玄參中多酚類物質的超聲波提取工藝優化

鄧漢珍，鐘朝陽，周 雄，王斌杰

(四川文理學院 化學化工學院，四川 達州 635000)

1 引言

玄參(ScrophularianingpoensisHemsl.)屬大宗中藥材，始載于《神農本草經》，別稱元參、黑參和烏參[1，2]。玄參為玄參科玄參屬草本植物玄參的干燥根[3，4]。以干燥根入藥，味甘、苦、咸，性微寒，具有涼血滋陰、清熱降火、解毒散結之功效，用于治療熱病傷陰、骨蒸勞嗽、津傷便秘、目澀昏花、咽喉腫痛、癰疽瘡毒等癥狀[5]。現代研究發現，中藥材玄參有效成分主要含有苯丙素苷、環烯醚萜類，此外還含有黃酮類、多酚類、三萜皂苷、脂肪酸等化學成分及多種微量元素，具有降血糖、降血壓、增強免疫、保肝護肝、抗氧化、抗血小板聚集、抗炎、抑菌等多種藥理活性[6]。尤其對腦缺血損傷具有一定保護作用[7]。大量藥理實驗表明：中藥材玄參具有降脂降糖、抗菌消炎和抗腫瘤等多種生物活性[8]，其藥效成分可能與多酚類物質有關。多酚類化合物屬生物活性物質，具有抗炎癥、抗病原體、抗氧化和抗癌等多種藥理活性[9，10]，并在食品、化妝品和醫藥等行業得到了廣泛應用[11，12]。

本研究采用超聲波提取技術，提取玄參中的多酚類物質，通過單因素實驗對提取主要因素進行優化，通過三水平四因素正交試驗，獲得了多酚類物質的最佳提取工藝條件，同時對達州本地玄參、重慶南川玄參和重慶南川引種玄參中多酚類物質的含量進行了比較，為玄參引種及綜合開發利用提供理論和技術支持。

2 實驗部分

2.1 材料、試劑與儀器

玄參中藥材(四川天府藥業)；福林酚(Folin-Ciocalten)試劑(國藥集團)；沒食子酸(上海試劑二廠，標準品)；無水乙醇、碳酸鈉(成都科龍)。所有試劑均為分析純；實驗用水均為二次蒸餾水。

HN-1000D超聲波萃取儀(上海汗諾)；UV-2550紫外可見分光光度計(日本島津)； R-1001VN旋轉蒸發儀(鄭州長城科工貿)；H1750臺式高速離心機(湖南湘儀)； FA2204B電子分析天平(上海精密)；101-0AB鼓風干燥箱(北京林茂科技)。

2.2 實驗方法

2.2.1 標準曲線

準確稱取25.00 mg經干燥處理過的沒食子酸標準品，蒸餾水溶解，用100 mL容量瓶定容，作為標準品儲備液。分別移取標準品儲備液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0 mL于1～7號25 mL容量瓶中，各加入蒸餾水約15 mL后，分別加入2 mL Folin-Ciocalteu試劑，搖勻后靜置5 min，再分別加入4 mL 20%的碳酸鈉溶液，用蒸餾水定容至25 mL后，在40 ℃條件下恒溫水浴加熱8 min。以不含沒食子酸標準品的空白為對照，在沒食子酸最大吸收波長765 nm處測定吸光度。以沒食子酸濃度(C)為橫坐標，吸光度(A)為縱坐標，繪制標準曲線，如圖1所示。其線性回歸方程為：Y=0.0893X+0.0624,r=0.9998。

圖1 沒食子酸標準曲線

2.2.2 多酚類物質提取及測定

將中藥材玄參切片、干燥、粉碎和過60目篩后，準確稱取0.50 g，用15 mL 70%的乙醇作為提取溶劑，在提取溫度50 ℃和提取功率為900 W條件下提取1.0 h，離心分離后，將上層清液用乙醇定容至25 mL，取定容后溶液5 mL于25 mL容量瓶中，按2.2.1方法進行處理后定容，測定其吸光度，根據標準曲線獲得提取液中多酚類物質的濃度C(μg/mL)，從而按下式計算玄參中多酚類物質的提取率。

2.2.3 單因素實驗

準確稱取0.50 g玄參粉末，按2.2.2方法提取，提取液按2.2.1方法處理，計算得到玄參中多酚的提取率。研究乙醇體積分數、超聲溫度、超聲時間、料液比和超聲功率對提取效率等因素對多酚提取效率的影響。

2.2.4 正交試驗

以玄參中多酚的提取率為指標，根據單因素實驗結果，在超聲功率固定不變的情況下，對乙醇體積分數、料液比、超聲溫度和超聲時間四個因素設計正交試驗，按L9(34)設計因素水平(表1)。

表1 正交試驗設計L9(34)

3 結果與討論

3.1 單因素實驗條件優化

3.1.1 乙醇體積分數的影響

準確稱取6份玄參樣品各0.5 g，采用超聲波提取方法，在超聲功率1000 W，超聲溫度50 ℃，提取溶劑體積15 mL條件下，超聲波提取2.0 h。對不同體積分數的乙醇濃度進行實驗考察，其實驗結果圖2所示。

圖2 乙醇濃度條件優化

從圖2可以看出，體積分數50%～70%的乙醇濃度范圍內，提取率逐漸上升，乙醇濃度為70%時，提取率達9.87 mg/g最大值，隨后乙醇體積分數再次增大，多酚提取率反而呈下降趨勢。因此，選取乙醇體積分數為70%作為乙醇的最佳濃度。

