石蒜中石蒜碱的超声波提取研究

赵明明，熊海蓉，李 霞，蒋利华，熊远福，文祝友

(1.湖南农业大学理学院，湖南 长沙 410128；2.湖南农业大学分析测试中心，湖南 长沙 410128；3.长沙环境保护职业技术学院，湖南 长沙 410004；4.湖南农业大学动物科技学院，湖南 长沙 410128)

石蒜(LycorisHerb.)属于单子叶植物纲石蒜科(Amaryllidaceae)，全世界共有20 种石蒜属及一些杂交种，我国拥有15个野生品种[1]，占全属的75%，在资源上有绝对优势。石蒜具有解毒、祛痰、利尿、催吐等功效，主治痈疮恶核、咽喉肿痈、水肿等[2]，其主要功能成分为石蒜碱和加兰他敏等生物碱。石蒜碱(Lycorine)是一种异喹啉类生物碱，为吡咯骈啡里啶的衍生物[3，4]，化学名称为2，4，5，7，12b，12c-六氢-1H-[1，3]-环二氧-[4，5-j]-吡咯-[3，2，1-de]菲啶-1，2-二醇。加兰他敏(Galanthamine)是具有3个光学活性碳原子的四环叔胺型异喹啉类生物碱[5]，化学名称为11-甲基-3-甲氧基-4α，5，9，10，11，12-六氢-6H-苯并呋喃[3α，3，2-ef][2]苯并氮杂卓-6-醇。药理研究表明，石蒜中生物碱有抗炎、抗病毒、抗疟疾、抑制乙酰胆碱酯酶、保护心血管以及诱导肿瘤细胞凋亡等多种作用，具有广阔的发展前景。目前国内提取石蒜中生物碱主要采用传统的溶剂回流提取法[6]，存在耗时长、溶剂消耗大、杂质多等缺点，而超声波辅助法提取石蒜中石蒜碱的研究报道很少。

作者在此以野生石蒜为原料，以乙醇为提取剂，研究了石蒜中石蒜碱的超声波法提取工艺条件，并与传统的溶剂提取法进行了比较，以期为野生石蒜主要药用成分的综合利用提供参考。

1 实验

1.1 原料、试剂与仪器

石蒜产自湖南九嶷山。石蒜碱标样(纯度≥94%)，株洲惠心生物化工有限公司；95%乙醇(食用级)，市售；其它试剂均为分析纯。

Agilent 1200型高效液相色谱仪；UV-2450型紫外可见分光光度计，日本岛津公司；HF-2B型超声波循环萃取仪，北京弘祥隆生物技术开发有限公司；RE-52AA型旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂；AL204型电子天平，梅特勒-托利多仪器有限公司。

1.2 方法

准确称取一定质量(W)的干石蒜粉，加入适量的提取剂，置于超声波循环萃取仪中，在一定温度下提取一定时间，回收溶剂，浓缩提取液，用适量氨水调溶液pH值至11，再用氯仿萃取至无生物碱反应；合并氯仿液并回收溶剂，得到石蒜碱粗提物。取适量粗提物用甲醇溶解，用紫外分光光度计测其吸光度值，由标准曲线计算出样品溶液中石蒜碱的含量(W1，g)。

按式(1)计算石蒜碱产率：

(1)

准确称取2份相同质量的干石蒜粉，一份在最佳提取条件下多次提取石蒜碱，直至提尽，测定提取物中石蒜碱总质量(W2，g)；另一份在最佳条件下提取，测定提取物中石蒜碱质量(W3，g)。按式(2)计算石蒜碱提取率。

(2)

1.3 分析测试

石蒜碱在紫外光区292 nm处有最大吸收，以甲醇作参比，采用紫外分光光度计测定石蒜浸提液的吸光度，比较不同条件下石蒜碱的产率。

采用高效液相色谱分析石蒜碱纯度。色谱条件[7]如下：流动相为乙腈-水(含0.1%TFA，体积比20∶80)，流速1 mL·min-1，检测波长290 nm，进样量20 μL。

2 结果与讨论

2.1 单因素实验

2.1.1 提取温度对石蒜碱提取效果的影响(图1)

图1 提取温度对石蒜碱产率的影响

由图1可知，升高温度有利于石蒜碱的溶出，当提取温度达到65 ℃时，石蒜碱的产率最大；继续升高提取温度，产率反而降低。这可能是由于石蒜碱被氧化造成的；另外，提取温度太高会导致石蒜中的淀粉大量溶出，提取液糊化，给后续分离带来困难。因此，提取温度以65 ℃为宜。

