摘要:以乙醇為溶劑,比較了浸提法、超聲波法、微波法和勻漿提取法從喜樹(Camptotheca acuminata Decaisne)幼葉中提取喜樹堿和10-羥基喜樹堿的效果,并通過正交試驗設計對提取溫度、提取時間以及勻漿時間對提取效率的影響進行了分析。利用反向-高效液相熒光法檢測喜樹堿和10-羥基喜樹堿的濃度。結果顯示提取10-羥基喜樹堿的最優條件為勻漿12 min、60 ℃浸提30 min、超聲處理30 min;提取喜樹堿的最優方案為勻漿12 min、60 ℃浸提30 min、超聲處理15 min。多種提取工藝混合使用能顯著提高喜樹堿和10-羥基喜樹堿的產率。
關鍵詞:喜樹堿;10-羥基喜樹堿;喜樹(Camptotheca acuminata);提取方法
中圖分類號:R284.2文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2011)21-4459-04
Comparison and Optimization of Extraction Methods for Camptothecin and
10-Hydroxycamptothecin from Camptotheca acuminata
SHEN Shao-hua,LIU Ji-yan,HU Jiang-qin,CHEN Bo,WANG Li-lin
(School of Life and Environment Sciences, Hangzhou Normal University, Hangzhou 310036,China)
Abstract: Using ethanol as solvent, 4 methods including stirring extraction, homogenate extraction, ultrasonic extraction and microwave-assisted extraction were adopted to extract camptothecin(CPT) and 10-hydroxycamptothecin(HCPT) from Camptotheca acuminata. The effects of extraction temperature, extraction time and homogenate time on the yield of CPT and HCPT were studied by orthogonal design. And the extracts were analyzed by reverse-high performance liquid fluorescence method. The optimum conditions for extracting HCPT were homogenation for 12 min, 60 ℃ water bath for 30 min and ultrasonic extraction for 30 min; while for extracting CPT were homogenation for 12 min, 60 ℃ water bath for 30 min and ultrasonic extraction for 15 min. The combination of different methods could obviously improve the extraction efficiency.
Key words: camptothecin; 10-hydroxycamptothecin; Camptotheca acuminata; extraction methods
喜樹(Camptotheca acuminata Decaisne)為山茱萸目(Cornales)珙桐科(Nyssaceae)旱蓮屬植物,是中國特有的多年生高大落葉喬木。喜樹堿(Camptothecin, CPT)最早從喜樹中分離,具有獨特的抗癌功效,10-羥基喜樹堿(10-hydroxycamptothecin, HCPT)是喜樹堿的衍生物(圖1),與喜樹堿相比,其毒副作用更小[1]。研究表明,喜樹堿及其衍生物對多種癌癥均有一定療效[2-5],而結合其他藥物能顯著提高其抗癌功效[6-9]。喜樹堿和10-羥基喜樹堿廣泛分布于喜樹各組織器官,關于喜樹堿和10-羥基喜樹堿提取方法的報道很多,有研究表明以體積分數55%左右的乙醇溶液為溶劑,提取喜樹堿和10-羥基喜樹堿效果最佳[10-13]。考慮到試驗的安全性以及成本因素,本試驗以55%的乙醇為提取劑,以三年生喜樹的幼葉為材料,采用浸提法、超聲波提取法、勻漿法,并首次利用微波處理提取喜樹中喜樹堿和10-羥基喜樹堿,應用反向高效液相熒光檢測法(RP-HPLC)檢測其提取效果,以期找到同時提取喜樹堿和10-羥基喜樹堿的最佳方法。
1材料與方法
1.1試驗材料
以溫室內生長的三年生喜樹幼苗的葉片為供試材料,60 ℃烘干至恒重,研磨成粉末,避光保存備用。喜樹堿和10-羥基喜樹堿標準品購自美國Sigma公司(純度>98%)。
試劑:乙腈為HPLC級,水為超純水,其他試劑均為分析純。儀器:KQ5200DE型超聲波清洗儀,PT1300D勻漿儀;美國Waters公司高效液相色譜儀Waters 600高壓泵、Waters 2475熒光檢測器、Waters 717 plus自動進樣器、Waters Empower色譜工作站,浙江大學分析測試中心。
1.2方法
