槐米中芦丁的超声辅助提取工艺研究

魏彩霞，谢俊峰 ，高媛媛 ，杨 静，赵惠茹

（1.西安医学院，陕西 西安 710021； 2.宁夏回族自治区隆德县人民医院，宁夏 固原 756004）

槐米为豆科植物槐 Sophora japonica L.的干燥花及花蕾，是我国目前芦丁的主要生产原料。芦丁是槲皮素C3位的羟基和芸香糖结合而形成的双糖苷，在热水、热醇中均有较大的溶解度；分子中含有多个酚羟基，呈弱酸性，易溶于碱水。芦丁常用的提取溶剂有水、醇、冷碱、热碱，提取方法有水煎煮法、连续回流法、热碱提取法、超声提取法等。水煎煮法简单易行，造价低，但芦丁的收率低；连续回流法要用大量有机溶剂，生产成本高；热碱提取法因碱水提取时需加热，容易破坏芦丁的结构。也有采用微波法和超声法提取槐米中芦丁的报道，以微波法为辅助碱溶酸沉提取、连续回流提取[1]，需特殊装置，且操作较麻烦。本试验以槐米为原料，采用超声法和碱溶酸沉法相结合，在提取功率、超声提取时间、提取次数、料液比等单因素考察试验的基础上，通过正交设计法对超声提取时间、提取温度、料液比进行三因素三水平试验，确定了超声法提取芦丁的最佳提取工艺。现报道如下。

1 仪器与试药

弘祥隆牌DCTZ-2000型三频多用途恒温超声提取机（北京弘祥隆生物技术开发有限公司）；100-2型电子天平(上海天平仪器厂）；SB52000T型超声清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司）；101-1型干燥箱（上海市实验仪器总厂）。硼砂、氢氧化钠、浓盐酸均为分析纯；槐米（干品，购自好一生医药超市）。

2 方法与结果

2.1 工艺流程

槐米→粉碎→石灰乳调pH（pH为8～9[2]）→超声提取→过滤→滤液加盐酸调pH（pH为2～3）→静置→过滤→沉淀干燥→芦丁粗提物→加蒸馏水（1∶200）→煮沸10 min→趁热抽滤→滤液静置→抽滤→沉淀干燥→称重→计算收率。收率=精制后所得芦丁的质量（g）/槐米粗粉的质量(g)×100%。

2.2 单因素试验

超声功率选择：固定料液比为1∶30，超声频率为20 kHz，室温，超声提取 20 min，提取2次，以超声功率分别为200，400，600，800，1 000 W进行超声提取。结果见表1。可见，随着超声功率的增加，收率不断增加，1 000 W时收率最高。这主要是因为芦丁为槐米细胞中的次生代谢产物，存在于槐米细胞质中，破坏槐米的细胞壁和细胞膜会使芦丁更容易被提取出来。当超声功率较低时，超声强度没有达到空化阀声压，很难产生空化作用，随着超声功率增加，超声强度达到或超过了空化阀声压时，空化作用明显，故收率增加。

超声提取时间选择：固定超声功率800 W，料液比1∶30，超声频率为 20 kHz，室温，以超声提取时间为 5，10，20，30，40 min 进行超声提取，提取2次。结果见表1。可见，提取时间为5～30 min时，随着提取时间的增加，收率不断增加，但35 min时提取率并未增加，反而略有减小。主要原因是超声波辐射时间过短，不能有效破坏原料的细胞壁；但如果超声作用时间过长，芦丁被氧化的量就越大，收率反而不再增加甚至减小。

超声提取次数选择：固定超声功率800 W，料液比1∶30，超声频率 20 kHz，室温，超声提取 20 min，分别提取 1次、2次、3次、4次、5次。结果见表1。可见，超声提取2次时收率最高，提取次数超过2次后，提取次数越多，收率反而下降。

