白术提取工艺及抗氧化性能研究

宋晨，闫璐

（邯郸睿川科技有限公司，河北 邯郸 056000）

1 概况

白术为苍术属多年生植物，现代研究表明其根茎含有黄酮、多糖、挥发油和内酯类等成分，具有抗菌、抗氧化等生物活性。舒畅等优化了白术黄酮的提取温度、液料比、提取时间，并测定出其抗氧化性能。武宇芳等通过超声辅助提取白术黄酮,并采用DPPH 法测定了抗氧化活性。吴铭等利用超声辅助提取了白术多糖，提取率为8.52 %，同时测定了白术多糖DPPH 自由基和超氧阴离子自由基清除率。黄小千等由水蒸气蒸馏法提取了白术挥发油并研究其化学成分。王建成利用正交试验考察了乙醇体积分数、溶剂用量、提取时间及提取次数对白术内脂提取工艺的影响。现有研究多集中于单个成分提取及表征，但多成分连续提取更具有工业意义。探讨水提法提取白术，同时收集挥发油，水提滤渣进一步经醇提得醇提物，优化提取工艺并测定水提物、醇提物抗氧化性，以期为白术综合利用提供参考。

2 实验部分

2.1 试剂及仪器

白术生品，河北安国药材市场；芦丁标准品，中国食品药品检定研究所；DPPH，分析纯，和光纯业工业株式会社；过氧化氢、水杨酸、硫酸亚铁、维C、葡萄糖、蒽酮等均为市售分析纯。

微波萃取仪，XH-100，北京祥鹄科技有限公司；可见分光光度计，722S，上海仪电分析仪器有限公司。

2.2 试验方法

2.2.1 白术提取及工艺优化

白术粉碎过40 目筛。称取白术粉于三颈烧瓶中，以蒸馏水为溶剂，按一定液料比（mL/g），直接蒸馏规定时间，期间收集挥发油。结束后抽滤合并滤液浓缩得水提物，经苯酚-硫酸法鉴定其主要为多糖。滤渣经抽滤后，不经烘干直接称重，以一定液料比（mL/g） 加入95%乙醇，设定微波功率600 W，萃取一定时间，温度设置为78 ℃，结束后趁热过滤合并滤液浓缩，得醇提物，经盐酸-镁粉法鉴定其主要为黄酮。

在预实验及单因素实验基础上，以白术与水用量比、水提时间、白术与醇用量比、微波时间四因素来设计正交实验优化黄酮提取工艺。正交实验因素与水平设计见表1。

表1 正交实验因素与水平设计Table 1 Orthogonal design factors and levels

2.2.2 提取物定量分析

2.2.2.1 多糖测定

五只试管分别加入不同浓度葡萄糖溶液2 mL，浓H2SO45.00 mL、5%苯酚1.00 mL，摇匀，100 ℃加热0.5 h 后冷却。以蒸馏水做参比，490 nm 波长下测各溶液吸光度，绘制标准曲线。移取提取后未浓缩水提液1.0 mL 稀释到一定浓度测定吸光度，平行3 次，根据葡萄糖标准曲线计算被测液多糖浓度，白术多糖的得率计算式如下：

式中：C0为最终稀释的多糖的质量浓度，mg/mL；N 为多糖稀释倍数；V 为多糖溶液的体积，mL；m为白术质量，g。

2.2.2.2 黄酮测定

配置：0.2 g/L 芦丁标准液、100 g/L 的Al(NO)3溶液、40 g/L 的NaOH 溶液和50 g/L 的NaNO2溶液。以芦丁为标准，按参考文献程序显色，检测波长为510 nm，95%乙醇做参比绘制芦丁标准曲线。移取提取后未浓缩醇提液1.00 mL 稀释到一定浓度测定吸光度，平行3 次，根据芦丁标准曲线计算被测液黄酮浓度。参考白术多糖得率计算方程，计算白术黄酮得率。

2.2.3 抗氧化能力的测定

2.2.3.1 对羟基自由基的清除作用

以维C 作对照，测定白术水提物和醇提物对OH 的清除能力。配置5、17、27、33、39、50 μg/mL 维C、白术水提物和醇提物溶液。取FeSO4溶液1.0 mL 于试管中，分别加1.0 mL 水杨酸-乙醇溶液、1.0 mL 的H2O2溶液、1.0 mL 蒸馏水，在37℃条件下反应30 min，以蒸馏水作参比测510 nm波长处吸光度A0；以不同浓度的维C 溶液代替蒸馏水，其余同上测吸光度Ax；以蒸馏水代替H2O2作试剂空白测吸光度Ax0。白术水提物和醇提物测定同维C。

2.2.3.2 对DPPH·的清除作用

以维C 为对照，测定白术水提物和醇提物对DPPH·清除率。取五只试管分别加入2.0 mL 浓度分别8、16、24、32、40 μg/mL 的维C 溶液，加入2.0 mL 浓度为0.05 mg/mL 的DPPH 溶液，摇匀、室温于暗处反应25 min，测520 nm 处的吸光度Ai；平行测定2.0 mL DPPH 溶液和2.0 mL 95%乙醇混合液的吸光度A0，试剂空白的吸光度A1。

