超聲與乙醇/硫酸銨雙水相體系耦合提取甘草中總黃酮的研究

李志英，智新，張焱，董晶

（忻州師范學院化學系，山西忻州034000）

超聲與乙醇/硫酸銨雙水相體系耦合提取甘草中總黃酮的研究

李志英，智新，張焱，董晶

（忻州師范學院化學系，山西忻州034000）

以甘草為原料，利用超聲與乙醇-硫酸銨雙水相體系耦合提取甘草粉末中的總黃酮。通過進行單因素試驗和正交試驗得到甘草總黃酮的最佳提取工藝條件。結果表明：利用超聲與乙醇-硫酸銨雙水相體系耦合對甘草總黃酮進行提取分離的最佳工藝條件為：料液比1∶35；醇水比0.7∶1；硫酸銨的質量濃度0.25 g/mL，提取時間40 min。在此條件下，甘草總黃酮得率是1.96%。與超聲法比較，雙水相體系耦合提取得率明顯高于常規超聲提取法。

超聲提取；雙水相體系；甘草；總黃酮；正交實驗

甘草為豆科植物甘草、脹果甘草、光果甘草的根莖，是我國2000多種草藥中用量最大的一味草藥，素有“十方九草，無草不成方”之說，享有“中草藥之王”的美譽［1］。它的干燥根莖具有消熱解毒、祛痰止渴、潤肺止咳的功效，主要含有三萜類成分及黃酮類化合物，后者具有顯著的清除人體內自由基、治療心血管疾病、抗心律失常、抗腫瘤，抗癌等功效［2］。國內外的研究表明，黃酮類化合物不僅具有多種生物學活性，而且具有劑量小、見效快、毒性低等優點，所以在食品和醫藥保健領域方面有著十分廣闊的應用前景［3］。

雙水相萃取法，是一種新型的液-液萃取技術，條件溫和，萃取時間短，提取效率較高，操作簡便，且幾乎不存在有機溶劑殘留問題，受到人們極大的關注，是一種很有發展前途的萃取方法［4］。隨著研究的不斷深入，以無機鹽代替高聚物的普通有機物雙水相體系，因其價格低廉、低毒、體系簡單、溶劑的回收利用及后續處理容易等優點使雙水相萃取的工業化成為可能［5］。此外，超聲提取法利用超聲波的“空穴作用”產生的沖擊波和射流破壞植物細胞的結構式黃酮化合物釋放和溶出，而將雙水相技術與超聲技術進行集成促進了不同分離技術的交叉、滲透和融合，有效提高了分離效率［6］。本文以一定濃度的乙醇溶液和硫酸銨組成的雙水相體系與超聲耦合來提取甘草中的總黃酮，并通過單因素實驗與正交實驗考察料液比、醇水比、硫酸銨的質量濃度和提取時間等提取條件對總黃酮得率的影響，從而選擇出適合提取甘草總黃酮的最佳條件。

1材料與方法

1.1儀器與試劑

UV-2550紫外可見分光光度計：日本島津公司；Fw135型中草藥粉碎機：天津市泰斯特儀器有限公司；KQ-400KDE型高功率數控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；UV-1800型紫外分光光度計：上海美譜達儀器有限公司；SHZ-D（III）循環水式真空泵：南京臨江科技開發有限責任公司。甘草：購于山西省忻州市五臺山大藥房，在100℃烘干3 h，固體粉碎機粉碎，過120目篩，裝瓶備用；硝酸鋁：天津市光復精細化工研究所；槲皮素：國藥集團化學試劑有限公司；所用試劑均為分析純，實驗用水為二次蒸餾水。

1.2溶液的配制

槲皮素標準溶液（0.125 mg/mL）：準確稱取槲皮素0.025 0 g，用少量無水乙醇溶解后，轉移至50 mL的容量瓶中，再用30%乙醇定容，得到濃度為0.5 mg/mL的槲皮素標準溶液。取25 mL該溶液，用30%乙醇定容至100 mL的容量瓶中，得到濃度為0.125 mg/mL的槲皮素標準溶液以備用。硝酸鋁溶液（1%）：準確稱取1.000 3 g硝酸鋁固體，加入蒸餾水溶解后，將溶液轉移至100 mL的容量瓶中定容。

1.3甘草總黃酮的提取方法

準確稱取1.000 0 g甘草粉末于100 mL具塞錐形瓶中，按照1∶30的固液比、0.7∶1醇水比以及0.30 g/mL硫酸銨1 mL，在超聲波功率為280 W、溫度為50℃的條件下提取30 min，趁熱對提取液進行減壓抽濾，將濾液轉移至分液漏斗中，靜置分層后，將上層乙醇相溶液轉移至100 mL的容量瓶中，并用30%乙醇定容［7］。

