苍耳子中总生物碱微波辅助提取工艺研究

2014-11-14高齐段欢赵攀登

杭州化工 2014年3期

高齐，段欢，赵攀登

（陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西汉中 723001）

苍耳子是苍耳的带总苞的果实。它又名枱耳实、牛虱子、胡寝子、苍郎种、棉螳螂、苍子、胡苍子、饿虱子、苍棵子、苍耳蒺藜等，是常用的中草药，具有散风除湿通窍等功效。但苍耳为有毒植物，以果实即苍耳子为最毒，使用须严格遵照医嘱。中国苍耳子在临床上主要用于风寒头痛，鼻渊流涕，四肢拘挛，风疹瘙痒等病症的治疗［1］。另外苍耳子还有抗病毒、消炎、镇痛作用［2－3］。生物碱类化合物广泛存在于许多植物中。随着近几年分离提取技术的发展，生物碱已被应用于多种产品中。生物碱类化合物具有抗病毒、抗炎症、抗过敏、抗癌等多种生物活性和药理作用，在医药、食品、保健等领域被广泛应用［4－5］。生物碱是苍耳子中主要的活性成分之一，笔者利用微波辅助提取并测定苍耳子中总生物碱含量，通过单因素和正交试验确定其最佳提取条件，为苍耳子进一步开发利用提供了参考。

实验室提取生物碱常用的方法有微波辅助法、超声波辅助法、有机溶剂提取法、回流提取法、超临界萃取法、离子交换树脂法等。其中，微波辅助法加热快、升温高、消解能力强，大大缩短了溶样时间，且产率较高，备受研究者的亲睐。

1 实验部分

1.1 材料试剂与仪器

1.1.1 材料试剂

苍耳子：汉中本地采摘；无水乙醇，氢氧化钠，甲醇，均为分析纯，市售。

1.1.2 仪器

WF－2000微波快速反应系统：上海屹尧分析仪器有限公司；TDL－5离心机：上海安亭科学仪器厂；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：上海森信实验仪器有限公司；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。

1.2 原料预处理

将苍耳子用粉碎机粉碎，过60目筛子，置于50℃恒温干燥箱中干燥至质量恒定。

1.3 苍耳子生物碱提取液的制备

称取1 g苍耳子干粉，用一定体积分数的的乙醇作为提取剂，按设定好的料液比加入50 mL烧杯，搅拌5 min后移入微波快速反应系统中，在一定的微波时间、微波温度、微波功率下进行微波处理。然后真空抽滤，取5 mL滤液移至25 mL试管中，用无水乙醇定容至刻度，以磁力搅拌5 min后，进行减压蒸馏（真空度 P ＝ 0.1 atm，t＝ 60℃），把馏出液于3000 r／min下进行第一次离心分离。分离结束后，取上层清液8 mL加入10%的NaOH至没有明显沉淀产生时，放入离心机中进行第二次离心8 min。分离结束后取下层沉淀放入干燥箱中干燥至质量恒定，然后称量计算产率。

1.4 总生物碱提取率的计算

式中：m1为粗提取物质量（g）；m 为样品质量（g）。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验

2.1.1 Φ（乙醇）的影响

称取1.0000 g苍耳子干粉5份，在微波温度为50℃、料液比为1∶25、微波时间为4 min的条件下，分别用 Φ（乙醇）为 50%、60%、70%、80%、90%的溶液，按1.3的方法进行试验，计算总生物碱提取率，结果见表1所示。

表1 Φ（乙醇）对总生物碱提取率的影响

表1表明，总生物碱的提取率随着Φ（乙醇）体积分数的增大逐渐增加，但到一定程度又逐渐减小，当Φ（乙醇）等于70%时，提取率达到最大。原因可能是适当的水分存在会促进微波对细胞的作用。乙醇体积分数太大，水分则减少，从而影响生物碱的提取效果。所以选Φ（乙醇）为70%较好。

2.1.2 料液比的影响

称取1.0000 g苍耳子干粉5份，按1.3的方法在Φ（乙醇）为70%、微波温度为50℃、微波时间为4 min进行试验，计算总生物碱提取率，结果见表2所示。

表2 料液比对总生物碱提取率的影响

随着料液比的增加，总生物碱提取率增加，当料液比达到1∶25时，再增大料液比，总生物碱提取率基本不变，这是因为在料液比足够大时，苍耳子中总生物碱已充分溶出，所以继续增大料液比时，总生物碱提取率基本不变，考虑到节约成本的需要，确定料液比为1∶25为宜。

2.1.3 微波时间的影响

称取1.0000 g苍耳子干粉5份，按1.3的试验方法，在 Φ（乙醇）为 70% ，料液比为 1∶25（g／mL），微波温度为50℃的条件下，分别取微波时间为 2 min、3 min、4 min、5 min、6 min 进行试验，计算总生物碱提取率，结果如表3所示。

表3 微波时间对总生物碱提取率的影响

由表3可知，随着微波时间的延长，生物碱提取率先增后减，5 min时达到最大。其原因可能是，微波时间太短，苍耳子中的生物碱不能完全析出，使得其提取不充分。而微波时间过长，则会使生物碱分解。因此，通过实验可知，微波时间以5 min较为适宜。

2.1.4 微波温度的影响

称取1.0000 g苍耳子干粉5份，按1.3的试验方法，在 Φ（乙醇）为 70%、料液比为 1∶25（g／mL）、提取时间为5 min的条件下，分别取微波温度为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃进行试验，计算总生物碱提取率，结果如表4所示。

表4 微波温度对总生物碱提取率的影响

由表4可知，随着温度的升高，总生物碱提取率先增加后减小，当温度达到50℃时，总生物碱的提取率达到最大值；继续升高温度，总生物碱提取率反而下降。这可能是温度过高破坏了生物碱的结构，同时考虑到温度太高，提取费用大，故以50℃为较佳提取温度。

2.2 正交试验

2.2.1 正交试验设计

在单因素试验的基础上，选取Φ（乙醇）、料液比、微波温度、微波时间四个因素，选择L9（34）正交表安排实验，因素水平表见表5。

表5 正交试验因素水平表

2.2.2 正交试验结果及极差分析

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

所在列 1 2 3 4 实验结果微波时间／min实验7 3 1 3 2 1.937实验8 3 2 1 3 1.694实验9 3 3 2 1 1.576均值1 1.769 1.725 1.800 1.705均值2 2.138 2.031 1.891 2.168均值3 1.736 1.886 1.951 1.770极差 0.402 0.306 0.151 0.463因素乙醇浓度／%料液比／（g/mL）微波温度／℃

由表6可知，四个因素中，对总生物碱提取率的影响主次顺序为微波时间＞Φ （乙醇）＞料液比＞微波温度，影响因素较大的是料液比和微波时间，因此在工业生产过程中应严格控制料液比和微波时间。最佳工艺条件为：Φ（乙醇）为70%、料液比为1∶25、微波时间为5 min、微波温度为50℃。