取工艺的最佳组合分别为A2B3C2D1和A2B3C2D3，即乙醇浓度60%、料液比1∶20、匀浆时间为4 min，芍药苷最佳条件是提取1次，而丹皮酚是提取3次。在提取次数上芍药苷和丹皮酚条件不一致，因芍药苷的产品市场价值高于丹皮酚，且从节约能源角度分析，选择提取次数为1次。

表2 正交试验L9(34)结果

2.3 验证试验 根据单因素试验和正交试验确定了最佳工艺条件为乙醇浓度60%、料液比1∶20、匀浆时间4 min、提取1次。在最佳条件下提取，重复试验3次取平均值，牡丹种皮中芍药苷和丹皮酚的得率分别为2.539 和0.207 mg/g，表明该工艺条件可以有效提高芍药苷和丹皮酚的得率。

3 结论

该试验是用乙醇匀浆法提取牡丹种皮中的芍药苷和丹皮酚，此方法提取的芍药苷和丹皮酚得率主要受乙醇浓度、料液比、匀浆时间和提取次数的影响。经过单因素和正交试验结果表明，最佳提取条件为乙醇浓度60%、料液比1∶20、匀浆时间4 min、提取1次。与回流提取法、微波提取法和超声提取法相比较而言，此方法提取时间短、提取效率高，且对环境污染低。因此，乙醇匀浆提取法是一种快速、有效的提取牡丹种皮中芍药苷和丹皮酚的方法。

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Optimization of Extraction Process for Paeoniflorin and Paeonol from Peony Episperm

MENG Qing-huan1,ZU Yuan-gang1,WANG Hua2,DUAN Xi-hua1*et al

(1.Key Laboratory of Forest Plant Ecology of Northeast Forestry University,Ministry of Education,Harbin,Heilongjiang 150040; 2.Institute of Nature and Ecology,Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin,Heilongjiang 150040)

[Objective] This article was aimed to study the optimum ethanol homogenization extraction process of paeoniflorin and paeonol from peony episperm.[Method] On the basis of the single factor test,in order to obtain the optimal technology conditions of extraction rate of paeoniflorin and paeonol,L9(34) orthogonal experimental design was done and analyzed on ethanol concentration,solid-liquid ratio,homogenizing time and extraction time.[Result] The test showed the optional extraction technology conditions were as follows: ethanol concentration was 60%,solid-liquid ratio was 1∶20,homogenizing time was 4 min and extracted 1 times.[Conclusion] The optimal extractive process by orthogonal test can improve efficiently paeoniflorin and paeonol from peony episperm.

Peony episperm; Paeoniflorin; Paeonol; Homogenization

中央高校基本科研业务费专项资金项目(DL13BA04)；国家发改委公益性行业科研专项(201404701)。

孟庆焕(1979- )，女，黑龙江哈尔滨人，工程师，博士，从事植物学研究。 *通讯作者，教授，硕士，硕士生导师，从事植物学方面研究。

2015-04-27

S 567.1+5

A

0517-6611(2015)17-068-04