滇黃芩總黃酮酶解超聲提取工藝及抗氧化活性研究

劉海鷗，虎春艷，趙聲蘭，普春霞，劉曉玲，林玉萍（云南中醫學院 中藥學院，云南 昆明 650500）

滇黃芩總黃酮酶解超聲提取工藝及抗氧化活性研究

劉海鷗，虎春艷，趙聲蘭，普春霞，劉曉玲，林玉萍*
（云南中醫學院 中藥學院，云南 昆明 650500）

該文研究了滇黃芩總黃酮酶解超聲提取的工藝條件及總黃酮的抗氧化活性。結果表明，纖維素酶解超聲工藝對滇黃芩總黃酮的提取具有協同作用，提高總黃酮提取得率。在超聲功率100W條件下，通過單因素和正交試驗，得出酶解超聲最佳工藝條件為提取時間4 h、乙醇體積分數55%、加酶量50U/g（干原料）、液料比30∶1（m L∶g）、提取溫度50℃，在此條件下，平均提取得率為24.03%。抗氧化實驗研究表明，滇黃芩總黃酮對超氧陰離子和羥自由基的清除率IC50分別為0.14mg/m L、0.20mg/m L。

纖維素酶；超聲；滇黃芩總黃酮；得率；抗氧化活性

滇黃芩（Scutellaria amoena C.H.W right）是云南道地中藥材，地方本草《滇南本草》（明朝）記載其“味苦，性寒，上行瀉肺火，下降瀉膀胱火”。滇黃芩為多年生草本，生于向陽坡草地、石隙或雜草叢中［1］。

滇黃芩是我國西南地區藥用黃芩的主流品種，具有較高的利用價值。現代研究表明，黃芩主要含有黃酮類成分及揮發油類、萜類、甾醇類等成分［2］；具有抗菌、抗病毒、抗氧化、調節脂代謝、抗腫瘤、保護心血管系統等作用［3-6］。滇黃芩與黃芩相似，主要含有黃酮類化合物。目前對黃酮類化合物的提取方法有水提、醇提、酶解等提取方法［7］。據文獻報道纖維素酶可以提高藥材有效成分的溶出率［8］，魏鳳玉等［9］研究發現乙醇和纖維素酶提取黃芩中總黃酮類成分具有協同作用，王新等［10］用超聲-酶解法提取麥麩總黃酮成分時同樣具有協同作用。為了進一步提高滇黃芩中總黃酮的提取得率，縮短提取時間，用纖維素酶-乙醇-超聲提取，通過單因素和正交試驗得到滇黃芩中總黃酮的最佳提取工藝條件，并對滇黃芩總黃酮進行了抗氧化活性研究。本研究為滇黃芩總黃酮的提取及其抗氧化活性提供了理論依據，有利于滇黃芩的進一步開發利用。

1　材料與方法

1.1料與試劑

滇黃芩樣品：采自云南玉溪新平；黃芩苷標準品、纖維素酶（酶活力35U/mg）：中國藥品生物制品檢定所；鄰苯三酚、三羥甲基氨基甲烷（Tris）、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、鄰二氮菲、硫酸亞鐵、濃鹽酸、雙氧水、無水乙醇、濃硫酸均為國產分析純：汕頭市達濠精細化學品有限公司。

1.2器與設備

H.H.S11-4電熱恒溫水浴鍋：國華電器有限公司；SK 2200H超聲儀：上海科導超聲儀器有限公司；電子天平：美國KUDOS公司；UV 759S紫外-可見分光光度計：上海精密科學儀器有限公司；RE-2000A旋轉蒸發儀：上海亞榮生化儀器廠。

1.3方法

1.3.1芩苷標準曲線的測定

取黃芩苷標準品溶液在波長200～400 nm處紫外掃描，結果在波長278 nm有最大吸收，即λmax=278 nm。精密稱取黃芩苷對照品7.1mg，置于25m L容量瓶，用70%乙醇水溶液定容，搖勻，分別取0、0.5m L、1.0m L、1.5m L、2.0m L、2.5m L、3.0m L于25m L容量瓶，用無水乙醇定容至刻度。用紫外分光光度計測其在波長278 nm處的吸光度值（A），以吸光度值A對黃芩苷標準品含量（C）進行線性回歸，得回歸方程A=63.248C-0.010 8（R2=0.999 8）。