1.4甘草總黃酮的測定方法

準確量取提取液2 mL于10 mL比色管中，分別加入1%硝酸鋁溶液1 mL，搖勻，用30%乙醇溶液定容，以30%乙醇做空白對照，在波長269 nm處測定其吸光度，根據標準曲線回歸方程，得到提取液濃度，總黃酮的得率按照下式計算：Et%=（C×V×50）/W× 100%，式中Et%為得率，C為測得的提取液濃度，W為原料的質量［8］。

2結果與討論

2.1最大吸收波長

準確量取0.125 mg/mL的槲皮素標準溶液0.2 mL甘草黃酮提取液2 mL于兩支10 mL比色管中，按實驗1.4的方法，以30%乙醇做空白對照，在波長200 nm～600 nm之間掃描，結果如圖1。

圖1　最大吸收波長的測定Fig.1The determination of maximum absorption wavelength

圖1中，曲線1和曲線2分別為槲皮素和甘草黃酮提取液的吸收光譜，二者均在269 nm處有最大吸收，故選擇測定波長為269 nm。

2.2槲皮素標準曲線的繪制

精確量取0.125 mg/mL的槲皮素標準溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL，分別置于10 mL的比色管中，加入1%硝酸鋁溶液1 mL，用30%的乙醇定容至10 mL。以30%乙醇為空白對照，利用紫外分光光度計在波長269 nm處測定吸光度，繪制標準曲線，其線性回歸方程為：y=42.4x+0.204 6，R2=0.999 7。式中：x為質量濃度，mg/mL；y為吸光度值。

2.3固液比對甘草總黃酮得率的影響

準確稱取1.000 0 g甘草粉五份于具塞錐形瓶中，按1.3的提取方法，固定其它條件，改變料液比分別為1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35進行提取，得提取液，精確吸取樣品提取液2 mL于10 mL的比色管中，按1.4的方法測定，結果如表1。

表1　料液比對甘草黃酮得率的影響Table 1Effect of material liquid ratio on yield of the licorice flavonoid

由表1可知，隨著固液比的增大，甘草總黃酮的得率不斷上升，當固液比為1∶30時，甘草總黃酮得率達到最大值，此后，隨著乙醇用量以及硫酸銨溶液體積的增加，總黃酮的得率隨之下降，因此固液比為1∶30時最合適。

2.4醇水比對甘草總黃酮得率的影響

準確稱取1.000 0 g甘草粉五份于具塞錐形瓶中，按1.3的提取方法，固定其它條件，改變醇水比分別為0.4∶1、0.5∶1、0.6∶1、0.7∶1、0.8∶1進行提取，得提取液，精確吸取樣品提取液2 mL于10 mL的比色管中，按1.4的方法測定，結果如表2。

表2　醇水比對甘草黃酮得率的影響Table 2Effect of alcohol water ratio on yield of the licorice flavonoid

由表2可知，在醇水比為0.4∶1～0.7∶1的條件下，甘草總黃酮的得率得到了明顯的提升，當醇水比達到0.7∶1時，黃酮得率最大，繼續增加醇水比總黃酮得率反而下降，其主要原因是隨著乙醇用量的增加，黃酮在乙醇中的溶解度也逐漸增大，再增加乙醇的體積，可能會影響雙水相體系的分相能力，從而導致得率下降，因此0.7∶1為最佳醇水比。

2.5硫酸銨質量濃度對甘草總黃酮得率的影響

準確稱取1.000 0 g甘草粉五份于具塞錐形瓶中，按1.3的提取方法，固定其它條件，改變硫酸銨溶液濃度比分別為0.25、0.30、0.35、0.40、0.45 g/mL進行提取，得提取液，精確吸取樣品提取液2 mL于10 mL的比色管中，按1.4的方法測定，結果如表3。

表3　硫酸銨的質量對甘草黃酮得率的影響Table 3Effect of the quality of ammonium sulfate on yield of the licorice flavonoid

由表3可知，在固液比和醇水比一定的條件下，硫酸銨的質量濃度為0.30 g/mL時，甘草總黃酮得率可達到最大，此后，質量濃度繼續增大，甘草總黃酮得率逐漸下降，這是因為硫酸銨用量剛開始增大時，它的鹽析作用不斷增強，雙水相體系的分相能力也逐漸增大，溶解黃酮的乙醇相濃度也逐漸增大［9］；為了形成穩定的雙水相體系，硫酸銨的最佳質量濃度為0.30 g/mL。