料液比选择：固定超声功率800 W，超声频率20 kHz，室温，提取 20 min，提取 2 次，分别以料液比 1 ∶10，1 ∶15，1 ∶20，1 ∶25，1 ∶30 进行超声提取。结果见表 1。可见，料液比为 1 ∶10，1 ∶15，1 ∶20时，随着提取溶剂量的增加，收率也在增加，1∶20时收率最高；此后，随着提取溶剂量的增加，收率反而呈下降趋势。这是因为随着提取溶剂量的增加，芦丁提取越完全，收率会逐渐增加，但溶剂量越大，芦丁在溶剂中的溶解量也会增加，使收率下降；另一方面，提取溶剂量过高会影响超声波的辐射强度，从而使植物的细胞壁破碎受阻，导致收率降低。料液比过低时，超声破碎槐米的细胞壁后不能使芦丁成分充分地浸溶于溶剂，当提取液达到饱和时，溶剂不足以把物料中的有效成分全部提取出来。因此，提取过程中合适的料液比有待进一步考察。

温度选择：固定超声功率800W，超声频率20kHz，提取20min，提取2次，分别以温度 20，30，40，50，60℃进行超声提取。结果见表1。可见，提取温度越高，收率也上升，但温度达到一定值时收率上升的趋势变得平缓。一般来讲，提取温度越高，药材中化学成分的扩散速度会越快，但温度过高时提取的杂质也会增多。

表1 单因素考察试验结果

2.3 正交试验

固定超声功率800W，频率20kHz，提取2次，以提取时间（因素 A）、提取温度（因素 B）和料液比（因素C）为考察因素，进行三因素三水平正交试验。因素水平见表2，试验结果与方差分析见表3及表4。由极差和方差分析可知，各因素对芦丁收率的影响主次顺序不一致。由表3中 R值大小可以看出，各因素影响收率的程度大小顺序为A＞C＞B，即最大影响因素为提取时间，其次是料液比，温度影响最小。由表4可见，提取时间对芦丁的收率有显著影响，而料液比和温度的影响不显著。综合考虑，各因素的最佳组合为A1B2C3，即超声频率为20kHz，功率800W，提取时间为30min，提取温度60℃，料液比为 1∶20。

3 讨论

随着超声功率的增加，芦丁的收率也不断增加，但由于试验仪器条件的限制和为了保护超声提取仪，并没有进行超声功率大于1000W条件下槐米中芦丁提取效果的考察，故单因素试验及正交试验均选择800W功率进行超声提取。超声提取时间越大，收率也越大，但提取时间越长，杂质就会相对增加；而且超声提取到一定程度（有效成分被提取得近乎完全）时，收率并不会随着提取时间的增加而增加，而是会稳定在一定范围内。因此，在单因素试验结果的基础上，正交设计时选择提取时间作为考察因素之一，并且选择10，20，30min3个水平进行试验。预试验结果表明，提取次数在2～3次时，有效成分即可被完全提取。一般而言，提取次数越多，杂质就会越多。本试验以水为介质，提取温度升高，水中的小气泡也增多，这对空化作用是有利的，但温度过高，气泡中的蒸气压太高会使得气泡闭合时缓冲作用增强，空化作用反而会减弱。不同溶剂的最适温度是不相同的，一般由溶剂的特性而定。由于水的比热容比较大，因此在设置提取温度时，各水平之间的间隔定为20℃。

表2 正交设计试验因素水平表

表3 正交试验结果和极差分析

表4 因素方差分析表

虽然黄酮类物质（除花色素外）因交叉共轭系统和苷上糖链的存在而具有一定的极性，但在水中较难溶解。大多数黄酮类物质具有酚羟基，因此可以用碱性水或碱性醇浸出，再经酸化而得。氢氧化钠水溶液的浸出能力高，但杂质较多，纯化不便。石灰水可以使一些鞣质或水溶性杂质沉淀生成钙盐沉淀，有利于浸液纯化。因此，本试验选择石灰乳调节pH。

在超声辅助条件下提取槐米中的芦丁时，适宜的超声提取条件可提高芦丁的产率。优选的提取工艺条件简单可行、速度快，大大缩短了提取时间，且提高了有效成分的提出率和原料的利用率。

[1]郭 玉，唐国涛，陈淑娴，等.槐花米中芦丁提取方法的比较研究[J].中成药，2007，29(11):1675-1677.

[2]舒晓宏，冯 梅，陈 华，等.槐花米中芦丁提取最佳pH值得实验研究[J].大连医科大学学报，2005，27(2):91-92.