1.3.2黃酮提取方法及提取得率計算

精確稱取3.0 g干燥的滇黃芩粉末，加入60m L一定體積分數的乙醇溶液，另加纖維素酶，一定溫度水浴，超聲功率100W條件下回流提取，抽濾，濾液置于沸水浴中3min，冷卻至室溫，用無水乙醇定容至100m L，稀釋后測波長278 nm處的吸光度值。總黃酮得率計算公式如下：

式中：η為總黃酮提取得率，%；C為滇黃芩總黃酮溶液的質量濃度，mg/m L；V為濾液體積，mL；m為滇黃芩粉末質量，g。

1.3.3黃酮提取工藝條件優化

（1）單因素試驗

提取時間對總黃酮得率的影響：選取提取溫度50℃，液料比20∶1（m L∶g），乙醇體積分數50%，加酶量50 U/g（干原料），控制提取時間分別為2 h、3 h、4 h、5 h、6 h進行提取，計算總黃酮的得率，分析提取時間對總黃酮得率的影響。

乙醇體積分數對總黃酮得率的影響：確定提取時間5 h，溫度50℃，液料比20∶1（m L∶g），加酶量50U/g，控制乙醇體積分數分別為20%、30%、35%、40%、45%、50%、60%、70%，計算總黃酮的得率，分析乙醇體積分數對總黃酮提取得率的影響。

料液比對總黃酮提取得率的影響：確定乙醇體積分數50%，提取時間5 h，溫度50℃，加酶量50U/g，控制料液比分別為15∶1、20∶1、25∶1、30∶1、40∶1（m L∶g），計算總黃酮的得率，分析液料比對總黃酮提取得率的影響。

加酶量比對總黃酮提取得率的影響：確定液料比30∶1（m L∶g），乙醇體積分數50%，提取時間5 h，溫度50℃，控制加酶量分別為30 U/g、40U/g、50U/g、60U/g、70U/g，計算總黃酮的得率，分析加酶量對總黃酮提取得率的影響。

溫度對總黃酮提取得率的影響：確定加酶量50 U/g，液料比30∶1（m L∶g），乙醇體積分數50%，提取時間5 h，控制溫度分別為30℃、40℃、50℃、60℃、70℃，計算總黃酮的得率，分析溫度對總黃酮提取得率的影響。

（2）正交試驗

為確定最佳工藝條件，根據單因素試驗結果，在溫度50℃條件下，以總黃酮提取得率為評價指標，選取L9（34）正交表對滇黃芩總黃酮提取得率進行研究，正交試驗因素與水平見表1。

表1　總黃酮提取得率優化正交試驗因素與水平Table 1 Factor and levels of orthogonalexperiments for total flavonoid extraction yield optimization

1.3.4黃酮體外抗氧化活性研究

稱取滇黃芩300 g，按照上述工藝條件進行提取得到滇黃芩粗提取物，按照文獻條件［11］，利用AB-8型大孔樹脂純化得滇黃芩總黃酮。

（1）清除超氧陰離子（O2-·）活性測定［12］

采用鄰苯三酚自氧化法，取10m L具塞試管，依次加入0.1mol/L pH值為8.2的Tris-HCl緩沖液4.5m L，蒸餾水4.2m L，搖勻，25℃恒溫水浴20m in，取出后立即加入25℃預熱3 mmol/L鄰苯三酚溶液0.3 m L，迅速混勻，在波長319 nm處每隔30 s測一次吸光度值，計算鄰苯三酚的自氧化速率△A對照，按上法在加入鄰苯三酚前，先加入滇黃芩總黃酮溶液，測定△A樣品。超氧自由基清除率計算公式如下：