2.1.2 料液比对石蒜碱提取效果的影响(图2)

图2 料液比对石蒜碱产率的影响

由图2可知，随着溶剂量的增加，石蒜碱产率呈上升趋势；当料液比(g∶mL，下同)达到1∶6以后，石蒜碱产率上升趋势逐渐变缓。考虑到成本及生产效率，单次提取实验中料液比以1∶6为宜。

2.1.3 超声波功率对石蒜碱提取效果的影响(图3)

图3 超声波功率对石蒜碱产率的影响

由图3可知，石蒜碱的产率随超声波功率的增大而下降，当超声波功率在200～300 W时，石蒜碱的产率下降较缓；超声波功率大于300 W时，石蒜碱的产率下降较快。这可能是因为，超声波会产生热量，功率过大可能使提取物碎裂，也可能影响石蒜碱的结构，反而不利于提取。因此，超声波功率以200 W为宜。

2.1.4 提取时间对石蒜碱提取效果的影响(图4)

图4 提取时间对石蒜碱产率的影响

由图4可知，随着提取时间的延长，石蒜碱的产率逐渐升高；当提取时间超过1.5 h后，石蒜碱的产率开始下降。这可能是因为长时间的超声波处理导致部分石蒜碱分解。因此，提取时间以1.5 h为宜。

2.1.5 提取次数对石蒜碱提取效果的影响(图5)

图5 提取次数对石蒜碱产率的影响

由图5可知，提取2次就已经将绝大部分石蒜碱提取出来了；再增加提取次数，产率变化不大。从经济角度考虑，提取2次较为适宜。

2.2 正交实验

结合单因素实验，以提取温度、超声波功率、料液比、提取时间为考察因素，以石蒜碱产率为考核指标，进行L9(34)正交实验，以寻找最佳提取工艺条件。正交实验结果与分析见表1。

表1 正交实验的结果与分析

由表1可以看出，各因素对石蒜碱产率的影响大小依次为：提取时间>提取温度>超声波功率>料液比。最佳提取条件为A2B2C1D2，即提取温度55 ℃、超声波功率300 W、料液比1∶5、提取时间2.0 h、提取2次。

2.3 粗提物中石蒜碱含量测定结果

在优化条件下用超声波法提取石蒜中石蒜碱，其HPLC谱图见图6。并对50 g干石蒜粉提取所获得的粗提物进行液相含量测定。计算得到粗提物中石蒜碱的含量为15.98%，产率为0.464%。

图6 石蒜碱标准品(a)和提取物(b)的HPLC图谱

2.4 超声波法与传统溶剂法的比较(表2)

表2 超声波法与传统溶剂法的比较

由表2可以看出，超声波法用时少、提取温度低，产率及提取率均高于传统溶剂法，分别为0.464%、94.7%。

3 结论

(1)以乙醇为提取剂，采用超声波法提取石蒜中石蒜碱，通过单因素实验和正交实验确定其最佳提取条件为：提取温度55 ℃、料液比1∶5、提取时间2.0 h、超声波功率300 W、提取2次，在此条件下，产率为0.464%、提取率为94.7%。

(2)超声波法提取石蒜中石蒜碱的提取率、产率均高于传统溶剂法，且提取温度更低、提取时间更短，明显优于传统溶剂法。为野生石蒜主要药用成分的综合利用提供了参考。

[1] 孟盼盼.中国石蒜属植物的研究进展[J].泰山学院学报，2009，31(3)：95-98.

[2] 耿敬章，徐福星.生物碱的生理功能及其提取分离研究进展[J].饮料工业，2007，10(10)：1-4.

[3] 李霞，熊远福，文祝友，等.大孔吸附树脂纯化石蒜中石蒜碱[J].应用化学，2009，26(3)：325-328.

[4] 赵明明，熊海蓉，李霞，等.石蒜属植物中石蒜碱的研究进展[J].河南化工，2010，27(19)：25-27.

[5] 李霞，熊远福，蒋利华，等.石蒜属植物中加兰他敏的化学研究进展[J].湖南农业大学学报，2006，32(1)：57-60.

[6] 李霞，熊远福，蒋利华，等.一步法提取石蒜中加兰他敏和石蒜碱[J].化工进展，2008，27(6)：904-907.

[7] 李霞，熊海蓉，蒋利华，等.HLPC法同时测定石蒜中加兰他敏和石蒜碱[J].应用化学，2010，27(11)：362-364.