超声波提取独活中总香豆素的工艺研究

郑秀玉，李 滔，陈 赟

（华南理工大学 化学与化工学院，广东 广州 510640）

独活（radixangelicaepubescentis）是伞形科植物重齿毛当归AngelicapubescensMaxjm.f.biserrata ShanetYuan的干燥根，产于安徽、浙江、江西、湖北、四川及陕西等地，四川产的品质为优。其味辛、苦，微温，归肾、膀胱经。《本草正》：“专理下焦风湿，两足痛痹，湿痒拘挛”［1］。现代研究表明：独活有抗炎、镇痛及镇静作用；对血小板聚集有抑制作用；有降压作用，但不持久。独活主要活性成分为香豆素类化合物，以蛇床子素含量较高［2－4］。

对于独活中香豆素的提取，张彩凤［5］得出最优提取独活中醇溶性蛇床子素的工艺为：加95%乙醇5倍量，加热回流提取2次，每次2h。聂诗明等［6］采用浸提方式进行提取，得到最佳工艺条件为：6倍量、80%乙醇浸提3次，每次6天。采用常规提取方式所需时间长，乙醇浓度较高。传统的提取方法存在影响药效、步骤复杂、能耗高、纯度低、有机溶剂消耗量大等问题，难以满足市场要求，因此有必要开发与应用新的技术和工艺。

超声提取技术是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的溶出，超声波的次级效应，如机械振动、乳化、扩散、击碎等也能加速欲提取成分的扩散释放，并充分与溶剂混合以利于提取［7－8］。超声波提取具有时间短、提取效率高、溶剂用量少、低温、污染少、设备简单等特点，是一种新型环保的中药提取技术，具有广泛的应用前景［9－13］。目前超声波已应用于多种物质和材料的提取，并取得良好的效果。本文利用超声波对独活中的总香豆素进行提取，通过单因素实验考察超声波提取工艺的影响因素，确定最佳工艺条件。

1 仪器与材料

仪器：SB25－12DTDN超声波清洗器（宁波新芝生物科技股份有限公司）；电子天平（上海精密科学仪器有限公司）；高速万能粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）；循环水真空泵（巩义英峪予华仪器厂）；Shimadzu UV－2450分光光度计。

材料：独活购自广州清平药材市场。蛇床子素标准品购于浙江美迪康医药贸易服务部（供含量测定用）。无水乙醇为分析纯。

2 实验方法

2.1 供试品溶液的制备

按实验要求，精密称取规定目数的独活样品15.00g，置于锥形瓶内，并加入规定浓度和倍量的乙醇溶液。将锥形瓶放入超声波清洗器内，在规定的功率、水温及时间条件下进行超声处理；待冷却后，抽滤，量取滤液体积并记录。精密吸取滤液0.1mL，转移至10mL容量瓶内，用提取时规定浓度（本文为体积分数）的乙醇定容至刻度，摇匀即得供试品溶液。

2.2 对照品溶液的制备

精密称取蛇床子素（对照品）2.02mg，转移至10 mL容量瓶中，加无水乙醇溶解，并定容至刻度，摇匀即得储备液（202μmg／L）；分别移取对照品的储备液0.2、0.5、1、2、3mL至10mL容量瓶，无水乙醇定容至刻度，摇匀，得到4.04、10.1、20.2、40.4、60.6mg／L系列质量浓度的对照品溶液。

2.3 分析方法

将制得的供试品溶液，采用紫外可见分光光度计在322nm波长处测定其吸光度，以该供试品的溶剂（即提取时对应浓度的乙醇溶液）作为空白试剂；然后根据总香豆素标准曲线对其吸光度进行校正，求得供试品溶液的浓度；再结合稀释倍数与滤液体积，进而求得该工艺条件下的提取率。

3 单因素试验

单因素试验主要考察溶剂倍量、溶剂浓度、提取温度、提取时间、超声功率和药材粒度等因素对独活总香豆素提取率的影响，从而选出最佳超声波提取工艺条件。

3.1 溶剂倍量对提取率的影响

选择同一批次样品5份，每份样品15.00g。设置5种溶剂倍量，分别为4、5、6、8、10倍。在超声功率360W、超声温度40℃、超声时间40min、乙醇体积分数60%、粒径60～100目的条件下，分别进行上述5种溶剂倍量的超声处理，考察溶剂倍量对独活总香豆素提取率的影响。结果如图1所示。

从图1可以看出，随着溶剂倍量的增大，提取率也相应增大。这是因为随着溶剂倍量的增加，药材中心与外部溶液的浓度梯度越大，有利于扩散的进行。溶剂倍量在4～6倍的范围内，提取率增加的速率尤大；在6～8倍范围内，提取率增加速率相对4～6倍稍慢，但增加趋势仍然相当明显。故认为在溶剂倍量考察中，最佳条件为10倍。