式中：△A對照為1min內對照管吸光度的變化值；△A樣品為1m in內對照管吸光度的變化值。

（2）清除羥自由基（·OH）的活性測定［13］

采用H2O2/Fe體系法，利用鄰二氮菲與Fe2+反應生成配合物，該配合物在波長536 nm處有最大吸收。當有羥自由基（·OH）存在的情況下，Fe2+會被氧化成Fe3+，從而降低產物在波長536 nm處的吸光度值。待測樣品如果對羥自由基具有清除作用，會抑制A536nm的減少。取10m L具塞試管，以維生素C（vitamicC，VC）為陽性對照，分別依次加入滇黃芩總黃酮溶液或等濃度VC溶液1m L，0.75mmol/L FeSO4溶液1m L，0.75mmol/L鄰二氮菲1m L，0.01%H2O2溶液1m L，37℃保溫1 h，測定吸光度值A。損傷管和未損傷管不加抑制劑，損傷管含1m LH2O2，未損傷管不加H2O2。羥基自由基清除率計算公式如下：

式中：A0為未損傷管的吸光度值；A1為損傷管的吸光度值；A2為樣品未損傷管的吸光度值；A3為樣品損傷管的吸光度值。

2　結果與分析

2.1黃酮提取工藝條件的優選

2.1.1因素試驗

（1）提取時間對總黃酮提取得率的影響

圖1　提取時間對提取得率的影響Fig.1 Effectof extraction time on extraction yield

提取時間對總黃酮提取得率的影響結果見圖1。由圖1可知，滇黃芩總黃酮的提取得率在2～4h內隨著提取時間的延長，總黃酮提取得率急劇升高；4～5h總黃酮的提取得率趨于穩定；超過5h，提取得率微微下降。由于黃酮類成分具有酚羥基，長時間提取結構容易發生改變，故提取時間5h為宜。

（2）乙醇體積分數對總黃酮提取得率的影響

圖2　不同乙醇體積分數對提取得率的影響Fig.2 Effecto f ethano lcontenton extraction yie ld

乙醇體積分數對總黃酮提取得率的影響結果見圖2。由圖2可知，乙醇體積分數在35%～60%時總黃酮的提取得率較高，是由于乙醇和酶具有協同作用破壞細胞壁，提高總黃酮的溶出率；當乙醇體積分數＞60%時，脂溶性雜質溶出率增高，并對酶的活性產生抑制作用，導致總黃酮溶出率反而減低。故乙醇體積分數選擇45%為宜。

（3）不同液料比對總黃酮提取得率的影響

圖3　不同液料比對提取得率的影響Fig.3 Effecto f liquid-to-solid ratio on extraction yield

料液比對總黃酮提取得率結果的影響見圖3。由圖3可知，隨著液料比的增大，提取得率增加，當料液比超過30∶1（m L∶g）后，提取得率趨于穩定。溶劑增多可加大濃度差，有利于有效成分的溶出，但雜質的溶出率也會增加，從經濟學角度考慮，液料比以30∶1（m L∶g）為宜。

（4）加酶量對總黃酮提取得率的影響

圖4　加酶量對提取得率的影響Fig.4 Effectof enzyme addition on extraction yield

加酶量對總黃酮提取得率的影響見圖4。從圖4可知，纖維素酶量在30～50U/g間時，提取得率增加，纖維素酶量超過50U/g以后，提取得率趨于穩定，則選取纖維素酶添加量為50U/g。

（5）提取溫度對總黃酮提取得率的影響

圖5　不同溫度對提取得率的影響Fig.5 Effectof extraction tem perature on extraction ratio

溫度對總黃酮提取得率的影響見圖5。由圖5可知，當溫度在30～50℃時，提取率隨著溫度的升高而增加，超過50℃后，提取率呈下降趨勢。溫度的升高有利于有效成分的溶出，但過高的溫度會抑制纖維素酶的活性，也會導致黃酮類成分分解，故溫度以50℃為宜。

2.2交試驗

為確定最佳工藝條件，根據單因素試驗結果，因溫度對總黃酮提取影響不顯著，故固定溫度50℃條件下，選取L9（34）正交表對滇黃芩總黃酮提取進行研究，重復試驗3次。正交試驗設計方案及結果見表3，方差分析見表4。

表3　總黃酮提取率優化正交試驗結果與分析Tab le 3 Results and analysis of orthogonalexperiments for total flavonoid extraction yield optim ization

表4　正交試驗方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonalexperiments results

