双水相萃取法分离栀子藏红花素

刘凤英 ， 邓爱华 ，陈 婕 ，王 云 ，刘亚菲

（1. 湖南文理学院 地理科学与旅游学院，湖南 常德 415000；2. 湖南文理学院 生命与环境科学学院，湖南 常德 415000）

藏红花素是珍稀名贵药材藏红花的主要药效成分，具有治疗糖尿病、抗癌抗肿瘤和心血管疾病等作用[1-2]。藏红花产量少，而栀子作为藏红花素的提取原料成了人们研究的热点。藏红花素的提取方法主要有水提法和有机溶剂萃取法，然后通过大孔树脂法精制，该方法存在提取效率低的问题[3]。双水相萃取法依据物质在两相间的选择性分配，兼具萃取和杂的作用，广泛用于萃取黄酮类和多酚类等[4]。探索乙醇 - 硫酸铵双水相体系萃取栀子中藏红花素的工艺参数，为栀子综合利用提供了技术参考。

1 材料与仪器

1.1 材料与试剂

栀子，澧县扶农中药材农民专业合作社提供；藏红花素 -Ⅰ标准品 （HPLC≥98%，批号2 01910 14）， 北京康普有限公司提供；乙醇、硫酸铵、盐酸、氢氧化钠、氯化钠，均为分析纯，国药集团化学试剂公司提供。

1.2 仪器与设备

KQ5200E 型超声波清洗器，昆山市超声波仪器有限公司产品；HJ-6 型磁力加热搅拌器，金坛石城东新瑞仪器厂产品；EL104 型电子天平，梅特勒 -托利多仪器 （上海） 有限公司产品；Agress1100 型高效液相色谱仪，大连依利特分析仪器有限公司产品。

2 试验方法

2.1 藏红花素标准曲线绘制

配制 200 mg/L 的藏红花素母液，分别取母液2.50，3.75，5.00，5.25，6.50 mL 置于 25 mL 的容量瓶中，加入 60%的乙醇溶液定容，配成 20，30，40，50，60 mg/L 的藏红花素溶液。高效液相色谱法测试条件为 ODS2 色谱柱 （4.6 mm×200 mm，5 μm）；流动相为甲醇∶水 （1∶1），检测波长 440 nm，流速1 mL/min，柱温 30 ℃，进样量 20 μL。以藏红花素的质量浓度 （mg/L） 为自变量，峰面积为因变量绘制回归 曲 线 ， 得 到 藏 红 花 素 的 标 准 线 为 ：Y=106.24X+789.74，R2=0.995。

2.2 栀子果粗提物的制备

准确称取 10.0 g 已脱脂粉碎的栀子果粉末，以1∶10 （g∶mL） 的料液比加入 60%乙醇，50 ℃下超声 15 min，抽滤，以转速 7 000 r/min 离心 15 min 去除沉淀，溶液冻干后用于双水相萃取。

2.3 单因素试验

按照试验设定配比依次加入无水乙醇、硫酸铵、粗提物、蒸馏水于烧杯中，充分振荡溶解，调节体系 pH 值，转入分液漏斗中，静置达到相分离，藏红花素富集于上相，测定相比R和藏红花素的含量，计算分配系数K、萃取率Y。设置中间条件为乙醇质量分数 23%，硫酸铵质量分数 24% ，料液比 5%，pH 值 7.0，NaCl 质量分数 0%，萃取时间 10 min，萃取温度 20 ℃，固定其他 6 个，单因素试验考查其中一个变量对藏红花素萃取率的影响。

