半枝莲茎中黄酮类化合物提取及抗氧化分析*

张磊 梁雅丽 郭钧

1（忻州师范学院,山西忻州 034000）

2（山西省生物研究院有限公司,山西太原 030006）

3（上海微谱化工技术服务有限公司，上海宝山 201900）

半枝莲（Scutellaria Barbata D.Don）又名通经草，为唇形科黄芩属多年生草本植物，可抗癌，亦可清热解毒和消炎抑菌等。这些功能离不开黄酮类、二萜类、生物碱类等活性成分，其中黄酮类物质已在很多药对组方中作为主要成分而发挥作用。2010 版《中华人民共和国药典》规定总黄酮含量为半枝莲药材的检测指标之一。

目前对半枝莲的研究主要集中在化学成分分析与药理相关作用研究方面，多数以半枝莲药用部分为研究对象，但是对植株中单一活性成分研究尚浅，特别是黄酮类化合物。因此，本研究以半枝莲茎为研究对象，比较纤维素酶法和碱性电解水提法提取总黄酮的差异，并进行抗氧化分析，获得较优提取工艺，为半枝莲的开发利用提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 研究材料

半枝莲药材，购自北京同仁堂太原分店，经山西省生物研究院有限公司岳建英研究员鉴定，为半枝莲的干燥全草。

1.2 试验方法

1.2.1 提取工艺流程

碱性电解水提法和纤维素酶法提取工艺参考段宙位等的方法。黄酮质量浓度的测定参考Zhang 的方法。

1.2.2 纤维素酶法

采用纤维素酶辅助有机溶剂提取半枝莲茎中黄酮类化合物，考察了乙醇体积分数、酶解温度、pH值、底物质量浓度、酶添加量和酶解时间6 个因素对半枝莲茎总黄酮得率的影响。

1.2.3 碱性电解水浸提法

采用碱性电解水浸提法提取半支莲茎中黄酮类化合物，考察乙醇体积分数、提取温度、料液比和提取时间4 个因素对总黄酮得率的影响。

1.2.4 提取物体外抗氧化性比较

对2 种方法提取的半枝莲茎黄酮类物质的抗氧化性进行比较。参考Wu 等的方法测定ABTS 自由基清除作用，Wang 等方法测定DPPH 自由基清除作用。

2 结果与分析

2.1 纤维素酶法提取半枝莲茎黄酮

在其他条件下的情况下，分别考察乙醇体积分数，酶解温度、底物pH 值、底物质量浓度、酶添加量、酶解时间对半枝莲茎黄酮得率的影响，结果见图1～图6。

图1 乙醇体积分数对黄酮得率的影响

由图1 可知，随着乙醇体积分数的增加，总黄酮得率呈现先升高后降低的变化趋势，在乙醇体积分数为80%时黄酮得率为最高。这可能因为受提取材料等因素的影响，植株中黄酮在乙醇体积分数为80%条件下较易溶出，提取溶剂达到了一种较为理想的溶出体系，而其他体积分数的乙醇溶液则有可能改变了该溶解体系。由图2 可知，酶解温度为60℃时黄酮得率最高，这可能是因为在60 ℃下纤维素酶活性最强，分解相关底物的效率最高，而其余提取温度下酶活性没有达到最高值，故酶促反应没有达到最佳状态。由图3 可知，pH 值为5 时黄酮得率最高，这可能是因为该酸碱值下酶活性最强，而其他pH 值会导致酶活性的下降，使得纤维素分解速率降低，不利于黄酮类物质的浸出。由图4 可知，当底物质量浓度为30 g/L 时，黄酮提取效果最佳，随着底物质量浓度增加，黄酮提取得率开始下降，可能是底物质量浓度的增加使提取溶剂对底物的溶解程度下降所致，使得黄酮浸出效率降低。由图5 可知，酶添加量为400 U/g 时黄酮得率最高，达到了1.23%，减少或增加酶添加量，黄酮得率均出现下降。由图6 可知，当提取时间为2 h 时黄酮得率最高，达到了1.66%，当增加或减少提取时间时，黄酮得率均出现下降。

