微波萃取侧柏叶中黄酮类化合物的工艺研究

2011-04-09廖克俭赵志添苑宝龙

化学工业与工程 2011年2期

马　翠，廖克俭*，赵志添，苑宝龙

(1.辽宁石油化工大学石化学院，辽宁抚顺 113001； 2.辽宁石油化工大学化学与材料科学学院，辽宁抚顺 113001)

侧柏叶为柏科植物侧柏Platycladus orientalis (L.) Franco的干燥枝梢及叶，全国大部分地区有产，具有凉血止血，生发乌发之功效[1]。侧柏叶主要含黄酮类成分和挥发油，其疗效作用主要是通过黄酮类物质起作用的。最近大量的文献报道黄酮类化合物具有抗炎、镇痛等多种作用[2-4]。黄酮类化合物的传统提取方法主要有水煎煮法、浸提法或索氏提取法，但费时费力且收率较低[5]。微波萃取在黄酮类物质的提取上具有良好的效果，在提取过程中具有反应高效性和强选择性等特点[6]。微波技术应用于植物细胞破壁，有效地提高了收率，具有快速、溶剂用量少、提取率高、成本低和质量好等许多优点[7-9]。本试验对微波法提取侧柏叶中黄酮类化合物的工艺条件进行了研究。

1　材料与方法

1.1　试验仪器

微波仪PJ21C-AU(2450MHz)；KDM型控温电热套(山东鄄城华鲁电热仪器有限公司)；YXYQ型循环水多用真空泵(山东省鄄城永兴仪器厂)；FA2104电子天平(上海精密科学仪器有限公司)；LHI01电热鼓风干燥箱(辽阳市恒温仪器分厂)；RE-52A旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)；傅里叶变换红外光谱仪GX(美国Perkin-Elmer公司)；减压蒸馏装置(自制)等。

1.2　试验材料

侧柏叶粗粉(市售)；无水乙醇，质量分数≥99.7%；国药集团化学试剂有限公司；石油醚，分析纯，北京化工厂；正丁醇，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；乙酸乙酯，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；蒸馏水。

1.3　试验方法

1.3.1黄酮类化合物的提取方法

称取10 g侧柏叶粗粉，加入石油醚适量，加热回流1 h脱脂。挥干溶剂后，加入规定用量一定浓度的乙醇溶液，以一定的微波功率辐射30 s，间隔60 s，再辐射30 s，直到规定时间，趁热抽滤。按同样条件重复提取1次，合并滤液，减压蒸馏回收乙醇得浸膏。将浸膏依次用乙酸乙酯、正丁醇萃取，上清液用旋转蒸发仪真空浓缩至干，得淡黄色粉末，即为侧柏叶中黄酮类化合物。

1.3.2黄酮类化合物的显色反应

盐酸-镁粉还原反应是鉴定黄酮类化合物最常用的颜色反应。将样品溶于热乙醇中，加镁粉，再加浓盐酸后，黄酮、黄酮醇或双氢黄酮醇呈橙黄至紫红色[1,10]。

1.3.3红外光谱法检测

用红外光谱检测侧柏叶中的黄酮类化合物，在4 000～400 cm-1区间内进行红外光谱扫描，分析所得谱图，验证其是否符合分子式结构。

2　结果与讨论

2.1　正交试验

在单因素试验基础上，选用4因素3水平L9(34)正交试验设计法进行正交试验，因素水平见表1，试验结果见表2，方差分析见表3。

表1　因素水平表Table 1　Factor and level of orthogonal test

表2　正交试验设计方案及结果分析

表3　方差分析

由表2直观分析可知，根据各个极差的大小，影响侧柏叶黄酮类化合物提取率的主次因素依次为C>A>B>D；最适宜因素水平组合为A1B3C3D1。

其中给定α=0.10 查表得Fα(2，2)为9.00。在对方差做分析时，通常用所求得的FA、FB、FC、FD与Fα做比较，其中比Fα值大越多则对试验有显著影响，比Fα小的影响效果最差。由表3方差分析可知，，FC>9，9>FA>FB>FD，由此得出微波功率对提取物收率具有显著影响；φ(乙醇) 和料液质量比对提取物收率的影响不显著，而微波时间对提取物收率影响最差。因此，选择φ(乙醇)为60%，料液质量比为1∶20，微波功率为385 W，微波时间为240 s，即选定A1B3C3D1为最适宜工艺。

2.2　验证试验

选用正交试验得到的最适宜工艺条件：φ(乙醇)60%，料液质量比1∶20，微波功率385 W，微波时间240 s，进行4次验证试验，结果列于表4中。

表4　验证试验

2.3　微波提取与直接加热提取的比较

对微波提取和直接提取进行了比较，结果详见表5。

表5　微波提取与直接加热提取的比较

由表5可知，微波提取与直接加热提取相比，不仅效率高得多，提取剂用量省，提取时间缩短了30倍左右，而且提取物收率也比直接加热提取法高得多。

2.4　化学定性检测

2.4.1显色反应

盐酸-镁还原反应可以证明总黄酮的存在。将得到的提取物粉末溶于热甲醇中，趁热加镁粉，再加浓盐酸后，溶液呈橙黄色，证明有黄酮类化合物的存在。

2.4.2红外光谱法

用红外光谱定性检测侧柏叶提取物的主要成分，在4 000～400 cm-1区间内进行红外光谱扫描。谱图如图1所示。

图1　侧柏叶提取物红外光谱图Fig.1　IR spectrum of extractants in Platycladus orientalis

图2　黄酮类化合物结构式Fig.2　Configuration of flavones

3　结论

微波对提取侧柏叶中黄酮类化合物具有明显的协同作用，降低提取剂用量，缩短提取时间和提高收率，有省时、高效、节能等优点，从而降低提取成本，在多方面优于传统的直接加热提取法。

以侧柏叶提取物的收率为指标，正确选取正交试验的因素和水平，按正交试验表L9(34)安排试验。通过对试验结果的直观分析和方差分析，研究结果表明：微波功率对提取物收率具有显著影响；φ(乙醇)和料液质量比对提取物收率的影响不显著，而微波时间对提取物收率影响最差。因此，选择φ(乙醇)为60%，与文献[11]分析结果基本一致，料液质量比为1∶20，微波功率为385 W，微波时间为240 s，即选定A1B3C3D1为最适宜工艺。在此工艺条件下进行验证试验，侧柏叶提取物的收率高达5.905%，与参考文献[12]所用的提取工艺相比，提取率提高4.82%。同时对提取物有效成分进行了化学定性检测，结果表明侧柏叶中确实有黄酮类化合物的存在。

参考文献：

[1]卢艳花.中药有效成分提取分离实例[M].北京：化学工业出版社，2005

[2]国家药典委员会.中华人民共和国药典：第1部 [M].北京:化学工业出版社，2005

[3]江苏新医学院.中药大辞典[M].上海:上海人民出版社,1977

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[5]朱庆书，赵文英，金青，等.加压提取枳实总黄酮的研究[J]. 化学工业与工程，2010，17(5)：415-419

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[7]张代佳，刘传斌，修志龙，等.微波技术在植物胞内有效成分提取中的应用[J]. 中草药，2000，31 (9)：5-6

[8]GANZLER K,SALGO A,VALKO K. Microwave extraction a novel sample preparation method for chromatography[J]. J Chromatog,1986，(371)：299-306

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[10]赵莹,张建平，赵永光，等. 侧柏叶总黄酮的提取工艺研究[J]. 安徽农业科学，2008，36(21)：9 103-9 104

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