蔣瓊鳳+袁志輝
摘要:以黃酮提取率為考察指標,采用單因素試驗和正交試驗,進行了微波輔助乙醇提取鳳尾蕨(Pteris multifide Poir)中總黃酮的研究,得到微波輔助提取鳳尾蕨中總黃酮的最佳工藝條件為乙醇體積分數60%,料液比1∶60(g∶mL),微波功率320 W,微波提取時間60 s。此工藝條件下,鳳尾蕨中總黃酮的提取率為3.318%。
關鍵詞:鳳尾蕨(Pteris multifide Poir);總黃酮;微波輔助提取
中圖分類號:R282 ? ? ? ?文獻標識碼:A ? ? ? ?文章編號:0439-8114(2014)21-5238-03
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.21.049
Microwave Assisted Extraction of Flavonoids from Pteris multifide Poir
JIANG Qiong-feng, YUAN Zhi-hui
(Department of Life Science and Chemical Engineering, Hunan University of Science and Engineering, Yongzhou 425199,Hunan,China)
Abstract: To improve extraction rate of flavonoids, the single factor experiments and orthogonal experiments of microwave assisted extraction of total flavonoids from Pteris multifide Poir were conducted using ethanol as solvent. The optimal conditions were the concentration of ethanol of 60%, the material-liquid ratio of 1∶60(g∶mL), the microwave power of 320 W, the extraction time of 60 s. Under the optimal conditions, the extraction rate of total flavonoids from Pteris multifide Poir was 3.318%.
Key words: Pteris multifide Poir;total flavonoids;microwave assisted extraction
黃酮類化合物是一類重要的生理活性物質,具有抗氧化、抑菌、抗病毒、抗腫瘤、抗輻射、保肝、擴冠、免疫調節等多種功效[1,2]。鳳尾蕨(Pteris multifide Poir)為鳳尾蕨科鳳尾蕨屬,是一種來源豐富、價格低廉的藥用植物[3]。鳳尾蕨中含有黃酮類、倍半萜、甾醇、酯類等多種活性成分,民間及臨床用全草清熱利濕、抗菌消炎、消腫止痛,其根莖治療糖尿病,抗腫瘤效果佳[4,5]。微波輔助提取技術是黃酮提取的一種有發展潛力的新型技術,它與傳統乙醇回流浸提相比較,具有高選擇性、提取時間短、黃酮收率高、雜質浸出少等優點[6-8]。
1 ?材料與方法
1.1 ?材料
將鳳尾蕨(湖南科技學院采集)洗凈后干燥至水分含量在0.5%以下,粉碎過40目篩備用。
1.2 ?試劑
蘆丁標準品(中國藥品生物制品檢驗所),硝酸鋁、亞硝酸鈉、95%乙醇、氫氧化鈉等均為分析純。
1.3 ?主要儀器
752型紫外可見分光光度計(上海菁華科技儀器有限公司),AY220型電子分析天平(島津國際貿易公司),WD800GL型微波爐(格蘭仕微波爐電器有限公司),101-1A型電熱鼓風干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司),旋轉蒸發儀(鄭州長城科工貿有限公司)。
1.4 ?方法