图2 酶解温度对黄酮得率的影响

图3 底物pH 值对黄酮得率的影响

图4 底物质量浓度对黄酮得率的影响

图5 酶添加量对黄酮得率的影响

图6 酶解时间对黄酮得率的影响

2.2 碱性电解水提法提取半枝莲茎黄酮

在其他条件不变的情况下，分别考察乙醇体积分数、提取温度、料液比、提取时间对半枝莲茎黄酮的提取效果，测定结果分别见图7～图10。

图7 乙醇体积分数对黄酮得率的影响

由图7 可知，使用碱性电解水提取黄酮时，乙醇体积分数为70%时黄酮得率最高，改变乙醇体积分数后提取效果呈下降趋势，可能与一定体积分数的乙醇所形成的极性环境有关，乙醇体积分数发生变化后一些其他成分干扰了黄酮类成分的浸出。由图8 可知，在提取温度为55 ℃的条件下，黄酮得率达到了0.85%，为最高值。当温度高于或低于55 ℃时，黄酮提取效果均发生了下降，这可能与该温度下黄酮在碱性电解水中的扩散作用比较好有关。温度过高易引起黄酮类物质的降解或者氧化还原反应。由图9 可知，随着料液比的增加，黄酮得率呈现出先上升后下降的趋势，在料液比为1 g∶20 mL时黄酮得率达到了最高值，为1.24%。说明在该料液比条件下黄酮浸提的效率最高，相关物质溶出比较彻底。由图10 可知，提取时间的变化趋势与料液比相似，表现为随着时间延长，得率先上升后下降，在2 h 达到最佳得率。当提取时间超过2 h 后，一些成分开始发生降解，使得产物得率下降。

图8 提取温度对黄酮得率的影响

图9 料液比对黄酮得率的影响

图10 提取时间对黄酮得率的影响

2.3 清除ABTS 自由基能力比较

对2 种方法提取的黄酮类物质清除ABTS 自由基的能力进行比较，结果如图11 所示。

图11 2 种方法提取的黄酮浸提物清除ABTS 能力比较

由图11 可知，2 种方法获得的黄酮类物质均可清除ABTS 自由基，且清除率与总黄酮质量浓度先表现为正相关，之后转为负相关。纤维素酶辅助提取半枝莲茎中黄酮浸提物和碱性电解水提取半枝莲茎中黄酮浸提物清除ABTS 自由基能力的最高值分别为29.15%和15.69%，说明碱性电解水提法获得的黄酮类物质清除ABTS 自由基能力较弱，这可能与提取产物中黄酮的纯度不同有关。

2.4 清除DPPH 自由基能力比较

对2 种方法提取的黄酮类物质清除DPPH 自由基的能力进行比较，结果如图12 所示。

图12 2 种提取方法的黄酮浸提物清除DPPH 能力比较

由图12 可知，2 种方法获得的黄酮类物质均可清除DPPH 自由基，且清除率与总黄酮质量浓度先表现为正相关，之后转为负相关。纤维素酶辅助提取和碱性电解水提取黄酮类物质的清除DPPH 自由基分别达到34.84%和19.21%，说明纤维素酶提取产物清除DPPH 自由基能力较强。

3 结论

黄酮类化合物是半枝莲茎中的主要活性成分之一。本研究采用纤维素酶法和碱性电解水浸提法2种方法，以半枝莲茎为试验材料，获取较优的黄酮类化合物提取工艺。结果表明，针对半枝莲茎样品，纤维素酶法的较优工艺条件为：乙醇体积分数80%，酶添加量400 U/g，底物质量浓度30 g/L，酶解温度60 ℃，pH值5.0，酶解时间2 h；碱性电解水浸提法的较优工艺条件为：乙醇体积分数70%，料液比1 g∶20 mL，提取温度55 ℃，提取时间2 h。

纤维素酶法提取的黄酮类物质清除ABTS 和DPPH 自由基的能力均高于碱性电解水法，即抗氧化性强于碱性电解水提法获得的黄酮类物质。综上所述，对于半枝莲茎中黄酮的提取，纤维素酶辅助提取法较为适宜。碱性电解水在提取和纯化某些蛋白质以及去除农产品农药残留方面显示出一定的优越性，目前以碱性电解水为溶剂浸泡中草药来提取有效成分的研究比较少见，同一种草药用不同溶剂和提取方法可能获得不同的有效成分，采用碱性电解水浸提或洗脱，从提取成本、环保以及获取某种化合物的角度考虑，是值得探索和开发的。此外，还需要对黄酮类化合物的生物活性及其功能特性进行考察和评价。