正交优化微波辅助提取女贞子中齐墩果酸的工艺研究

2012-12-25孙阿惠刘芳杨鹏刘军海

杭州化工 2012年1期

关键词：齐墩女贞子果酸

孙阿惠，刘芳，杨鹏，刘军海

（陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西汉中 723001）

正交优化微波辅助提取女贞子中齐墩果酸的工艺研究

孙阿惠，刘芳，杨鹏，刘军海

（陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西汉中 723001）

以女贞子为原料，采用微波辅助提取女贞子中齐墩果酸，在单因素实验基础上，通过正交试验对工艺条件进行了优化。结果表明，最佳提取条件是：乙醇浓度为90%，料液比为1∶10（g／mL），微波时间为3 min，微波功率为400 W，微波温度为60℃。在此条件下，齐墩果酸提取率为2.518%。

女贞子；微波辅助；提取；齐墩果酸

女贞子为木犀科植物女贞的干燥成熟果实，又称女贞实、冬青子、白蜡树子、鼠梓子，具有降血脂、抗动脉硬化、降血糖、抗肝损伤、抗炎、抗癌、抗突变等作用［1－2］，是我国传统的扶正固本药物［3－4］。它主要分布于陕西、甘肃、浙江、江苏、云南、贵州、广东等地。研究表明，女贞子含有多种化学成分，如：齐墩果酸、乙酰齐墩果酸、熊果酸和乙酰熊果酸等。

齐墩果酸是五环三萜类化合物，具有抗菌抗病毒、消炎、保肝护肝等生物活性，近年又证明有抗癌活性，可广泛应用于治疗肝病和降血糖的药物及功能性食品中，发展潜力巨大。本文拟通过单因素试验及正交分析获得最佳提取工艺条件，以期为女贞子资源的综合开发利用提供一定的理论参考。

1 试验材料和试验方法

1.1 材料、药品和仪器

女贞子（产自陕西汉中，60℃干燥、粉碎后过40目筛密封备用）；齐墩果酸的标准品（纯度＞99%，购于西安博胜科技有限公司）；其余无水乙醇、高氯酸、冰乙酸、香草醛、乙酸乙酯等均为分析纯。

WF－2000微波快速反应系统（上海屹尧分析仪器有限公司）；Cary50型紫外可见分光光度计（美国瓦里安公司）；FW117中草药粉碎机（天津泰斯特仪器有限公司）；DGG－9140B型电热恒温鼓风干燥箱（上海森信试验仪器有限公司）；SHZ－D（Ⅲ）循环水式真空泵（巩义市予华仪器有限责任公司）；GR－200电子天平（日本AND公司）等。

1.2 试验方法

1.2.1 女贞子齐墩果酸提取工艺流程

准确称取一定量女贞子干粉，以一定浓度的乙醇作为提取剂，按设定好的料液比（g／mL）加入烧瓶、移入微波反应器中，在一定的微波功率、微波时间、微波温度下进行提取。提取完成后减压抽滤，取滤液用提取溶剂定容，取出8 mL提取液以3000 r／min 离心 10 min。准确量取 0.20 mL 上清液于10 mL具塞试管中，于80℃水浴中挥去溶剂，向其加入0.20 mL 5%香草醛－冰乙酸溶液，再精确加入高氯酸0.8 mL，摇匀；置于60℃水浴条件下加热15 min，取出后立即用流水冷却2 min；用乙酸乙酯定容至10 mL，摇匀，静置，在546 nm下测吸光度，计算提取率。

1.2.2 标准曲线的绘制

精密称取齐墩果酸标准品0.0250 g置于250 mL容量瓶中，加入无水乙醇定容至刻度，制得浓度为 0.10 g／L 的标准溶液，吸取标准溶液 0.00、0.40、0.80、1.20、1.60、2.00、2.40、2.80、3.20 mL 置于具塞试管中，于80℃水浴上挥发除去乙醇，按香草醛－高氯酸法显色［5］后测定吸光度。得标准曲线方程为 y ＝ 0.0235x－0.003，（R2＝ 0.9996），且齐墩果酸浓度在 8.5234 ～ 34.0553 ug／mL 范围内线性关系良好。

1.2.3 最大吸收波长的确定及对提取物的检验

取1.2.2中的一定体积的标准品溶液挥去乙醇后进行显色，用乙酸乙酯稀释到10 mL。用它作为空白对照，进行光谱分析，测定其最大吸收波长（图 1）。另取 1.0000 g 女贞子粉用 1.2.1 的方法进行操作，做空白对照，最后进行光谱分析，确定所提物质齐墩果酸（图2）。

图1 标准品紫外扫描图

图2 样品液紫外扫描图

1.3 齐墩果酸提取率的计算

式中：A－显色后溶液的吸光度；10－显色后溶液的体积；V（25mL）－齐墩果酸提取溶液的体积；0.20－减压蒸干时吸取的提取液体积；m－女贞子粉质量（g）。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验及分析

2.1.1 乙醇浓度对提取率的影响

分别称取1.0000 g女贞子粉5份，以乙醇浓度为 60%、70%、80%、90%、100%，并固定微波时间为3 min，微波温度为60℃，微波功率为300 W，料液比为 1∶10 （g／mL），进行 1.2.1 试验，结果见表1。