1.4.1 ?標準曲線的制作 ?準確稱取一定量干燥至恒重的蘆丁標準品25 mg,用70%乙醇溶解,定容至50 mL容量瓶中,即為0.5 mg/mL蘆丁標準溶液。分別吸取蘆丁標準液0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL于50 mL容量瓶中,加70%乙醇至25 mL,再加入5%亞硝酸鈉溶液1.4 mL,搖勻,靜置6 min;加10%硝酸鋁溶液1.4 mL,搖勻,靜置6 min;加入1mol/L的氫氧化鈉溶液10 mL,搖勻;最后用70%乙醇定容至刻度,搖勻,靜置15 min。以第一管為空白對照,用分光光度計在510 nm處[9]測定吸光度,以濃度C為橫坐標,吸光度A為縱坐標繪制標準曲線,得到回歸方程為A=10.15C-0.003 2,R=0.999 4,線性范圍為10.16~79.13 mg/mL。
1.4.2 ?總黃酮提取率的測定 ?取待測液一定體積于25 mL容量瓶中,加入0.7 mL 5%亞硝酸鈉和0.7 mL 10%的硝酸鋁,靜置6 min,再加入5 mL 1 mol/L的氫氧化鈉溶液并用70%乙醇定容,以70%乙醇溶液作為空白,在510 nm處測定吸光度值(A)。再由吸光度A和回歸方程計算出總黃酮質量濃度C,然后根據以下公式計算出總黃酮提取率:
總黃酮提取率=[C×V×N×10-3/M0]×100%
式中,C為待測溶液中總黃酮的質量濃度(mg/mL),V為待測樣品的總體積(mL),N為溶液稀釋的倍數,M0為鳳尾蕨樣品的質量(g)。
1.4.3 ?單因素試驗
1)微波功率對總黃酮提取率的影響。精確稱取0.50 g鳳尾蕨粉末5份裝入錐形瓶內,以70%乙醇為提取劑,料液比1∶40(g∶mL,下同),在微波功率分別為160、320、480、640、800 W下進行提取,提取時間60 s。提取后過濾,經旋轉蒸發儀減壓濃縮得到1 mL濃縮液,用70%乙醇定容至10 mL。按標準曲線制備法,在510 nm處測定吸光度,并計算總黃酮的提取率。
2)微波提取時間對總黃酮提取率的影響。以70%乙醇為提取劑,料液比1∶40,微波功率320 W下分別提取30、40、50、60、70 s。按照上述方法計算總黃酮的提取率。
3)乙醇體積分數對總黃酮提取率的影響。以料液比1∶40,分別用50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液,微波功率320 W下進行提取,提取時間60 s,計算總黃酮的提取率。
4)料液比對總黃酮提取率的影響。以70%乙醇為提取劑,分別以1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70的料液比,在微波功率320 W下進行提取,提取時間60 s,計算總黃酮的提取率。
1.4.4 ?正交試驗設計 ?在單因素試驗基礎上,從總黃酮提取率4個因素乙醇體積分數、料液比、微波功率和微波提取時間中選取影響較大的3個水平進行L9(34)正交試驗設計,研究最佳提取工藝條件。正交試驗因素與水平見表1。
1.4.5 ?驗證試驗 ?為進一步考察上述最佳工藝的穩定性和合理性,精確稱取0.50 g干燥恒重的鳳尾蕨3份,在優化組合條件下進行3次平行試驗,按標準曲線制備法,在510 nm處測定吸光度并計算總黃酮的提取率。
2 ? 結果與分析
2.1 ? 單因素試驗結果
2.1.1 ?微波功率對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響 ?由圖1可知,微波功率為320 W時,鳳尾蕨總黃酮溶解較為充分而且分解較少,總黃酮提取率較高;當微波功率小于320 W時,可能輻射能量低,不能使總黃酮充分溶解出來;當微波功率大于320 W時,由于乙醇溶劑的揮發和部分黃酮的分解,使總黃酮的提取率逐漸降低。
2.1.2 ? 微波提取時間對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響 ?由圖2可知,當微波提取時間小于60 s時,隨著微波提取時間的延長,鳳尾蕨總黃酮的提取率逐漸增加,提取時間為60 s時,總黃酮提取率達到最高,當時間繼續延長,總黃酮的提取率反而減小,這可能由于總黃酮在受熱過程中有部分結構遭到破壞或某些成分喪失了,導致提取率下降。