1.2.1喜樹堿和10-羥基喜樹堿的提?、俳岱ǎ悍Q?。保埃?g喜樹嫩葉粉末,溶于20 mL 55%的乙醇溶液中,在不同的溫度下(50、60、70 ℃)過夜提取喜樹堿和10-羥基喜樹堿;②超聲波提取法:稱?。保埃?g喜樹嫩葉粉末,溶于20 mL 55%的乙醇溶液中,在30 ℃,40 000 Hz的條件下,分別超聲提?。保怠ⅲ常?、45和60 min;③勻漿提取法。試驗首次采用勻質乳漿機提取喜樹堿和10-羥基喜樹堿,稱取1.00 g喜樹嫩葉粉末,溶于20 mL 55%的乙醇溶液中,在室溫(20~25 ℃)下勻漿提取喜樹堿;④微波提取法:首次將微波法用于喜樹中喜樹堿的提?。郏保担?。稱?。担埃?g喜樹嫩葉粉末(過60目篩),溶于100 mL 55%的乙醇溶液中,100 W功率下微波1 min,然后立刻冷卻2 min,如此反復微波提?。炒巍⒏鞣N方法所得的提取液10 000 r/min離心10 min,上清液過0.46 μm濾膜后進樣檢測。
1.2.2正交試驗優化喜樹堿提取方法稱取樣品1.00 g,溶于20 mL 55%的乙醇溶液中,勻漿后浸提30 min,然后超聲波處理提取喜樹堿,設計3因素3水平正交試驗,以喜樹堿和10-羥基喜樹堿的收率為指標,考察勻漿時間、浸提溫度和超聲波時間對提取效果的影響(表1)。
1.2.3喜樹堿和10-羥基喜樹堿含量的測定
1)高效液相色譜條件。色譜柱:XTerra RP18柱(5 μm,4.6 mm×250 mm);流動相:體積比20∶80的乙腈水混合液;入射波長:550 nm;激發波長:363 nm;流速:1 mL/min;進樣量:10 μL;柱溫:30 ℃。
2)標準曲線的制備。精確稱?。保保?mg 10-羥基喜樹堿和10.3 mg喜樹堿標準樣品于50 mL的容量瓶中,用無水乙醇溶解,定容至刻度線。將上述標準樣品按梯度稀釋,進樣量10 μL,以標準品濃度為橫坐標,峰面積為縱坐標進行線性回歸,得標準曲線方程:喜樹堿Y1=(1E+06)X+241 384,r=0.999 9;10-羥基喜樹堿Y2=(9E+06)X+553 466,r=1.000 0。喜樹堿和10-羥基喜樹堿分別在0.103~51.500和0.111~11.100 μg/mL時,濃度與峰面積具有良好的線性關系。
按照上述喜樹堿和10-羥基喜樹堿標準品的檢測條件,分別測定1.2.1和1.2.2所得提取液中喜樹堿和10-羥基喜樹堿的含量,并計算喜樹堿和10-羥基喜樹堿的提取率。
2結果與分析
2.1溫度對浸提法提取喜樹堿和10-羥基喜樹堿效果的影響
浸提溫度對喜樹堿和10-羥基喜樹堿的提取率有一定影響(表2),70 ℃過夜浸提,喜樹堿提取率最高,但此時10-羥基喜樹堿的提取率低于50和60 ℃時的提取率。超聲處理能在短時間內提高浸提的效率,70 ℃時浸提30 min結合超聲處理30 min,10-羥基喜樹堿的提取率與50和60 ℃時過夜浸提的提取率相同,喜樹堿的提取率略低于過夜浸提時所得提取率,說明超聲處理能有效縮短浸提時間。
2.2超聲時間對喜樹堿和10-羥基喜樹堿提取率的影響
超聲提取時間對喜樹堿和10-羥基喜樹堿提取率的影響不同(表3)。隨著超聲時間的延長,10-羥基喜樹堿的提取效率在45 min內基本沒變化,但當延長至60 min時,其提取率為超聲45 min時提取率的2倍多。喜樹堿提取率則隨超聲時間的延長呈先上升后下降的趨勢,超聲時間為30 min時提取率最大。
2.3勻漿時間對喜樹堿和10-羥基喜樹堿提取率的影響
勻漿時間長短對10-羥基喜樹堿提取率的影響不大,而喜樹堿的提取率隨著勻漿時間的延長而增加(表4)。
2.4微波提取法與其他提取工藝的比較
試驗首次將微波法用于喜樹堿的提取,并與其他方法的提取率進行了比較,結果顯示浸提法過夜提取,所得喜樹堿和10-羥基喜樹堿的提取率都最高,超聲波法次之,用微波提取法所得喜樹堿提取率為0.312%,接近超聲波法所得提取率(圖2);而10-羥基喜樹堿提取率為0.000 78%,顯著低于浸提法和超聲波提取法,略優于勻漿提取法(圖3)??梢娢⒉ㄌ崛》捎糜诙虝r間內快速提取喜樹堿。
2.5正交試驗結果
根據正交試驗結果,各因素對10-羥基喜樹堿提取率的影響順序為:提取溫度、勻漿時間、超聲波時間,對喜樹堿提取率的影響順序為:提取溫度、超聲波時間、勻漿時間(表5)。提?。保埃u基喜樹堿的最優方案為A3B2C2,即勻漿12 min,60 ℃浸提30 min,超聲波處理30 min;提取喜樹堿的最優方案為A3B2C1,即勻漿提?。保?min,60 ℃水浴30 min,超聲波處理15 min,喜樹堿的提取率可達0.338 45%,明顯高于單獨使用4種方法中任何1種所得的提取率。
3討論與總結
通過單因素試驗和正交試驗優化喜樹堿和10-羥基喜樹堿的提取方案,結果顯示,單一提取方法中,浸提法過夜提取,喜樹堿和10-羥基喜樹堿的提取率均達到最高,但該法耗時長,耗能大。正交試驗結果表明不同因素對喜樹堿和10-羥基喜樹堿的影響大小不同,提取溫度對2種代謝物的提取率都很重要。而勻漿時間對喜樹堿和10-羥基喜樹堿提取影響略有差異,可能與2種化合物的化學結構差異有關。另外,多種提取方法同時使用能有效節省提取時間,提高提取效率。本試驗首次運用微波輔助法提取喜樹中喜樹堿和10-羥基喜樹堿,該方法操作簡便,已被用于青脆枝(Nothapodytes foetida)中喜樹堿的提取,并獲得了較好的效果[16]。微波提取法可用于短時間內快速提取喜樹中的喜樹堿,但對10-羥基喜樹堿的提取效果不佳。本研究建立了反相高效液相色譜(RP-HPLC)熒光法同時檢測喜樹堿和10-羥基喜樹堿含量的方法,該方法穩定可靠,可用于喜樹堿和10-羥基喜樹堿檢測。
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