正交試驗結果表明，最佳試驗方案為A1B3C3D2，即提取時間4 h，乙醇體積分數55%，加酶量60U/g，液料比30∶1（m L∶g）。方差分析表明，提取時間、乙醇體積分數、纖維素酶添加量以及液料比對滇黃芩總黃酮的提取率均有顯著影響（P＜0.05）。按照此試驗方案，重復3次，總黃酮提取得率分別為24.27%、23.68%、24.13%，平均提取得率為24.03%。

2.3黃酮體外抗氧化活性

2.3.1超氧陰離子的清除作用

圖6　滇黃芩總黃酮對超氧陰離子的清除率Fig.6 Superoxide anion scavenging activity o f total flavones from Scute llaria amoena

滇黃芩總黃酮對超氧陰離子的清除結果見圖6。由圖6可知，低質量濃度的滇黃芩總黃酮對超氧陰離子的清除效果接近于VC，當質量濃度＞0.25mg/m L時清除率超過了VC。滇黃芩總黃酮清除超氧陰離子的半抑制濃度（half maximal inhibitory concentration，IC50）為0.14mg/m L，表明高質量濃度的滇黃芩總黃酮對超氧陰離子具有較強的清除作用。

2.3.2羥自由基（·OH）的清除作用

圖7　滇黃芩總黃酮對除羥自由基的清除率Fig.7 Hydroxyl free radical scavenging ac tivity of to tal flavones from Scute llaria am oena

滇黃芩總黃酮對除羥自由基的清除效果見圖7，由圖7可以看出，滇黃芩總黃酮對羥自由基具有明顯的清除作用，當質量濃度＞0.2mg/m L時，清除作用超過了同濃度的維生素C，滇黃芩總黃酮清除羥自由基IC50為0.200 1mg/m L，表明滇黃芩總黃酮對羥自由基具有較強的清除作用。

3　結論

研究表明，纖維素酶超聲提取法能有效破解藥材細胞的細胞壁，有利于成分的溶出［13］，對滇黃芩中總黃酮的提取具有協同作用，能有效提高滇黃芩中總黃酮的提取得率。在超聲功率100W條件下，通過單因素試驗和正交試驗得到滇黃芩總黃酮的最佳提取工藝條件，即提取時間4 h，乙醇體積分數55%，加酶量60U/g，液料比30∶1（m L∶g）。在此最佳條件下，總黃酮得率達到24.03%。純化后的滇黃芩總黃酮對超氧自由基和羥自由基均具有有較強的的清除作用，具有良好的抗氧化活性，對滇黃芩資源的利用開發具有一定意義。

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Enzymatic-ultrasonic extraction of total flavonoids from Scutellariaamoena and itsantioxidantactivities

LIU Haiou，HU Chunyan，ZHAO Shenglan，PU Chunxia，LIU Xiaoling，LIN Yuping*
（College of TraditionalChinese Medicine，Yunnan University ofTraditional Chinese Medicine，Kunm ing 650500，China）

The enzymatic-ultrasonic extraction condition of total flavonoids from Scutellaria am oena and its antioxidant activities were studied.The results indicated that enzymatic-ultrasonic method had synergistic effect on total flavonoids extraction from S.am oena，and had higher extraction rate.The optimum condition ofenzymatic-ultrasonic extraction wasobtained through single factor testand orthogonal testat the ultrasound power of 100W.The optimal conditionswere determined as follows:extraction time 4 h，ethanol concentration 55%，enzyme addition 50 U/g（drymaterial），liquid to solid ratio 30∶1，extraction temperature50℃.Under thecondition，the total flavonoidswere24.03%.Theantioxidant testsresults indicated that scavenging capacity（IC50）of S.amoena total flavonoids towardssuperoxideanionand hydroxyl radicalswere0.14mg/m land 0.20mg/m l，respectively.

cellulase；ultrasonic；total flavonoidsof Scutellaria amoena；extraction yield；antioxidantactivity

R282．71

0254-5071（2016）01-0110-05

10．11882/j．issn．0254-5071．2016．01．024

2015-10-23

云南省教育廳重點項目（2014z119），云南省教育廳項目（2013y239）

劉海鷗（1991-），男，碩士研究生，研究方向為天然產物活性成分。

林玉萍（1975-），女，副教授，碩士，研究方向為天然藥物活性成分。