2.1.3 ?乙醇體積分數對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響 ?由圖3可知,當乙醇體積分數低于70%時,隨著乙醇體積分數的增大,鳳尾蕨總黃酮提取率不斷增加,乙醇體積分數為70%時,總黃酮的提取率達到最高,繼續增大乙醇體積分數,總黃酮提取率開始下降,這可能是乙醇體積分數大于70%時,鳳尾蕨中其他脂溶性物質溶出量增加,競爭同乙醇溶劑的結合,導致總黃酮的提取率降低。
2.1.4 ?料液比對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響 ?由圖4可知,隨著乙醇溶劑的增加,鳳尾蕨總黃酮的提取率明顯增加,當料液比超過1∶60時,總黃酮提取率增加不明顯。從節約成本以及提取劑回收利用等角度出發,選用1∶40、1∶50、1∶60的料液比進行正交試驗。
2.2 ?正交試驗結果
由正交試驗的極差分析可知,乙醇體積分數、料液比、微波功率、提取時間對鳳尾蕨中總黃酮提取率均有不同程度的影響,其中提取時間對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響最大,各因素對鳳尾蕨中總黃酮提取率的影響大小順序依次是D、B、A、C,即提取時間、乙醇體積分數、微波功率、料液比。鳳尾蕨中總黃酮的最佳提取工藝條件為A2B1C3D2,即微波功率320 W,乙醇體積分數為60%,料液比為1∶60,微波處理時間為60 s。
2.3 ?驗證試驗
采用總黃酮提取最佳工藝條件,進行3組平行試驗,得出鳳尾蕨中總黃酮的提取率平均值為3.318%,表明該工藝流程穩定性較好。
3 ?小結與討論
本試驗采用微波輔助乙醇提取鳳尾蕨中的總黃酮,結果表明,提取工藝條件中各因素對鳳尾蕨中總黃酮提取率的影響大小順序為微波提取時間、乙醇體積分數、微波功率、料液比。鳳尾蕨中總黃酮的最佳提取工藝條件為乙醇體積分數為60%,料液比為1∶60,微波功率為320 W,提取時間為60 s,在此條件下鳳尾蕨中總黃酮提取率達到3.318%。
對于總黃酮的提取,國內主要集中在銀杏、竹葉、黃刺玫花、山楂花、桑葉等植物,在鳳尾蕨中提取總黃酮還較少,尤其是采用微波輔助提取法。本試驗采用微波輔助乙醇來提取鳳尾蕨中總黃酮,克服了熱水法易凝聚、糊化的不足,具有高效性、強選擇性、有效活性成分不易破壞等優點。本研究結果比余俊等[9]、周國梁等[10]研究得到的總黃酮提取率高,同時降低了提取時間和溶劑體積分數,可為工業化生產黃酮提供參考。
參考文獻:
[1] 肖海龍,高 ?爾,胡曉麗.銀杏葉總黃酮藥理作用研究進展[J].中國藥房,2005,16(12):946-947.
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[3] 江蘇新醫學院.中藥大詞典上冊[M].上海:上海科學出版社,1993.487.
[4] 孫海燕,薛飛群,張可煜,等.中藥鳳尾草研究進展[J].中國獸醫寄生蟲病,2007,15(3):42-46.
[5] 李鳳亞.風尾草化學成分研究[D].昆明:云南大學,2012.
[6] 黃冬蘭,陳小康,徐永群,等.溪黃草中總黃酮的微波輔助提取工藝研究[J].韶關學院學報,2013,34(2):33-36.
[7] 王麗昀.微波輔助提取天然產物有效成分工藝研究[D].北京:北京化工大學,2010.
[8] 張自萍.微波輔助提取技術在多糖研究中的應用[J].中草藥,2006,37(4):630-632.
[9] 余 ?俊,陳曉青,蔣新宇,等.鳳尾草中總黃酮的提取工藝研究[J].中成藥,2007,25(11):1683-1685.
[10] 周國梁,周 ?賢,劉漢珍,等.鳳尾草總黃酮超聲波提取工藝研究[J].安徽科技學院學報,2012,26(3):39-44.