图1 溶剂倍量对提取率的影响

3.2 超声功率对提取率的影响

选择同一批次样品6份，每份样品15.00g。设置6种超声功率，分别为0、120、240、360、480、600W。在溶剂倍量6倍、超声温度40℃、超声时间10min、乙醇体积分数60%和粒径60～100目的条件下，分别进行上述6种超声功率的超声处理，考察超声功率对独活总香豆素提取率的影响。结果如图2所示。

图2 超声功率对提取率的影响

从图2可以看出，在0～240W范围内，随着超声功率的增大，提取率相应增大；而在240～600W范围内，提取率变化不大。这说明超声功率在240～600W范围内对提取率影响不大，这可能是超声强度达到一定程度后，对药材的作用使其释放出总香豆素的量已达到饱和极限。综合考虑到若提高超声功率，则噪音随着增大，能耗也相应增大，给环境保护以及生产成本均带来困难。因此，认为在超声功率的考察中，最佳条件应为超声功率240W。

3.3 提取时间对提取率的影响

选择同一批次样品7份，每份样品15.00g。设置7种提取时间，分别为5、10、20、40、60、80、100min。在提取功率360W、超声温度40℃、溶剂倍量6倍、乙醇体积分数60%和粒径60～100目的条件下，分别进行上述7种提取时间的超声处理，考察提取时间对独活总香豆素提取率的影响。结果如图3所示。

图3 提取时间对提取率的影响

从图3可以看出，在5～20min内，提取率随着时间的增长而增大；在20～100min内，提取率几乎不随时间改变，基本保持一致。综合考虑，认为提取时间最佳为20min。

3.4 乙醇体积分数对提取率的影响

选择同一批次样品5份，每份样品15.00g。设置5种乙醇体积分数，分别为40、60、70、80、90%。在提取功率360W、超声温度40℃、溶剂倍量6倍、提取时间40min和粒径60～100目的条件下，分别进行上述5种乙醇浓度的超声处理，考察乙醇体积分数对独活总香豆素提取率的影响。结果如图4所示。

图4 乙醇体积分数对提取率的影响

从图4可以看出，乙醇体积分数在40%～60%范围内，随着体积分数的增大，提取率也快速增大。且在体积分数为60%时，相应的提取率最大，然后乙醇体积分数继续增大，提取率反而略有下降，这是由于香豆素类化合物的水溶性差，提高乙醇的体积分数可以调节溶液的极性，根据相似相容原则，乙醇体积分数高的提取率相应也高；但当乙醇体积分数过高时，体系的极性再次偏离总香豆素的极性，此时得率相对小一点。综合提取率和成本考虑，认为在乙醇体积分数的考察中，最佳条件是乙醇体积分数为60%。

3.5 超声温度对提取率的影响

选择同一批次样品4份，每份样品15.00g。设置4超声取温度，分别为30、40、50、60℃。在提取功率360W、乙醇体积分数60%、溶剂倍量6倍、提取时间40min和粒径60～100目的条件下，分别进行上述4种提取温度的超声处理，考察提取温度对独活总香豆素提取率的影响。结果如图5所示。

图5 提取温度对提取率的影响

从图5可以看出，随着温度的升高，提取率下降；在30～50℃内，下降趋势较缓，其中40～50℃内提取率基本持平，温度对提取率影响较小；温度继续升高至60℃，提取率下降相对较快，可能是由于高温致使部分香豆素升华或分解致使提取率下降。因此，认为在提取温度的考察中，最佳条件是提取温度为30℃。

3.6 药材粒度对提取率的影响

选择同一批次样品4份，每份样品15.00g。设置4种药材粒度，分别为20～40目、40～60目、60～100目、100～160目。在提取功率360W、乙醇体积分数60%、溶剂倍量6倍、提取时间40min和提取温度40℃的条件下，分别进行上述4种药材粒度的超声处理，考察药材粒度对独活总香豆素提取率的影响。结果如图6所示。

从图6可以看出，粒度越小（目多），提取率越高；20～100目范围内，提取率提高的速度较小，而100～160目的药材提取率上升迅速，这说明药材的粒度对提取速率影响较大。一般来说，粒度越小，表面积越大，有利于溶剂渗入药材颗粒内部和药物有效成分的扩散；但是粒度太小，增加了前处理（粉碎）的困难，也给后续的过滤及加工操作造成不便，在实际生产中还可能会团聚造成堵塞。另外，粉碎时药材粒度越小，粉碎得到的量也越少，而40～100目的量较多，而且此范围提取率差异不大，因此综合考虑，认为在粒度的考察中，不适宜采取过小的粒度，最佳条件是40～100目的药材混合均匀进行提取。

图6 药材粒度对提取率的影响

4 结论

采用超声波提取独活中总香豆素的过程中，通过单因素分析得到最佳提取条件为：溶剂倍量为10倍，超声功率240W，提取时间为20min，乙醇体积分数为60%，提取温度为30℃，粒度为40～100目。

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