DPPH 自由基清除率（%） =（1-（Ai—A1） /A0） ×100，白术水提物和醇提物测定同维C。

3 结果与分析

3.1 标准曲线

葡萄糖标准曲线线性回归方程为：Y=-0.058 1+57.55 X，R=0.993 42；芦丁标准曲线线性回归方程为：Y=9.133 04X，R=0.999 04。

3.2 正交实验结果

依正交表1进行实验，通过葡萄糖、芦丁标准曲线法计算多糖得率、黄酮得率，及两者之和。结果如表2所示。本提取工艺中，挥发油为水提副产物，且挥发油含量较低，暂未列为实验指标。白术水提步骤不受黄酮提取步骤影响，因此多糖得率亦不作为优化指标，同理多糖、黄酮二者之和亦不作为优化指标。但实验可见，蒸馏时间对多糖得率影响较大，物料比影响较小。延长时间可提高多糖得率。黄酮得率受所有因素影响，因此以黄酮得率为正交实验优化指标，正交条件下多糖和黄酮得率及两者之和见表2。

表2 正交条件下多糖和黄酮得率及两者之和Table 2 Flavone,polysaccharide,and total yield under orthogonal condition

黄酮得率正交实验分析见表3。

表3 黄酮得率正交实验分析Table 3 Flavone yield orthogonal test analysis

由表3可见，实验9（A3B3C2D1） 黄酮得率为0.42%，为设计实验中最高得率；分析各因素各水平平均得率，最优工艺应为A3B3C3D1。由极差分析可得，影响黄酮得率的因素由大到小为：料液（水） 比＞蒸馏时间＞料液（醇） 比＞微波时间。

最佳工艺验证，A3B3C3D1即料液（水） 比为1∶20（mL/g），蒸馏时间5 h，料液（醇） 比1∶20（mL/g），微波时间4 min。黄酮得率0.44%，多糖得率30.42%，两者之和为30.86 %，水、醇总提取物得率35.21%。同时收集挥发油为副产物。

3.3 白术水提物和醇提物的抗氧化活性

3.3.1 提取物对·OH 的清除作用

提取物对·OH 的清除作用如图1所示。

由图1可知，提取物对·OH 的清除作用，在实验浓度范围内，50 μg/mL 白术水提物对·OH 清除率达21.96%，此时醇提物清除率为18.89%，白术水提物比醇提物略高，低浓度时，两者差异明显，随质量浓度逐渐升高，两者清除率越来越接近。低浓度时二者清除性能与维C 差距不大，随浓度升高二者性能较维C 差距变大，总体二者均没有维C 的清除性能强。

图1 提取物对·OH的清除作用Fig.1 OH free radical scavenging effect of different extracts

3.3.2 提取物对DPPH·的清除作用

提取物对DPPH·的清除作用如图2所示。

图2 提取物对DPPH·的清除作用Fig.2 DPPH free radical scavenging effect of different extracts

由图2可知，提取物对DPPH·的清除作用，实验浓度范围内，对DPPH·清除率白术水提物比醇提物高且差异较明显。在8～24 μg/mL 水提物和醇提物对DPPH·清除率差别逐渐增大，＞24 μg/mL 后两者的差别逐渐减小。但整体二者较维C清除能力差，且差距较大。对比图1、图2发现，白术水提物和醇提物对DPPH·的清除能力稍弱于对·OH 的清除能力。

4 结语

对白术进行综合提取，首先以蒸馏水为溶剂，采用直接蒸馏，收集挥发油及主要成分为多糖的白术水提物。滤渣经抽滤后，不经烘干直接加入95%乙醇，进行醇提得白术醇提物，其主要成分为黄酮。以黄酮得率为考察指标，由正交实验法确定了最优工艺参数，即料液（水)比为1 ∶20（mL/g），蒸馏时间5 h，料液（醇） 比1 ∶20（mL/g），微波时间4min。此条件下，黄酮得率0.44%，多糖得率30.42%，两者之和30.86%，水、醇总提取物得率35.21%。全工艺以黄酮为控制组分，影响黄酮得率的因素由大到小为：料液（水）比＞蒸馏时间＞料液（醇） 比＞微波时间。该工艺前期水提不影响后期醇提产物及总提取物得率，提高了药材利用率。

该工艺所得提取物抗自由基作用明显，其中，50μg/mL 白术水提物对·OH 清除率达21.96%，此时醇提物清除率为18.89%；40μg/mL 白术水提物对DPPH·清除率达17.62%，此时醇提物清除率为12.85%。白术水提物与醇提物低浓度时对·OH 清除性能与维C 差距不大；二者对DPPH·的清除能力稍弱于其对·OH 的清除能力。