牛大力活性成分提取工艺研究进展

石敏 孙钦菊 刘祁云 黄林华

牛大力为豆科崖豆藤属植物美丽崖豆藤的干燥根，俗称山莲藕、九龙串珠、大力薯，主要生长于山坡草丛中，分布在我国海南、广西、广东、湖南、贵州等地。作为药食同源作物，牛大力性味属甘、平，归肺、肾经，有“南方高丽参”之称，主要以根部入食、入药。《生草药性备药》中记载，牛大力具有解热毒、治疗淤血跌打伤、壮筋骨、滋补养肾等功效。《陆川本草》中记载，牛大力味平、甘，补益肝肾、清热解毒，能润肺、强筋健骨、健脾益气等。自20世纪70年代起，牛大力被加工成壮腰健肾丸、桂龙药膏、活络止痛丸、强力健身胶囊、强力追风透骨丸、舒筋健腰丸、益智康脑丸、抗风湿液等中成药，在全国范围内销售。民间也常用牛大力煲汤、泡酒、泡水，具有一定的滋养与保健功效。如今，牛大力已从野生走向人工种植、从中药生产原料走向农副产品，牛大力也已发展成我国两广地区的一个重要产业，种植区域及面积逐年扩大。

现代分析化学研究表明，牛大力的根、茎、叶、花等各部分均含有生物活性成分，尤其是根的活性成分极为丰富，因此近年来牛大力活性成分提取研究及开发利用成为了行业热点。本文对牛大力活性成分的提取工艺进行了全面的介绍，分别对牛大力中多糖、黄酮类、酚类、皂苷类化合物的提取方法进行了概述总结，并对各种方法的优缺点及影响因素进行了分析，以期为牛大力活性成分的有效提取提供科学参考。

一、活性成分

牛大力的药用价值与其富含的活性成分种类及其含量密切相关。牛大力含有多糖、黄酮、酚酸、甾醇等多种活性成分及Ca、Fe、Zn、Mg、Se和Mn等多种微量元素，因此牛大力具有增强抵抗力、润肺止咳、调节免疫力、治疗心血管疾病、提高胆固醇代谢、抗肿瘤、抗氧化和抗菌等功效。其中，牛大力中的多糖由鼠李糖、岩藻糖、阿拉伯糖、葡萄糖和甘露糖等构成；黄酮类化合物主要为芒柄花素、高丽槐素、异甘草素、槲皮素等；甾醇物质以豆甾醇和β-谷甾醇为主；酚酸类化合物有香草酸、丁香酸等。

二、提取工艺

1.多糖的提取工艺。蔡红兵等采用超声法提取牛大力中的多糖，并用硫酸-苯酚法测定其含量。經正交试验法研究得到牛大力多糖最佳提取工艺为料液比1：12、超声时间20min，在此工艺条件下的多糖得率为98.4%。此研究发现，超声提取法中影响多糖提取量的顺序依次为超声时间、加水量和牛大力粒度。陈勇等选用回流提取法，通过星点设计-效应面法对牛大力多糖的提取工艺进行优化，在回流提取温度89.3℃、料液比1：32（g/mL）、提取时间106min等最佳条件下，得到的牛大力多糖提取量为558.5mg/g。该研究发现，回流提取法中提取温度、提取时间和料液比等因素对牛大力中多糖提取均有影响。温剑文等研究了闪式提取法提取牛大力多糖的生产工艺，最佳提取工艺为温度25℃、料液比1：30（g/mL）、电机频率40Hz、提取时间8min，在此工艺条件下的多糖提取量为31.3mg/g。李薇等利用微波果胶酶法，从牛大力薯中提取得到0.63%多糖，其中，果胶酶用量为2.2%、酶解温度为55℃、酶解时间为2h、微波时间为70s。蒋德旗等采用纤维素酶酶解法提取牛大力多糖，在酶解时间76min、液料比14：1（mL/g）、酶解pH5.4、酶添加量9.5mg/mL、酶解温度45℃的工艺条件下，牛大力多糖得率为（4.43±0.67）%。苏芬丽等采用加热回流提取法，按料液比1：20（g/mL）、提取温度100℃、提取时间1h、提取次数2次、醇沉浓度80%、醇沉时间5h的水提醇沉法工艺条件，提取牛大力多糖。

综上所述，牛大力多糖的常见提取方法主要有超声提取法、加热回流法和酶解法等。其中，超声提取法不仅操作简便、时间短、成本低，还可获得较高的提取率；加热回流法提取较为完全，但耗时较长；酶解法需要严格控制酶解条件；闪式提取法具有快速、高效、节能的特点；超声辅助-水提醇沉法操作简单快捷、稳定性和重复性均良好，可用于规模化提取牛大力中的多糖。

2.黄酮类的提取工艺。（1）总黄酮。王呈文等采用超声波辅助法提取牛大力中的总黄酮，经正交试验优化得到最佳条件，即乙醇浓度75%、料液比1：25（g/mL）、提取温度60℃、提取时间60min，此条件下的总黄酮提取量为2.14mg/g。此研究发现，多糖提取得率的影响因素主次顺序为料液比、提取温度、乙醇体积分数、提取时间。谭志灿等在此基础上，通过Box-Behnken效应面法对超声波辅助提取法再次进行了优化，得到的最佳工艺为乙醇浓度81.07%、乙醇体积21.63倍、超声提取2次（52.51min/次）、提取温度60℃。效应面试验结果发现，乙醇浓度、乙醇体积和提取时间三个因素的交互作用较小，1次项和2次项对提取的贡献较大。李维峰等将超声提取与乙醇-硫酸铵双水相萃取技术耦合，在乙醇浓度80%、硫酸铵浓度0.3g/mL、料液比1：40（g/mL）和超声提取时间50min的工艺条件下，牛大力中总黄酮提取量为5.82mg/g。经正交试验可知，影响提取的主次因素是料液比＞乙醇浓度＞硫酸铵浓度＞超声时间。李荣宇等采用加热回流提取法，按料液比1：30（g/mL）、温度100℃、加热回流提取2次（1.0h/次），测定得到总黄酮得率为0.85%-1.10%。