(責任編輯 ?趙 ?娟)
1.4.3 ?單因素試驗
1)微波功率對總黃酮提取率的影響。精確稱取0.50 g鳳尾蕨粉末5份裝入錐形瓶內,以70%乙醇為提取劑,料液比1∶40(g∶mL,下同),在微波功率分別為160、320、480、640、800 W下進行提取,提取時間60 s。提取后過濾,經旋轉蒸發儀減壓濃縮得到1 mL濃縮液,用70%乙醇定容至10 mL。按標準曲線制備法,在510 nm處測定吸光度,并計算總黃酮的提取率。
2)微波提取時間對總黃酮提取率的影響。以70%乙醇為提取劑,料液比1∶40,微波功率320 W下分別提取30、40、50、60、70 s。按照上述方法計算總黃酮的提取率。
3)乙醇體積分數對總黃酮提取率的影響。以料液比1∶40,分別用50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液,微波功率320 W下進行提取,提取時間60 s,計算總黃酮的提取率。
4)料液比對總黃酮提取率的影響。以70%乙醇為提取劑,分別以1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70的料液比,在微波功率320 W下進行提取,提取時間60 s,計算總黃酮的提取率。
1.4.4 ?正交試驗設計 ?在單因素試驗基礎上,從總黃酮提取率4個因素乙醇體積分數、料液比、微波功率和微波提取時間中選取影響較大的3個水平進行L9(34)正交試驗設計,研究最佳提取工藝條件。正交試驗因素與水平見表1。
1.4.5 ?驗證試驗 ?為進一步考察上述最佳工藝的穩定性和合理性,精確稱取0.50 g干燥恒重的鳳尾蕨3份,在優化組合條件下進行3次平行試驗,按標準曲線制備法,在510 nm處測定吸光度并計算總黃酮的提取率。
2 ? 結果與分析
2.1 ? 單因素試驗結果
2.1.1 ?微波功率對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響 ?由圖1可知,微波功率為320 W時,鳳尾蕨總黃酮溶解較為充分而且分解較少,總黃酮提取率較高;當微波功率小于320 W時,可能輻射能量低,不能使總黃酮充分溶解出來;當微波功率大于320 W時,由于乙醇溶劑的揮發和部分黃酮的分解,使總黃酮的提取率逐漸降低。
2.1.2 ? 微波提取時間對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響 ?由圖2可知,當微波提取時間小于60 s時,隨著微波提取時間的延長,鳳尾蕨總黃酮的提取率逐漸增加,提取時間為60 s時,總黃酮提取率達到最高,當時間繼續延長,總黃酮的提取率反而減小,這可能由于總黃酮在受熱過程中有部分結構遭到破壞或某些成分喪失了,導致提取率下降。
2.1.3 ?乙醇體積分數對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響 ?由圖3可知,當乙醇體積分數低于70%時,隨著乙醇體積分數的增大,鳳尾蕨總黃酮提取率不斷增加,乙醇體積分數為70%時,總黃酮的提取率達到最高,繼續增大乙醇體積分數,總黃酮提取率開始下降,這可能是乙醇體積分數大于70%時,鳳尾蕨中其他脂溶性物質溶出量增加,競爭同乙醇溶劑的結合,導致總黃酮的提取率降低。
2.1.4 ?料液比對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響 ?由圖4可知,隨著乙醇溶劑的增加,鳳尾蕨總黃酮的提取率明顯增加,當料液比超過1∶60時,總黃酮提取率增加不明顯。從節約成本以及提取劑回收利用等角度出發,選用1∶40、1∶50、1∶60的料液比進行正交試驗。
2.2 ?正交試驗結果