表1 乙醇浓度对提取率的影响

结果表明，随着乙醇浓度的增大，女贞子中齐墩果酸的提取率逐渐增大，当乙醇浓度为80%时提取率最大，之后提取率降低。由于不同体积分数的乙醇极性不同，而根据相似相溶原理，乙醇浓度越高，其极性越接近于齐墩果酸的极性，越有利于提取。而无水乙醇中几乎不含水，其传热和传质均受到影响，所以其提取率反而降低［6］。为节约资源，故选取乙醇浓度80%为宜。

2.1.2 料液比对提取率的影响

分别称取1.0000 g女贞子粉5份，以料液比为 1∶6、1∶8、1∶10、1∶12、1∶14 （g／mL），并固定乙醇浓度为80%，微波温度为70℃，微波时间为3 min，微波功率为 300 W，进行 1.2.1 试验，结果见表2。

表2 料液比对提取率的影响

结果表明，随着料液比的增高，女贞子中齐墩果酸的提取率逐渐增大，当料液比为1∶10时提取率基本保持不变。原因可能是料液比较小时，女贞子中齐墩果酸不能充分溶出，因而提取剂增加，提取率呈增加趋势；但女贞子中齐墩果酸含量有限，当提取剂增加到一定程度，齐墩果酸已基本溶出，因而提取率基本不增加，而且过大的料液比会造成提取液中杂质含量高。考虑节省原料、能源、后序工艺负荷，故料液比取1∶10为宜。

2.1.3 微波时间对提取率的影响

分别称取1.0000 g女贞子粉5份，以微波时间为 1 min、2 min、3 min、4 min、5 min，并固定乙醇浓度为80%、微波温度为70℃，微波功率为300 W，料液比为 1∶10（g／mL），进行 1.2.1 试验，结果见表3。

表3 微波时间对提取率的影响

结果表明，随着微波时间的增加，女贞子中齐墩果酸的提取率逐渐增大，当时间为3 min时提取率最大，之后提取率有所降低。这是由于一定时间的微波作用促使了齐墩果酸的提取，但时间太长将破坏齐墩果酸类物质的原有结构，使得率降低，故选时间3 min为宜。

2.1.4 微波功率对提取率的影响

分别称取1.0000 g女贞子粉5份，以微波功率为 100 W、200 W、300 W、400 W、500 W，并固定乙醇浓度为80%，微波温度为70℃，微波时间为3 min，料液比为 1∶10 （g／mL），进行 1.2.1 试验，结果见表4。

表4 微波功率对提取率的影响

结果表明，随着微波功率的增高，女贞子中齐墩果酸的提取率逐渐增大，当微波功率为300 W时提取率最大，之后提取率开始减小。这是由于微波作用时间一定时，当微波功率太低时，微波对细胞膜的破碎作用较小，分子运动也不剧烈，齐墩果酸提取率不高。功率越高，物系吸收微波能越多，物系温升越快，固液传质速度也加快［7］，提取率升高；功率过大，可能引起齐墩果酸的活性成分降低和降解。考虑到功率越高，机器损耗和能耗也越大，生产成本也会增高，故选微波功率300W为宜。

2.1.5 微波温度对提取率的影响

分别称取1.0000 g女贞子粉5份，以微波温度为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，并固定乙醇浓度为80%，微波时间为3 min，微波功率为300 W，料液比为 1∶10（g／mL），进行 1.2.1 试验，结果见表5。

表5 微波温度对提取率的影响

结果表明，随着微波温度的增高，女贞子中齐墩果酸的提取率逐渐增大，当微波温度为60℃时提取率最大，之后提取率开始减小。这可能是由于温度升高，提取率逐渐升高，溶剂的粘度减小，分子运动速度加快，提取溶剂的扩散系数增加，促使溶出速度加快；同时分子运动速度加剧，细胞的扩散及渗透速率加快，齐墩果酸类物质容易转移到溶剂中。当温度超过60℃时齐墩果酸的结构及部分官能团遭到破坏，同时一些杂质也会增多，故选择温度60℃为宜。

2.2 正交试验

2.2.1 正交试验结果及极差分析

在单因素试验的基础上，以乙醇和盐酸的混合溶液为提取溶剂，分别选择了料液比，微波温度，微波时间，微波功率，进行L16（45）正交试验，进一步优化提取工艺。正交试验结果及极差分析见表6。

表6 正交试验结果及极差分析

由表6可知，最优因素水平组合为A3B2C2D3E2，即乙醇浓度为 90%、料液比为 1∶10、微波作用时间为3 min、微波功率为400 W、微波提取温度为50℃。各因素影响齐墩果酸提取率的顺序是A＞C＞D＞E＞B，即乙醇浓度＞微波时间＞微波功率＞微波温度＞料液比。在上述最优条件下，进行三次平行验证试验，取平均值，得女贞子中齐墩果酸的提取率为 2.518%。

2.2.2 正交试验结果的方差分析

对表6试验结果进行方差分析，结果如表7所示。