综上所述，热回流法简便、提取率较高、准确性好、成本低、稳定，可作为牛大力中黄酮类成分的提取方法进行推广运用。超声提取法耗时短，提取工艺简单，尤其是超声辅助双水相体系提取法比超声辅助单纯乙醇溶液提取黄酮的得率明显要高，具有很高的实际生产应用价值。经正交试验和效应面试验发现，料液比、提取溶剂浓度、提取时间、提取温度均对牛大力中黄酮提取率有一定的影响。

（2）特征性成分。牛大力的特征性成分为芒柄花素和高丽槐素，均属于黄酮类化合物。勾玲等通过单因素试验考察了热回流提取牛大力中芒柄花素的工艺条件，最终得到的最佳工艺条件为采用20倍量的90%乙醇，于80℃下加热回流提取2次（1.5h/次）。王春华等采用超声提取RP-HPLC法测定牛大力中的高丽槐素，提取条件为甲醇提取溶剂100%、料液比1：20（g/mL）、提取时间80min；色谱条件为Cosmosil5 C18-ms-Ⅱ色谱柱（4.6mm×250mm，5μm）、乙腈-0.1%醋酸水溶液（43：57）流动相、流速1.0mL/min、检测波长312nm、进样体积20μL，得到牛大力中高丽槐素含量为0.0029%-0.0075%。陈勇等建立了超声辅助提取-HPLC法同时测定牛大力中芒柄花素和高丽槐素的方法，提取溶剂选用浓度为50%乙醇溶液，按1：8（g/mL）料液比，提取75min；采用C18色谱柱（4.6mm×250mm，5μm），流动相乙腈-0.1%冰醋酸溶液（38：62），检测波长248nm、310nm，流速1.0mL/min，柱温35℃，测定得到牛大力中芒柄花素和高丽槐素的含量分别为0.0010-0.0222mg/g和0.0260-0.3428mg/g。彭富全等和陈明等同样采用超声提取HPLC法，测定了牛大力中芒柄花素和高丽槐素的含量。马博凯等采用超声提取HPLC-MS法同时测定牛大力中高丽槐素和芒柄花素，提取条件、色谱条件和质谱条件分别如下：料液比1：100（g/mL）、提取溶剂75%甲醇、超声时间30min；色谱柱Waters ACQUITY UPLC BEH C18柱（100mm×2.1mm，1.7μm）、流动相甲醇-0.1%甲酸水溶液（梯度洗脱）、流速0.2mL/min、柱温35℃、进样体积5μL；离子源ESI源、扫描模式负离子、监测模式多反应监测（MRM）。

综上所述，牛大力特征性成分的提取主要采用超声提取法，不但简便快速，而且效率较高。牛大力特征性成分的测定主要采用HPLC法和HPLC-MS法，HPLC法快速、准确、稳定，HPLC-MS法则灵敏度更高、分析时间更短、专属性更强、基质效应更小。

3.酚类的提取工艺。关于牛大力中酚类化合物提取的相关研究较少，仅有少量关于牛大力中酚酸和总酚提取及含量测定的文献报道。石敏等采用超声波辅助提取法，经正交试验优化提取条件和单因素试验优化测定条件，获得了一种简单、快速、准确、稳定的牛大力总酚酸提取和含量测定方法。最优提取工艺条件为料液比1：60（g/mL）、乙醇浓度50%、超声功率400W、超声温度60℃、超声时间60min、超声次数2次；最优含量测定条件为测定波长720nm、福林酚用量1mL、反应放置时间0min、碳酸钠溶液用量1mL、水浴温度60℃、水浴时间20min。冯梦莹采用回流法提取牛大力中的总酚，按1：20（W/V）料液比，用95%乙醇回流提取2次，每次3h，再经旋转蒸发得到牛大力乙醇提取物后，分别选用石油醚、乙酸乙酯和正丁醇进行萃取，得到相应的不同有机相萃取物。经测定，牛大力的乙醇提取物、石油醚相、乙酸乙酯相和正丁醇相中的总酚含量分别为（35.4±1.8）mg/g、（34.0±0.9）mg/g、（118.6±3.2）mg/g、（51.0±2.7）mg/g，乙酸乙酯相中的总酚含量最高。

4.皂苷类的提取工艺。冯梦莹对牛大力中总皂苷含量进行了分析探究，提取方法與上述总酚的提取相同，所得牛大力乙醇提取物中皂苷含量为（142.5±3.3）mg/g，牛大力乙醇提取物的石油醚萃取相中皂苷含量为（415.8±1.6）mg/g，牛大力乙醇提取物的乙酸乙酯萃取相中皂苷含量为（468.2±1.2）mg/g，牛大力乙醇提取物的正丁醇萃取相中皂苷含量为（294.2±4.6）mg/g。此研究发现，经过各有机相萃取后，牛大力乙醇提取物中的活性物质均得到了有效富集，乙酸乙酯相对皂苷物质的富集效果最佳。

基金项目：广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2019KY1403）。

作者简介：石敏（1988-），女，工程师，硕士研究生，研究方向为活性成分提取及分析检测方法开发。

*通信作者：黄林华（1985-），男，高级工程师，硕士研究生，研究方向为标准化。