3.1.2 超聲溫度條件優化

在超聲功率1000 W條件下，采用體積分數為70%的乙醇15 mL，超聲波提取2.0 h。考察不同超聲溫度對多酚提取效率的影響，其實驗結果圖3所示。

圖3 超聲溫度條件優化

由圖3可以看出，超聲溫度在35～55 ℃范圍內，提取率逐漸上升，超聲溫度為55 ℃時，提取率達10.19 mg/g最大值，隨后超聲溫度再次增大，多酚提取率反而下降。究其原因是由于多酚類物質不穩定，溫度過高，多酚類物質易氧化分解，從而檢測到的提取率降低。因此，選取超聲溫度為55 ℃作為最佳提取溫度。

3.1.3 超聲時間條件優化

在超聲時間優化過程中，選取超聲溫度55 ℃，超聲功率1000 W條件下，采用體積分數為70%的乙醇15 mL進行超聲波提取，考察不同超聲時間對多酚提取效率的影響，其實驗結果圖4所示。

圖4 超聲時間條件優化

由圖4可以看出，超聲時間在0.5～1.5 h范圍內，提取率逐漸上升，超聲s時間為1.5 h時，提取率達11.63 mg/g最大值，隨后超聲時間再次延長，多酚提取率反而下降。究其原因是由于超聲時間過長，玄參長期置于55 ℃下，部分多酚類物質氧化分解，導致提取率降低。因此，選取超聲時間為1.5 h作為最佳提取時間。

3.1.4 料液比條件優化

在料液比優化過程中，選取超聲功率1000 W，溫度55 ℃，采用體積分數為70%的乙醇15 mL進行超聲波提取1.5 h，考察不同料液比對多酚提取效率的影響，其實驗結果圖5所示。

由圖5可知，料液比在1∶5 g/mL～1∶25 g/mL范圍內，提取率呈上升趨勢，料液比為1∶25 g/mL時，提取率達12.25 mg/g最大值，隨后料液比再次降低，多酚提取率趨于穩定。因此，考慮成本及環保因素選取料液比為1∶25 g/mL作為最佳提取料液比。

圖5 液料比條件優化

3.1.5 超聲功率條件優化

在超聲溫度55 ℃，乙醇體積分數70%，料液比1∶25 g/mL條件下分別以600、700、800、900、1000、1100 W的超聲功率提取1.5 h，其實驗結果圖6所示。

圖6 超聲功率條件優化

由圖6可知，隨著超聲功率的增加，玄參多酚提取率呈上升趨勢，當超聲功率達到900 W時，提取率達12.25 mg/g最大值，隨后超聲功率再次增大，多酚提取率趨于穩定。因此，最佳的超聲功率取900 W為宜。

3.2 正交試驗條件優化

根據單因素實驗條件優化結果，選取超聲提取功率900 W保持不變的條件下，設計了乙醇體積分數、料液比、超聲溫度和超聲時間四個因素設計正交試驗，按L9(34)正交試驗結果如表2。

由表2中的極差R數據可以看出，正交試驗提取條件中的4個因素對多酚類物質提取效率的影響主次分別為C>B>A>D，其中超聲溫度的影響最大，料液比次之，乙醇濃度隨后，超聲時間影響最小。從實測值差異顯著性數據k1～k3分析可知，中藥材玄參中多酚類物質的超聲波最佳提取工藝條件參數為A2B3C1D1，即乙醇體積分數為70%，料液比為1∶30，超聲溫度為50 ℃和超聲時間為1.0 h。

3.3 驗證實驗

將正交試驗條件優化結果，即A2B3C1D1用于實驗驗證。同一條件進行三組平行實驗，其結果如表3所示。

表2 正交試驗條件優化結果

表3 驗證實驗結果

從表3中的數據可以看出，在正交試驗最佳提取工藝參數條件下，中藥材玄參多酚類物質的提取率達到13.19 mg/g。

3.4 樣品分析

取達州本地玄參、重慶南川玄參和重慶南川引種玄參樣品(依次標注為樣品1、樣品2和樣品3)，按所建立的實驗方法進行檢測，其實驗結果如表4所示。

表4 樣品分析實驗結果

4 結論

采用超聲波提取技術，通過單因素實驗和正交試驗條件優化，確定了中藥材玄參中多酚類物質的最佳提取工藝條件參數，即乙醇體積分數70%，超聲溫度50 ℃，提取時間1.0 h料液比1∶30 g/mL和提取功率為900 W，在該條件下達州本地玄參、重慶南川玄參和重慶南川引種玄參中多酚的提取率分別為10.22、13.21和13.19 mg/g。從多酚的提取率可以看出，重慶南川引種玄參和重慶南川玄參中多酚的含量幾乎相等，說明達州引種重慶南川玄參是可行的。

ProcessOptimizationofUltrasonicExtractionofPolyphenolsFromRadixScrophulariae

Deng Hanzhen, Zhong Chaoyang, Zhou Xiong, Wang Binjie

(DepartmentofChemistryandChemicalEngineering,SichuanUniversityofArtsandScience,Dazhou,Sichuan, 635000,Sichuan)

Abstract: Polyphenols were extracted from Radix Scrophulariae by ultrasonic method. The effects of five factors on the extraction, including alcohol concentration, ultrasonic temperature, ultrasonic times, material/solvent ratio and ultrasonic power were studied by single factor test. Based on the single factor experiment, the effects of alcohol volume fraction, ultrasonic temperature, ultrasonic times and material/solvent ratio were optimized by L9(34) orthogonal experiment.The optimal parameters were determined as follows: the concentration of ethanol is 70%;leaching temperature is 50 ℃;time is 1.0 h; the ratio of Radix Scrophulariae to ethanol is 1:30(g·mL-1); ultrasonic power is 900 W.

Keywords: Radix Scrophulariae; Ultrasonic extraction; Polyphenols; orthogonal experiment