超聲輔助萃取川芎中阿魏酸工藝的優(yōu)化

盧歡　唐曉丹　李博

摘要：采用超聲輔助萃取川芎（Lizusticumchuanxiong）中阿魏酸，優(yōu)化其最佳提取工藝。結(jié)果表明，阿魏酸提取的最佳工藝條件為1.0mol/L的[BMIM]BF₄為萃取溶液，按料液比1：6（g：mL）在70℃條件下超聲提取50min，提取1次，阿魏酸提取率為0.0733%。相同條件下，離子液體對阿魏酸的提取能力優(yōu)于傳統(tǒng)溶劑，此工藝穩(wěn)定可行。

關(guān)鍵詞：川芎（Ligusticumchuanxiong）；阿魏酸；離子液體；萃取

中圖分類號：R282 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）09-2335-04

川芎（Lieusticumchuanxiong）是中國最常用的中藥材之一。阿魏酸是川芎中主要的藥效成分，國際公認(rèn)的天然抗氧化劑，也是近幾年來認(rèn)知度較高的防癌物質(zhì)，阿魏酸具有抗氧化、降血脂、防癌和防冠心病等生理功能。已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化妝品、保健品和食品添加劑等領(lǐng)域。目前。阿魏酸的提取工藝主要有堿法提取法，酶法一堿法協(xié)同提取，超聲輔助堿醇提取法等。離子液體是近年來興起的一種極具應(yīng)用前景的綠色溶劑，以其特有的優(yōu)良溶解性、強極性、不揮發(fā)等特點，在電化學(xué)、萃取分離、材料制備等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。盡管離子液體萃取技術(shù)已在多種分離過程中得到應(yīng)用，但以天然活性物質(zhì)為分離對象的離子液體萃取研究目前在國內(nèi)外尚屬起步階段。本試驗以離子液體為萃取溶劑，采用超聲波輔助萃取川芎中阿魏酸，優(yōu)化其提取工藝，以期為川芎中阿魏酸的提取工藝發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

川芎藥材（安徽亳州常富藥業(yè)有限公司）：阿魏酸對照品（HPLC純度≥98%，阿拉丁試劑有限公司）；甲醇（色譜純，F(xiàn)isher試劑）、氯化-1-丁基-3-甲基咪唑（[BMIM]C1）、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（[BMIM]BF₄）、1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（[HMIM]BF₄）、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[BMIM]PF₆）、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[HMIM]PF₆）（上海成捷化學(xué)試劑有限公司）；其余試劑均為分析純。LC-10ATVP型高效液相色譜儀、SPD-10A型紫外檢測器（日本島津公司）：N2000型色譜數(shù)據(jù)工作站（浙江大學(xué)智達(dá)信息工程有限公司）：SB2200型超聲器（上海申波超聲公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 檢測條件 HPLC色譜條件Agilent色譜柱（C₁₈，150min×4，6mmi.d.，5μm）；流動相甲醇1%的冰醋酸水溶液（30：70）：流速0.8mL/min：檢測波長320nm：柱溫25℃。

精確稱取阿魏酸對照品1，250mg，流動相稀釋至25mL，濃度為50μg/mL，配制阿魏酸標(biāo)準(zhǔn)系列濃度，得到阿魏酸在1～35μg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，回歸方程為A=80003C-45455，R²=0.9996。

1.2.2 阿魏酸的提取 超聲波輔助萃取：精確稱取川芎粉末0.5g于圓底燒瓶中，加入0.75mol/L[BMIM]BF₄離子液體浸潤30min后，按照1：10（g：mL，下同）的料液比超聲提取30min，提取溫度60℃，冷卻至室溫。過濾。傳統(tǒng)有機溶劑提取：精確稱取4份0.5g川芎粉末于圓底燒瓶中，分別加入60%甲醇、60%乙醇、氯仿和乙酸乙酯各5mL，在其他萃取條件與離子液體超聲萃取相同的情況下，萃取阿魏酸。濾液經(jīng)0.45μm濾膜過濾后進行HPLC檢測（圖1），按照以下公式計算提取率：