2.4 数据分析

试验结果分别采用 Excel 和 Design Expert 8.0 进行分析，所有试验均重复 3 次，取平均值。

3 结果与分析

3.1 乙醇体积分数对栀子藏红花素萃取率的影响

乙醇体积分数对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响见图 1。

图1 乙醇体积分数对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响

由图 1 可知，随着乙醇体积分数的增加，藏红花素萃取率和分配系数呈现先增加再减少趋势。乙醇体积分数的增加，增加体系分相能力的作用[5]，上相吸引水分子能力增加，相比减小，上相乙醇体积分数增加使得藏红花素在上相的溶解度增大，使得分配系数增大，从而萃取率达到最大；但乙醇体积分数过大，乙醇对水分子的吸引能力进一步增加，使得下相硫酸铵过饱和析出，体系对藏红花素的萃取效果降低，25%较为合适。

3.2 硫酸铵质量分数对栀子藏红花素萃取率的影响

硫酸铵质量分数对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响见图 2。

图2 硫酸铵质量分数对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响

由图 2 可知，萃取率和分配系数随着硫酸铵质量分数的增加先增加后减少，在质量分数为 24%时获得最大值。这是由于随着硫酸铵的质量分数的增加，下相中吸引水分子能力增强，使得下相与上相的相比增大，体系的分相能力也会增加[6]；大于 24%时，下相中硫酸铵会过饱和析出，导致萃取率略有下降，与文献报道的一致。硫酸铵质量分数为 24%较 为 合 适，该 条 件 下 分 配 系 数 为 7.89， 萃 取 率 为92.8%。

3.3 料液比对栀子藏红花素萃取率的影响

料液比对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响见图 3。

图3 料液比对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响

由图 3 可知，随着料液比的增大，萃取率和分配系数减少，与郝红英等人[7]试验结果一致。料液比在 4%～9%时，萃取率和分配系数出现一个平衡值，选取料液比为 9%较为适宜。

3.4 pH 值对栀子藏红花素萃取率的影响

pH 值对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响见图 4。

图4 pH 值对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响

由图 4 可知，随着 pH 值的增大，萃取率和分配系 数 先 增 加 后 减 少 ， 萃 取 率 在 pH 值 8 时 达 到91.66%，参考张喜峰等人[8]对葡萄籽总黄酮的研究，推测 pH 的改变可能会同时改变藏红花素的电荷性质和分子状态，选取 pH 值为 8 较为合适。

3.5 氯化钠质量分数对栀子藏红花素萃取率的影响

氯化钠质量分数对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响见图 5。

图 5 氯化钠质量分数对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响

由图 5 可知，随着氯化钠质量分数的增加，萃取率和分配系数均先增加后减少。Na+和 Cl-的加入，能使两相的电位差和相比发生改变，增加藏红花素在上相的含量，但体系中离子的浓度增加到一定值后，会使极性增加，根据相似相溶的原理，藏红花素的反而会下降，选取氯化钠质量分数为 0.5%较为合适。

3.6 水浴时间对栀子藏红花素的影响

水浴时间对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响见图 6。

由图 6 可知，随着水浴时间的增加，萃取率和分配系数先减少后增加；水浴时间 45 min 时，萃取率达到 94.9%，选取水浴时间为 45 min 较为合适。

图 6 水浴时间对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响

3.7 水浴温度对栀子藏红花素的影响

水浴温度对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响见图 7。

图 7 水浴温度对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响

由图 7 可知，随着水浴温度的增加，萃取率和分配系数先减少后增加再减少，在水浴温度为 50 ℃时，萃取率达到最大值 94.08%。当水浴温度为 20 ℃时，萃取率也达到了 92.73%，两者相差不大，选择水浴温度为 20 ℃作为最佳试验条件。

4 结论

通过单因素试验考查了各因素对栀子藏红花素萃取率及分配系数的影响规律，在硫酸铵质量分数为 23%，乙醇体积分数为 25%，NaCl 质量分数为0.5%，pH 值为 8，料液比为 9%，水浴时间为 45 min，水 浴 温 度 为 20 ℃ 下 ， 藏 红 花 素 的 萃 取 率 高 达95.44%。为栀子藏红花素的萃取提供了新思路，提高了栀子的附加值，为栀子的深度开发提供了技术指导。