超声波辅助提取红景天苷工艺条件的优化

李志涛，孙金旭，祝铁钢，王志杰（衡水学院，河北衡水053000）



超声波辅助提取红景天苷工艺条件的优化

李志涛，孙金旭，祝铁钢，王志杰
（衡水学院，河北衡水053000）

摘要：以单因素试验为基础，通过L9（34）正交试验研究超声波功率、超声波温度、提取次数对红景天苷提取率的影响。结果表明，超声波功率、超声波温度、提取次数对红景天苷提取率均有不同程度的影响，其中超声温度的影响显著。L9（34）正交试验优化后的提取适宜方案为：超声波功率500 W，超声波温度40℃，在此条件下提取4次。在最佳条件下，红景天苷提取率可达2.343%。

关键词：超声波法；红景天苷；提取

红景天系景天科红景天属多年生草本植物，生长在海拔1 800 m～2 500 m高寒无污染地带，其生长环境恶劣，因而具有很强的生命力和特殊的适应性。我国为主产区之一，资源比较丰富［1］。红景天是珍稀的药用植物，红景天苷是其主要的活性成分，具有抗疲劳、抗衰老、免疫调节、抗肿瘤、保护肝脏等多种作用［2-3］。目前国内常用去离子水浸泡、大孔吸附树脂技术、热回流等方法提取红景天苷［4-7］。但这些工艺制备条件复杂，近年来发展起来的超声波法具有操作简单、无污染、可为大规模生产的提取分离提供合理化生产工艺等优点，目前吴少雄等利用超声波法提取红景天苷，对溶剂浓度、超声作用时间、料液比等因素进行了研究［8］，本试验在前期研究基础上，研究超声波功率、超声波温度、提取次数对提取红景天苷的影响，利用正交试验对超声处理工艺进行优化，以期提高红景天苷的提取率。

1　材料与仪器

1.1材料

红景天：购于衡水市中医院药店，经河北省药品检验所鉴定；高纯水：购于衡水欣禹水处理技术开发有限公司。红景天用高纯水洗净，在50℃条件下烘干，粉碎后备用。

红景天苷标准品：购于国家标准物质网。

1.2仪器

KUDOS超声波震荡器（59 kHz）：上海科导超声仪器有限公司；Uitrospec 3 300pro紫外可见分光光度计：美国GE公司；TG-16WS型台式离心机：长沙湘智离心机仪器有限公司。

2　方法

2.1超声波辅助提取［8］

2.1.1单因素试验

精确称取红景天粉5.00 g置于100 mL三角烧瓶中，用高纯水作为提取溶剂，料液比为1∶10（g/mL），浸泡1 h，超声功率依次为200、300、400、500、600、700 W，45℃下超声波作用60 min，用180目的纱筛过滤，然后滤液减压抽滤，用乙醇定容于100 mL容量瓶中，测定红景天苷含量并计算提取率。根据测定红景天苷的含量确定最佳超声功率。

采用最佳超声功率，按照上述试验方法和条件，超声温度依次为30、35、40、45、50、55℃的条件下，测定红景天苷含量并计算提取率。根据测定红景天苷的含量确定最佳超声温度。

提取N（1、2、3、4、5、6）次时，用提取N-1（N≥2）次后的滤渣，加相同料液比的高纯水，采用最佳超声功率和超声温度，超声波作用60 min进行提取，过滤，最后合并滤液，抽滤，定容后测定红景天苷含量并计算提取率。根据测定红景天苷的含量确定最佳提取次数。

2.1.2正交试验

根据单因素试验的结果，选择超声波功率、超声波温度、提取次数进行四因素三水平L9（34）试验设计，测定红景天苷含量并计算提取率，以确定最佳提取工艺条件。

2.2有效成分含量的测定［9］

2.2.1标准曲线绘制

精确称取红景天苷标准品20.0 mg，置于100 mL的容量瓶当中，然后加蒸馏水定容，摇匀，得红景天苷标准溶液。分别量取所得红景天苷标准溶液液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL，置于10 mL容量瓶当中。然后用蒸馏水定容并摇匀。在276 nm处测定其吸光度。

2.2.2样品含量的测定

量取所得提取液10.0 mL于烧杯当中，然后加入质量分数为10%的醋酸铅2.0 mL并摇匀，之后加饱和硫酸钠溶液0.5 mL，然后所得液在4 000 r/min条件下离心15 min，取上清液。再用蒸馏水定容于50 mL容量瓶中，在276 nm处测定其吸光度。根据工作曲线方程计算红景天苷含量。

3　结果与讨论

3.1吸光度与红景天苷浓度线性方程确定

经试验研究后，确定吸光度（Y）与红景天苷浓度（X，mg/mL）的线性回归方程为：Y=4.667 6X- 0.006，相关系数R=0.999 5。在该条件下，红景天苷浓度的线性范围为0～0.12 mg/mL。

3.2单因素试验

3.2.1超声波功率对红景天苷提取率的影响

超声波功率对红景天苷提取率的影响见图1。

图1　超声波功率对提取率的影响Fig.1 The power of ultrasonic wave influencing for extraction rate

由图1可知，当超声波功率小于500 W时，红景天苷溶出量随超声波功率的增大而增多，当功率达到500 W时，红景天苷的溶出量达到最大，但是当功率超过500 W时，红景天苷的溶出量逐渐降低，这可能是由于随着超声波功率的升高产生的热量相应的增多，产生的热量导致溶质扩散加快，温度对传质效应产生了影响的缘故。确定功率500 W为红景天苷超声的适宜功率。