由正交試驗的極差分析可知,乙醇體積分數、料液比、微波功率、提取時間對鳳尾蕨中總黃酮提取率均有不同程度的影響,其中提取時間對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響最大,各因素對鳳尾蕨中總黃酮提取率的影響大小順序依次是D、B、A、C,即提取時間、乙醇體積分數、微波功率、料液比。鳳尾蕨中總黃酮的最佳提取工藝條件為A2B1C3D2,即微波功率320 W,乙醇體積分數為60%,料液比為1∶60,微波處理時間為60 s。
2.3 ?驗證試驗
采用總黃酮提取最佳工藝條件,進行3組平行試驗,得出鳳尾蕨中總黃酮的提取率平均值為3.318%,表明該工藝流程穩定性較好。
3 ?小結與討論
本試驗采用微波輔助乙醇提取鳳尾蕨中的總黃酮,結果表明,提取工藝條件中各因素對鳳尾蕨中總黃酮提取率的影響大小順序為微波提取時間、乙醇體積分數、微波功率、料液比。鳳尾蕨中總黃酮的最佳提取工藝條件為乙醇體積分數為60%,料液比為1∶60,微波功率為320 W,提取時間為60 s,在此條件下鳳尾蕨中總黃酮提取率達到3.318%。
對于總黃酮的提取,國內主要集中在銀杏、竹葉、黃刺玫花、山楂花、桑葉等植物,在鳳尾蕨中提取總黃酮還較少,尤其是采用微波輔助提取法。本試驗采用微波輔助乙醇來提取鳳尾蕨中總黃酮,克服了熱水法易凝聚、糊化的不足,具有高效性、強選擇性、有效活性成分不易破壞等優點。本研究結果比余俊等[9]、周國梁等[10]研究得到的總黃酮提取率高,同時降低了提取時間和溶劑體積分數,可為工業化生產黃酮提供參考。
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[7] 王麗昀.微波輔助提取天然產物有效成分工藝研究[D].北京:北京化工大學,2010.
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[9] 余 ?俊,陳曉青,蔣新宇,等.鳳尾草中總黃酮的提取工藝研究[J].中成藥,2007,25(11):1683-1685.
[10] 周國梁,周 ?賢,劉漢珍,等.鳳尾草總黃酮超聲波提取工藝研究[J].安徽科技學院學報,2012,26(3):39-44.
(責任編輯 ?趙 ?娟)
1.4.3 ?單因素試驗
1)微波功率對總黃酮提取率的影響。精確稱取0.50 g鳳尾蕨粉末5份裝入錐形瓶內,以70%乙醇為提取劑,料液比1∶40(g∶mL,下同),在微波功率分別為160、320、480、640、800 W下進行提取,提取時間60 s。提取后過濾,經旋轉蒸發儀減壓濃縮得到1 mL濃縮液,用70%乙醇定容至10 mL。按標準曲線制備法,在510 nm處測定吸光度,并計算總黃酮的提取率。
2)微波提取時間對總黃酮提取率的影響。以70%乙醇為提取劑,料液比1∶40,微波功率320 W下分別提取30、40、50、60、70 s。按照上述方法計算總黃酮的提取率。
3)乙醇體積分數對總黃酮提取率的影響。以料液比1∶40,分別用50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液,微波功率320 W下進行提取,提取時間60 s,計算總黃酮的提取率。
4)料液比對總黃酮提取率的影響。以70%乙醇為提取劑,分別以1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70的料液比,在微波功率320 W下進行提取,提取時間60 s,計算總黃酮的提取率。
1.4.4 ?正交試驗設計 ?在單因素試驗基礎上,從總黃酮提取率4個因素乙醇體積分數、料液比、微波功率和微波提取時間中選取影響較大的3個水平進行L9(34)正交試驗設計,研究最佳提取工藝條件。正交試驗因素與水平見表1。
1.4.5 ?驗證試驗 ?為進一步考察上述最佳工藝的穩定性和合理性,精確稱取0.50 g干燥恒重的鳳尾蕨3份,在優化組合條件下進行3次平行試驗,按標準曲線制備法,在510 nm處測定吸光度并計算總黃酮的提取率。
2 ? 結果與分析
2.1 ? 單因素試驗結果