式中，Y為阿魏酸提取率（%）：C為阿魏酸濃度（μg/mL）；V為體積（mL）；N為稀釋倍數(shù)；m為原料質(zhì)量（g）。

1.2.3 單因素試驗

1）不同萃取溶劑對阿魏酸提取率的影響。采用[BMIM]Cl、[BMIM]BF₄、[HMIM]BF₄、[BMIM]PF₆和[HMIM]PF₆五種離子液體溶液為萃取溶劑，料液比1：10。60℃提取30rain。前三種為親水性離子液體，用水稀釋至5mL，后兩種為疏水性離子液體。用乙醇稀釋至5mL。

2）不同離子液體濃度對阿魏酸提取率的影響。分別加入濃度為0.25、0.50、0.75、1.00、1.25mol/L的[BMIM]BF₄，按1：10的比例加入去離子水5mL，60℃超聲提取30min。

3）不同料液比對阿魏酸提取率的影響。以料液比1：4、1：6、1：8、1：10、1：12、1：14，0.75mol/L的[BMIM]BF₄為萃取溶劑，60℃超聲提取30min。

4）不同超聲時間對阿魏酸提取率的影響。超聲時間分別為10、20、30、40、50、60rain，按1：6的比例加入0.75mol的[BMIM]BF₄，60℃超聲提取。

5）不同提取溫度對阿魏酸提取率的影響。0，75moL/L的[BMIM]BF₄為萃取溶劑，分別在40、50、60、70、80、90℃，按1：6的料液比超聲提取50min。

6）不同提取次數(shù)對阿魏酸提取率的影響。以料液比1：6，0.75mol/L的[BMIM]BF₄為萃取溶劑，在80℃時超聲提取50min，共提取兩次。

1.2.4 正交試驗 在單因素試驗基礎(chǔ)上，以阿魏酸提取率為考察指標(biāo)，離子液體濃度、超聲時間、超聲溫度、料液比為試驗因素，進行，L₉（3⁴）正交試驗（表1），確定川芎中阿魏酸提取的最佳工藝。

2 結(jié)果與分析

2.1 離子液體與傳統(tǒng)有機溶劑的對比

采用傳統(tǒng)溶劑與0.75mol/L[BMIM]BF₄離子液體進行超聲萃取川芎中阿魏酸，得到0.75mol/L[BMIM]BF₄、60%甲醇、60%乙醇、氯仿和乙酸乙酯阿魏酸提取率分別為0.0402%、0.0367%、0.0327%、0.0308%、0.0267%，采用[BMIM]BF₄進行萃取，川芎中阿魏酸提取率明顯高于其他傳統(tǒng)溶劑。

2.2 單因素試驗結(jié)果

2.2.1 不同萃取溶劑對阿魏酸提取率的影響不同萃取溶劑對川芎中阿魏酸提取率的影響如圖2所示。采用[BMIM]BF₄進行萃取，所得川芎中阿魏酸提取率最高，提取效果明顯優(yōu)于其他4種離子液體。陰離子分別為BF₄^-、Cl^-與PF₆^-的3種離子液體。阿魏酸萃取效率隨著這3種陰離子的親水性降低而逐漸降低。離子液體陰離子同是[BF₄]^-時，對阿魏酸的萃取效率[BMIM]BF₄>[HMIM]BF₄，其原因可能是離子液體是由陽離子咪唑環(huán)上2-C的H原子與陰離子[BF₄]^-中氟原子的氫鍵作用締合形成，若離子液體咪唑環(huán)上與2-C相鄰的烷基鏈延長，當(dāng)阿魏酸與離子液體作用時，空間位阻效應(yīng)阻礙了阿魏酸與離子液體中氟原子的相互作用，從而導(dǎo)致其萃取效率隨咪唑環(huán)上烷基鏈的增長而降低。