3.2.2超声波温度对红景天苷提取率的影响

超声波温度对红景天苷提取率的影响见图2。

图2　超声波温度对提取率的影响Fig.2 The treating temperature influencing for extraction rate

由图2可知，当超声温度小于40℃时，红景天苷溶出量随超声波温度的增大而增多，这可能是由于温度升高，分子运动速度加快，有利于红景天苷的渗透和溶解。当温度升至40℃时，红景天苷的溶出量达到最大，但是当温度大于40℃时，红景天苷的溶出量逐渐下降，分析原因可能是温度过高使杂质溶出量增加。所以选取40℃为红景天苷超声的适宜温度。

3.2.3提取次数对红景天苷提取率的影响

提取次数对红景天苷提取率的影响见图3。

由图3可知，当提取次数不超过3次时，红景天苷溶出量增加明显，当提取次数超过3次后，随着提取次数的增加，红景天苷溶出量增加缓慢。在实际提取过程中，考虑到提取成本和提取效果，确定提取次数3次为红景天苷最佳提取次数。

3.3 L9（34）正交试验优化提取工艺研究

根据单因素试验的结果，进行正交试验，因素水平见表1。数据分析结果见表2和表3。

图3　提取次数对提取率的影响Fig.3 The treating times influencing for extraction rate

表1　L9（34）正交试验因素水平表Table 1 L9（34）orthogonal experimental design factors and level

表2　L9（34）正交试验对红景天苷提取率影响分析Table 2 L9（34）orthogonal test analysis of the impact of extraction rate of salidroside

表3　L9（34）正交试验对红景天苷提取率影响的显著性分析Table 3 L9（34）orthogonal test of the impact of significant extraction rate of salidroside analysis

由表2、表3可知，超声波温度对红景天苷提取率有非常显著的影响。按影响红景天苷提取率的因素大小顺序为：超声波温度＞超声波功率＞提取次数。确定最佳试验结果组合为A2B2C3，即超声波温度40℃，超声波功率500 W，在此条件下提取4次。

3.4验证试验

为进一步精确试验结果，采用超声波法最佳条件进行试验，按照2.2.2中的方法测定红景天苷含量，计算提取率。做3个平行样，取平均值，得红景天苷提取率为2.343%，此结果高于单因素试验和正交试验结果，表明此优化意义较大。

4　结论

超声波辅助提取法作为一种天然产物活性成分分离提取的新技术，其原理是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的溶出，从而达到提取目的，具有提取温度低、高效、方便的特点，并且具有较高的实用价值［10］。本文采用超声波辅助提取法，在单因素试验的基础上，通过正交试验得知，影响红景天苷提取率因素的主次关系是超声波温度对红景天苷提取率影响最大，超声波功率影响次之，提取次数影响相对较小，并且超声波温度对红景天苷提取率有非常显著的影响，其它因素影响不显著。确定了红景天苷的最佳提取条件为：超声波温度40℃，超声波功率500 W，在此条件下提取4次。并且按最佳提取参数进行了验证，得红景天苷提取率为2.343%，结果表明在该参数下提取红景天苷，其提取率明显高于正交试验最高值，说明优化结果较有意义。研究结果为进一步的试验研究奠定了基础，可为红景天产品的开发利用提供参考。

参考文献：

［1］方勇.不同产地红景天中红景天多糖含量的测定和对比分析［J］.现代中西医结合杂志，2011，20（31）：3988-3989

［2］王聪庆，陈娟.大孔树脂分离纯化红景天苷工艺研究［J］.中药材，2011，34（12）：1937-1939

［3］HAN X，ZHANG T Y，WEI Y，et al. Separation of salidroside from Rhodiola crenulata by high-speedcounter-current chromatography ［J］. Journal of Chromatography A，2002，971（1/2）：237-241

［4］苏波，王晓，姜艳，等.红景天甙提取工艺的优化研究［J］.精细石油化工进展，2007，8（3）：22-24

［5］闵建华，章振鹏，孟亚会，等.红景天苷大孔吸附树脂纯化工艺研究［J］.中草药，2013，44（11）：1426-1430

［6］王维，蔡银燕，陈耀.红景天苷制备工艺的探讨［J］.现代中药研究与实践，2007，21（5）：50-52

［7］曾庆华，王竹君，李燕.响应面法优化热回流提取红景天苷工艺［J］.安徽农业科学，2013，41（1）：309-313

［8］吴少雄，郭祀远，李琳，等.超声波法提取大花红景天有效成分的工艺研究［J］.食品科技，2006（1）：46-49

［9］曾庆华，樊琛，孙小凡，等.响应面法优化红景天中红景天苷超声波-微波协同提取工艺［J］.食品工业科技，2013，34（20）：270-274

［10］孙金旭，朱会霞，肖东光.超声波提取覆盆子干果黄酮工艺研究［J］.中国酿造，2010（4）：147-150

Optimization of Process Condition for Ultrasonic-assisted Extraction of Salidroside from Rhodiola

LI Zhi-tao，SUN Jin-xu，ZHU Tie-gang，WANG Zhi-jie
（Hengshui University，Hengshui 053000，Hebei，China）

Abstract：The effect of power of ultrasonic wave，temperature，and times on extraction rate of salidroside was studied through single-factor experiment and L9（34）orthogonal experiment，results showed that power of ultrasonic wave，temperature，and times had different impacts，orthogonal experiment analysis showed that temperature appreciably impacted.The optimum conditions for salidroside extraction were：power of ultrasonic wave 500 W，treating at 40℃，under these conditions extracting for 4 times.Under the optimal circumstances，the extraction rate of salidroside could be up to 2.343%.

Key words：ultrasonic；salidroside；extraction

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.09.017

基金项目：衡水市科技局指令性课题（14032）

作者简介：李志涛（1983—），男（汉），讲师，硕士，研究方向：食品科学。

收稿日期：2015-04-22