超声波-微波协同萃取法提取川木香药材中活性成分的研究

2010-06-05李艳清,付大友,何之源等

化学与生物工程 2010年9期

川木香为我国中药材宝库中常用的一味中药，在医学上具有行气止痛的功效[1]。川木香中含有木香烃内酯和去氢木香内酯两种有效成分[2]，对实验性胃溃疡有抑制作用[3]。超声波-微波协同萃取新技术将超声波与微波两种作用方式相结合,充分利用超声波振动的空化作用以及微波的高能作用,克服了常规超声波和微波萃取之不足,实现了低温常压条件下,对中药材有效成分的快速、高效提取，且不破坏所萃取有机物分子的结构[4]。作者在此进行了超声波—微波协同萃取法提取川木香中木香烃内酯和去氢木香内酯的研究。

1 实验

1.1 材料

川木香饮片,市售，粉碎过40目筛，备用。

1.2 试剂与仪器

木香烃内酯、去氢木香内酯(纯度大于99%)，上海融禾医药科技发展有限公司；无水乙醇(分析纯)，成都科龙化工试剂厂；甲醇(色谱纯)，天津光复精细化工研究所。

Agilent 1100型高效液相色谱仪，采用Agilent化学工作站和数据处理软件进行信号采集和数据处理；KQ3200型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；RT-20型中药粉碎机，北京环亚天元机械技术有限公司；CW-2000型超声波微波协同萃取仪(带专用圆底烧瓶)，上海新拓微波溶样测试技术有限公司。

1.3 方法

1.3.1 提取

常规浸提法：称取5.00 g川木香粉末置于密封容量瓶中，加入150 mL无水乙醇，常温浸提24 h，定容，过滤，取滤液作为提取液。

超声波-微波协同萃取法：称取5.00 g川木香粉末置于专用圆底烧瓶中，按不同料液比加入无水乙醇，称重。置入超声波微波协同萃取仪中,选定微波功率和提取时间，开启超声波装置(功率为50 W)，微波协同提取，定容，过滤，取续滤液为提取液。

1.3.2 分析测试

用高效液相色谱法检测提取液中的木香烃内酯和去氢木香内酯，采用保留时间定性，峰面积外标法定量。

色谱条件为：色谱柱ZORBAX Eclipse XDB-C18(150 mm×4.6 mm，5 μm，美国Agilent公司)；流速1.00 mL·min-1；流动相为甲醇-水(7∶3)；时间15.00 min；柱温25.0℃；进样量10 μL；紫外检测波长225 nm。

2 结果与讨论

2.1 单因素实验

2.1.1 提取时间对提取率的影响

精确称取7份5.00 g的川木香粉末,分别置于专用圆底烧瓶中，加入100 mL乙醇，称重后置入超声波微波协同萃取仪。开启超声波，微波功率为300 W，考察提取时间对木香烃内酯和去氢木香内酯提取率的影响，结果见图1。

图1 提取时间对木香烃内酯、去氢木香内酯提取率的影响

由图1可以看出，随着提取时间的延长，提取率平稳上升，在这个过程中，细胞内的高浓度溶液不断向外扩散，而细胞外的溶剂则不断进入组织细胞内。在前5 min由于微波作用，加速了这种扩散作用，使得提取率不断上升。在5 min后提取率变化较小，并有缓慢降低的趋势，此时细胞内外的浓度基本达到平衡，可以认为提取已经完成。

2.1.2 微波功率对提取率的影响

精确称取6份5.00 g川木香粉末，分别置于专用圆底烧瓶中，加入100 mL乙醇，称重后置入超声波微波协同萃取仪。开启超声波，分别用不同微波功率处理3 min，考察微波功率对木香烃内酯和去氢木香内酯提取率的影响，结果见图2。

图2 微波功率对木香烃内酯、去氢木香内酯提取率的影响

由图2可以看出，提取率随微波功率增加缓慢上升，在400 W时达到最高值，而后缓慢下降。微波功率过大会导致提取液暴沸，也有可能破坏去氢木香内酯和木香烃内酯的分子结构，导致提取率下降。微波功率应当控制在200～400 W范围内。

2.1.3 料液比对提取率的影响

精确称取4份5.00 g的川木香粉末，分别置于专用圆底烧瓶中，加入50 mL、100 mL、150 mL、200 mL乙醇，称重后置入超声波微波协同萃取仪。开启超声波，用300 W 微波功率处理3 min，考察料液比对木香烃内酯和去氢木香内酯提取率的影响，结果见图3。

图3 料液比对木香烃内酯、去氢木香内酯提取率的影响

由图3可以看出，料液比对提取率的影响很小，说明超声波—微波协同萃取法比常规提取法更加节省提取溶剂。综合考虑，料液比应当控制在1∶20左右。

2.2 正交实验

根据单因素实验结果，选择影响提取木香烃内酯和去氢木香内酯的各主要因素(提取时间、微波功率、料液比)进行L9(34)正交实验，正交实验的因素与水平见表1，结果与分析见表2。

表1 正交实验的因素与水平

由表2可知，各因素对木香烃内酯提取率的影响大小依次为：微波功率>提取时间>料液比。微波功率对木香烃内酯的提取有显著的影响，增加微波功率可以提高提取率，但是过高的微波功率会导致提取溶剂温度快速升高，造成溶液暴沸，不利于有效成分的提取。提取时间对提取的影响相对较小，提取时间在3 min左右，提取效果较好。料液比对提取率的影响不大。而各因素对去氢木香内酯提取率的影响大小依次在最优工艺条件下进行多次重复性实验，提取过程基本稳定，木香烃内酯提取率保持在1.23%～1.30%之间，去氢木香内酯的提取率保持在3.17%～3.25%之间。