2.6提取時間對甘草總黃酮得率的影響

準確稱取1.000 0 g甘草粉五份于具塞錐形瓶中，按1.3的提取方法，固定其它條件，改變時間分別為10、20、30、40、50 min，進行提取，得提取液，精確吸取樣品提取液2 mL于10 mL的比色管中，按1.4的方法測定，結果如表4。

表4　提取時間對甘草黃酮得率的影響Table 4Effect of extracting time on yield of the licorice flavonoid

由表4所示，隨著超聲提取時間的增加，甘草總黃酮得率也在不斷增大，當提取時間增大到30 min時，總黃酮得率達到最大值；再繼續增加提取時間，總黃酮得率反而下降。這是因為剛開始隨著時間的增加甘草中的總黃酮不斷浸出，以至于達到30 min時，總黃酮得率達到最大；再繼續延長提取時間，乙醇揮發量增大，溶解到乙醇中的總黃酮的量也減少，從而總黃酮得率會逐漸下降［10］，因此選擇30 min作為超聲提取的最佳時間。

2.7正交試驗

在單因素考查的基礎上，用正交試驗法對提取因素如：固液比，醇水比，硫酸銨的質量濃度，超聲提取時間進行優化，如表5，選用正交表對甘草總黃酮提取工藝進行研究。超聲與乙醇-硫酸銨雙水相體系耦合進行提取的條件的正交試驗結果及極差分析見表6。

表5　正交試驗的因素與水平Table 5Factors and levels in the orthogonal array design

表6　正交試驗結果與分析Table 6Results and analysis of the orthogonal experiment

由表6正交試驗直觀分析結果可知，甘草總黃酮的最佳提取工藝條件為：A3B2C1D3，即固液比為1∶35，醇水比為0.7∶1，硫酸銨的質量濃度為0.25 g/mL，提取時間為40 min。從表2中極差可看出各因素對總黃酮的得率影響程度為：提取時間＞固液比＞質量濃度＞醇水比，即4個因素中，以提取時間對甘草總黃酮得率的影響最大。

2.8不同提取方法的比較

將本法與超聲提取法進行比較研究，結果如表7所示。

由表7可知，本法的總黃酮得率明顯高于常規的超聲提取法，而且本法操作方便，無毒，條件溫和，是非常適宜提取甘草總黃酮的操作方法。

表7　不同提取方法的比較Table 7The Comparison of different extraction methods

3結論

1）采用超聲與乙醇-硫酸銨雙水相體系耦合提取法甘草總黃酮的提取最佳工藝條件是：固液比為1∶35、醇水比為0.7∶1、硫酸銨的質量濃度為0.25 g/mL、提取時間為40 min，在此條件下總黃酮的得率達到1.96%。各因素對甘草總黃酮的提取率影響程度為：提取時間＞固液比＞質量濃度＞醇水比。

2）雙水相體系耦合提取的甘草總黃酮，提取工藝比較簡單，與常規超聲提取法比較，總黃酮得率較高，該研究結果對中草藥及天然植物中的有效成分具有一定的參考價值。

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Ultrasonic Coupling Extraction with Ethanol Ammonium Sulfate Aqueous Two-Phase System of Licorice Flavonoids in Research

LI Zhi-ying，ZHI Xin，ZHANG Yan，DONG Jing
（Department of Chemistry，Xinzhou Teachers College，Xinzhou 034000，Shanxi，China）

Liquorice as raw material，ultrasonic-ammonium sulfate aqueous two-phase system coupled with ethanol extraction flavonoids of glycyrrhiza powder.By single factor experiment and orthogonal experiment was carried out optimum conditions of licorice flavonoids.Results showed that the use of ultrasound-ammonium sulfate aqueous two-phase system coupled with ethanol extraction and separation of licorice flavonoids best process conditions for：solid-liquid ratio rising 1∶35；Alcohol water ratio of 0.7∶1.The quality of the ammonium sulfate concentration of 0.25 g/mL，extracting time 40 mins.In this condition，the licorice flavonoids extraction rate was 1.96%.Extraction efficiency by using double water phase system extraction was higher than that of conventional ultrasonic extraction.

ultrasonic extraction；aqueous two-phase systems；licorice；flavonoids；orthogonal test

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.14.026

2014-01-06

忻州師范學院應用化學創新實踐基地（院政字201331）；忻州師范學院大學生科技創新項目（2012.1022）

李志英（1970—），女（漢），教授，碩士，從事分析化學教學與科研工作。