2.1.1 ?微波功率對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響 ?由圖1可知,微波功率為320 W時,鳳尾蕨總黃酮溶解較為充分而且分解較少,總黃酮提取率較高;當微波功率小于320 W時,可能輻射能量低,不能使總黃酮充分溶解出來;當微波功率大于320 W時,由于乙醇溶劑的揮發和部分黃酮的分解,使總黃酮的提取率逐漸降低。
2.1.2 ? 微波提取時間對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響 ?由圖2可知,當微波提取時間小于60 s時,隨著微波提取時間的延長,鳳尾蕨總黃酮的提取率逐漸增加,提取時間為60 s時,總黃酮提取率達到最高,當時間繼續延長,總黃酮的提取率反而減小,這可能由于總黃酮在受熱過程中有部分結構遭到破壞或某些成分喪失了,導致提取率下降。
2.1.3 ?乙醇體積分數對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響 ?由圖3可知,當乙醇體積分數低于70%時,隨著乙醇體積分數的增大,鳳尾蕨總黃酮提取率不斷增加,乙醇體積分數為70%時,總黃酮的提取率達到最高,繼續增大乙醇體積分數,總黃酮提取率開始下降,這可能是乙醇體積分數大于70%時,鳳尾蕨中其他脂溶性物質溶出量增加,競爭同乙醇溶劑的結合,導致總黃酮的提取率降低。
2.1.4 ?料液比對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響 ?由圖4可知,隨著乙醇溶劑的增加,鳳尾蕨總黃酮的提取率明顯增加,當料液比超過1∶60時,總黃酮提取率增加不明顯。從節約成本以及提取劑回收利用等角度出發,選用1∶40、1∶50、1∶60的料液比進行正交試驗。
2.2 ?正交試驗結果
由正交試驗的極差分析可知,乙醇體積分數、料液比、微波功率、提取時間對鳳尾蕨中總黃酮提取率均有不同程度的影響,其中提取時間對鳳尾蕨總黃酮提取率的影響最大,各因素對鳳尾蕨中總黃酮提取率的影響大小順序依次是D、B、A、C,即提取時間、乙醇體積分數、微波功率、料液比。鳳尾蕨中總黃酮的最佳提取工藝條件為A2B1C3D2,即微波功率320 W,乙醇體積分數為60%,料液比為1∶60,微波處理時間為60 s。
2.3 ?驗證試驗
采用總黃酮提取最佳工藝條件,進行3組平行試驗,得出鳳尾蕨中總黃酮的提取率平均值為3.318%,表明該工藝流程穩定性較好。
3 ?小結與討論
本試驗采用微波輔助乙醇提取鳳尾蕨中的總黃酮,結果表明,提取工藝條件中各因素對鳳尾蕨中總黃酮提取率的影響大小順序為微波提取時間、乙醇體積分數、微波功率、料液比。鳳尾蕨中總黃酮的最佳提取工藝條件為乙醇體積分數為60%,料液比為1∶60,微波功率為320 W,提取時間為60 s,在此條件下鳳尾蕨中總黃酮提取率達到3.318%。
對于總黃酮的提取,國內主要集中在銀杏、竹葉、黃刺玫花、山楂花、桑葉等植物,在鳳尾蕨中提取總黃酮還較少,尤其是采用微波輔助提取法。本試驗采用微波輔助乙醇來提取鳳尾蕨中總黃酮,克服了熱水法易凝聚、糊化的不足,具有高效性、強選擇性、有效活性成分不易破壞等優點。本研究結果比余俊等[9]、周國梁等[10]研究得到的總黃酮提取率高,同時降低了提取時間和溶劑體積分數,可為工業化生產黃酮提供參考。
參考文獻:
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[7] 王麗昀.微波輔助提取天然產物有效成分工藝研究[D].北京:北京化工大學,2010.
[8] 張自萍.微波輔助提取技術在多糖研究中的應用[J].中草藥,2006,37(4):630-632.
[9] 余 ?俊,陳曉青,蔣新宇,等.鳳尾草中總黃酮的提取工藝研究[J].中成藥,2007,25(11):1683-1685.
[10] 周國梁,周 ?賢,劉漢珍,等.鳳尾草總黃酮超聲波提取工藝研究[J].安徽科技學院學報,2012,26(3):39-44.
(責任編輯 ?趙 ?娟)