響應面法優化紫蘇子中迷迭香酸超聲提取工藝的研究

張玥莉+孫仁弟

摘 要 目的：優選紫蘇子中迷迭香酸的超聲提取工藝。方法：在單因素試驗基礎上，以超聲功率、乙醇濃度、提取時間為考察因素，以迷迭香酸提取率為考察指標，利用Design-Expert 7.0進行三因素三水平響應面分析優選工藝條件。結果：最佳提取工藝為：超聲功率380 W、乙醇濃度60%、提取時間85 min，模型相關系數R2=0.960 2，該條件下迷迭香酸平均提取率為0.59%。結論：該提取工藝可為進一步開發紫蘇子藥用價值提供依據。

關鍵詞 紫蘇子 迷迭香酸 響應面 超聲提取

中圖分類號：R284.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1533（2017）07-0075-04

Optimization of the ultrasonic extraction of rosmarinic acid from Perillae fructus by response surface method*

ZHANG Yueli1，2**， SUN Rendi1，2（1. Shanghai Green Valley Pharmaceutical Co. Ltd.； 2. Shanghai Engineering Research Center of Compound Chinese Medicine （Green Valley）， Shanghai 201707， China）

ABSTRACT Objective： To optimize the process for the ultrasonic extraction of rosmarinic acid from Perillae fructus by response surface method. Methods： The process was optimized by response surface method with three factors and three levels including ultrasonic power， ethanol concentration and extracting time and taking the extraction yield of rosmarinic acid as a final index based on single factor test. Results： The optimum extraction process of rosmarinic acid from Perillae fructus was obtained and 0.59% extraction yield could be achieved under the conditions of ultrasonic power 380 W， 60% ethanol and 85 minutes extraction and the coefficient of association was R2=0.960 2. Conclusion： This process for the extraction of rosmarinic acid from Perillae fructus can provide the basis for the further development of medicinal value of Perillae fructus.

KEY WORDS Perillae fructus； rosmarinic acid； response surface method； ultrasonic extraction

紫蘇子為唇形科植物紫蘇（Perilla frutescens L. Britt.）的干燥成熟果實，味辛，性溫。歸肺經[1]。具有降氣消痰、止咳平喘、潤腸等功效[2]。紫蘇藥食同源，作為一種多用途的經濟植物，紫蘇的研究與應用十分廣泛，研究表明，紫蘇子除含有大量脂肪油外，還含有種類齊全的氨基酸和礦質元素[3]，藥理研究表明其具有降血脂、促進學習記憶、抗衰老、止咳平喘等作用[4]，目前國內對紫蘇子非脂溶性成分研究較少，而迷迭香酸（rosmarinic acid）作為紫蘇子的指標成分[5-6]，具有強而廣泛的生物活性，主要體現在抗氧化、抗菌、消炎、抑制酶活性、抗過敏等方面[7]。本研究采用響應面設計優化紫蘇子迷迭香酸超聲提取工藝，為紫蘇子非脂溶性成分的利用提供研究基礎，為進一步開發紫蘇子藥用價值提供依據。

1 材料和方法

1.1 儀器與試藥

1200高效液相色譜儀（美國Agilent）；KQ-500DE數控超聲波清洗器（昆山超聲儀器有限公司）；HHS電熱恒溫水浴鍋（上海博訊實業有限公司醫療設備廠）、XP105電子天平（瑞士Mettler Toledo）、TDP-600強力破碎機（天津市渤海鑫茂制藥設備有限公司）；紫蘇子（山東魯安中藥飲片有限公司，批號：151201）；迷迭香酸對照品（中國食品藥品檢驗研究所，批號：111871-201502）；甲醇為色譜純（上海安譜實驗科技股份有限公司，批號：V574G864）；其它化學試劑均為國產分析純。

1.2 方法

紫蘇子干燥粉碎過篩，精密稱取1.0 g粉末，加入20 ml乙醇，常溫下，按單因素及響應面所設計，在不同提取條件下進行超聲提取。加入乙酸乙酯萃取，棄去下層脂溶性成分，合并濾液，減壓抽濾，于40 ℃水浴蒸干，加入流動相充分溶解后定容至25 ml，作為供試品溶液[8]。按照2015版《中國藥典》一部紫蘇子含量測定項下色譜條件并制備對照品溶液，采用外標法測定提取物中迷迭香酸的含量，進而計算得率[9]。

2 結果

2.1 單因素試驗

2.1.1 超聲功率的影響

分別選用超聲功率100、200、300、400、500 W，乙醇濃度50%，提取時間1 h的條件進行提取。結果表明，隨著超聲功率的增加，提取率逐漸升高，300 W后變化趨于平緩（圖1），選取最優超聲功率為300 W，進行下一步試驗。

2.1.2 乙醇濃度的影響

固定超聲功率300 W，乙醇濃度分別為40%、50%、60%、70%、80%，提取時間1 h進行提取，結果表明隨著乙醇濃度的升高，提取率逐漸升高，但70%后提取率降低，這可能與高乙醇濃度下提取液中其他成分的改變有關（圖1），選取最優乙醇濃度60%，進行下一步試驗。

2.1.3 提取時間的影響

超聲功率300 W，乙醇濃度60%，提取時間分別為30、50、70、90、110 min進行提取，結果表明時間的延長，提取率逐漸升高，90 min后變化趨于平緩（圖1）。

2.2 響應面法優化提取工藝

根據單因素結果，采用三因素三水平的響應面分析方法，試驗因素與水平設計見表1，響應面具體方案見表2。

采用數據分析軟件Design-Expert 7. 0進行數據分析，得分析結果如表3。各因素經回歸擬合后，解得回歸方程為（模型相關系數R2= 0. 960 2）：

R1=0.54+0.085×A-2.5×10-3×B+0.022×C+2.5×10-3×A×B+2.5×10-3×A×C+0.022×B×C-0.099×A2-0.094×B2+0.031×C2

試驗結果表明，對提取率影響大小順序為：超聲功率>提取時間>乙醇濃度。因素間的交互作用見圖2。

圖2直觀地反映了各因素交互作用對響應值的影響。比較三組圖可知，超聲功率對提取率的影響最為顯著，表現為曲線較陡；而提取時間與乙醇濃度次之，相應表現為曲線較為平滑，且隨其數值的增加或減少，響應值沒有顯著性變化。

2.3 驗證試驗

響應面分析結果表明，迷迭香酸超聲提取最佳條件為：超聲功率380.84 W，乙醇濃度59.16%，提取時間85.18 min。根據儀器修正工藝：超聲功率380 W、乙醇濃度60%、提取時間85 min的條件下進行驗證試驗3次，得出平均提取率為0.59%，優于單因素試驗設計。

3 討論

紫蘇子主要成分為不飽和脂肪酸、亞麻酸、亞油酸、油酸等，現代醫藥多應用其脂溶性成分[10-11]，不利于中藥資源的有效利用。目前國內對紫蘇迷迭香酸的提取方法，多采用紫蘇葉，且集中為酶提取工藝[12-13]，成本較高，難于在生產規模推廣。本研究采用更為精確的響應面設計，盡量避免復雜提取技術路線，其結果更適合于指導工業生產[14-15]，為紫蘇子的進一步開發提供理論指導。實驗前期對提取次數進行單因素考察，結果表明影響亦頗為顯著，但是多次提取時間較長，能耗也較大，故不作為因素間交互作用的考察內容。在實際生產過程中，建議提取1至2次為宜。考慮到安全性，本文采用乙酸乙酯分離脂溶性成分，成本較高，后期可做進一步的優化。

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