2.2.2 不同離子液體濃度對阿魏酸提取率的影響不同離子液體濃度對川芎中阿魏酸提取率的影響如圖3所示。濃度為0.75mol/L[BMIM]BF₄對阿魏酸的溶解度最好，當(dāng)離子液體濃度大于0.75mol/L時，阿魏酸提取率下降。這可能是當(dāng)濃度增加到一定值時，溶液的黏度較大、擴散能力變差，[BMIM]BF₄較難滲透到樣品內(nèi)部，造成溶出物溶解性減小。

2.2.3 不同料液比對阿魏酸提取率的影響 不同料液比對川芎中阿魏酸提取率的影響如圖4所示。料液比為1：6時，川芎中阿魏酸全部溶出。提取率達(dá)到最大。即使再增加溶劑的量，提取率也不再增加，是因為溶劑已將有效物質(zhì)充分浸出。

2.2.4 不同超聲時間對阿魏酸提取率的影響 不同超聲時間對川芎中阿魏酸提取率的影響如圖5所示。超聲10-50min，川芎中阿魏酸提取率緩慢上升，50min時阿魏酸提取率達(dá)到最大。這可能是由于阿魏酸的溶出過程是固體溶質(zhì)向溶劑主體傳遞的過程。在阿魏酸與[BMIM]BF₄未達(dá)到擴散平衡前，提取時間越長被提取物與提取溶劑相互作用時間越長，阿魏酸提取率越高。當(dāng)擴散達(dá)到平衡時，即使再延長時間，提取率也不會增加。

2.2.5 不同提取溫度對阿魏酸提取率的影響

由圖6可知，川芎中阿魏酸的提取率隨溫度升高而增大，80℃時提取率為0.0575%，達(dá)到最大值。原因是溫度升高。分子運動速度加快，加速植物細(xì)胞壁的破裂，使細(xì)胞內(nèi)的阿魏酸容易浸出，提取率升高：高于80℃時，提取率下降，可能是升高溫度會使多糖及其他雜質(zhì)溶出量增多而使阿魏酸提取率下降。

2.2.6 不同提取次數(shù)對阿魏酸提取率的影響 提取第一次后過濾得到濾液，濾渣加入離子液體溶液相同條件下提取第二次。第一次川芎中阿魏酸提取率為0.0682%，第二次提取率為0.0104%。因此。提取1次就可以將阿魏酸最大程度提取出來。

2.3 正交試驗結(jié)果

在單因素試驗基礎(chǔ)上，以阿魏酸提取率為考察指標(biāo)，選用L₉（3⁴）進行正交試驗，結(jié)果見表2。由極差分析可知，對川芎中阿魏酸提取率影響的大小順序為超聲時間、離子液體濃度、超聲溫度、料液比。各因素的最優(yōu)水平組合為A₃B₃C₂D₂，即阿魏酸最佳提取工藝條件為每克阿魏酸粉末加入1.0mol/L[BMIM]BF₄，按1：6的比例加入去離子水，浸潤90min后，在70℃條件下超聲提取50min，提取1次。驗證試驗表明，阿魏酸平均提取率為0.0733%，RSD為0.79%。

3 小結(jié)

本試驗研究超聲輔助萃取川芎中阿魏酸的最佳工藝條件為每克阿魏酸粉末加入1.0mol/L[BMIM]BF₄，按1：6的比例加入去離子水，浸潤90min后，在70℃條件下超聲提取50min，提取1次。在最佳工藝條件下，阿魏酸平均提取率為0.0733%。相同條件下，[BMIM]BF₄離子液體對阿魏酸的萃取效果優(yōu)于傳統(tǒng)溶劑。試驗通過優(yōu)化方法找到了一條較為簡單、合理的提取阿魏酸的工藝路線，為川芎資源的合理利用提供參考依據(jù)。