溶劑法提取牡丹籽粕中芍藥苷的工藝研究

高英莉，張惠喜，孫啟亮，肖 猛，宋紅衛

（菏澤市食品藥品檢驗檢測研究院，山東 菏澤 274000）

油用牡丹籽為芍藥科芍藥屬鳳丹牡丹和紫斑牡丹所結種子，以其為原料用壓榨法制取的食用油脂即牡丹籽油[1]。研究發現牡丹籽油含有大量人體所必需的不飽和脂肪酸，尤其是亞麻酸占比達45%[2]，2011年中華人民共和國衛生與健康委員會將其批準為新資源食品，使牡丹籽油優良的食用價值得以凸顯。牡丹籽粕是油用牡丹籽經預壓榨浸出或直接浸出榨取油脂后的物質[3]，其營養物質含量豐富且成分比例合理[4-5]，可用于提高動物生長性能[6]和毛皮質量[7]，具有優良的飼用價值；但牡丹籽粕中含有低聚芪類和單萜苷類等副產物，以芍藥苷含量最多[8]。一方面，副產物限制了牡丹籽粕在食品及飼料中的應用，另一方面，廢棄處理不僅帶來環境污染問題，還會導致資源浪費。將副產物與營養主要成分有效分離成了當下需要解決的緊迫問題。

本試驗以乙醇濃度、料液比、浸提時間、超聲時間為研究因素，以芍藥苷提取量為響應值，通過Design-expert軟件分析建立回歸模型，確定最佳提取方案，實現芍藥苷與牡丹籽粕固形物有效分離。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

牡丹籽粕細粉，經脫殼、粉碎、過80 目篩制得，購自菏澤天寶牡丹生物科技有限公司；無水乙醇：優級純（國藥集團化學試劑有限公司）；甲醇：色譜純（德國默克）；芍藥苷標準品：純度98.8%（Stanford Analytical chemicals Inc.）；磷酸二氫鉀：分析純（西隴科學股份有限公司）。

1.2 儀器與設備

液相色譜儀（e2695）：waters；超聲波清洗器（KQ-500型）：昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 色譜條件

色譜柱為XBridge C18， 5 μm， 4.6×250 mm；流動相為甲醇-0.05 mol·L-1磷酸二氫鉀溶液（40:65 V/V）；柱溫為30 ℃；檢測波長為230 nm；流速為1 mL·min-1；進樣量為10 μL。

1.4 芍藥苷標準溶液的配制

精密稱取芍藥苷標準品5.28 mg 至25 mL 棕色量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度，即得標準溶液貯備溶液。分別精密量取貯備溶液0.5、1、2.5、5、10 mL 置10 mL 棕色量瓶中并用甲醇定容至刻度即得標曲系列工作液。

1.5 芍藥苷標準曲線的制作

將系列工作液分別注入液相色譜中，測定相應峰面積。以峰面積為縱坐標、濃度為橫坐標繪制標準曲線，計算回歸方程。

1.6 芍藥苷提取單因素試驗

主要研究乙醇濃度、料液比、浸提時間、超聲時間對芍藥苷提取的影響。

1.7 響應面優化芍藥苷提取試驗

在單因素試驗的條件基礎上，選取各因素最適宜的條件編碼為0，以提取液中芍藥苷含量為指標，優化各因素最佳組合作提取工藝條件。

2 結果與分析

2.1 標準曲線的制作

以芍藥苷含量（X）為橫坐標，峰面積（Y）為縱坐標，建立回歸方程：y=2.64×104x＋5.75×103，R2=0.998968，滿足定量分析要求。

2.1 單因素試驗

2.1.1 不同乙醇濃度對牡丹籽粕中芍藥苷提取的影響

精 密 稱 取1.0015、1.0221、1.0136、1.0023、1.0051、1.0213 g 牡丹籽粕細粉，按料液比1:20 分別于100%、90%、80%、70%、50%、10%乙醇溶液中浸提2 h，然后超聲20 min，精密量取上清液1～10 mL量瓶中并用相應濃度的乙醇溶液定容至刻度，用0.45 μm有機濾膜過濾后上機測定。以乙醇濃度為橫坐標（%），芍藥苷含量（mg·g-1）為縱坐標繪制圖譜，結果見圖1。

圖1 乙醇濃度對芍藥苷提取的影響

由圖1可知當乙醇濃度低于50%時，隨著乙醇濃度增加，芍藥苷提取量呈升高趨勢，在乙醇濃度達到50%后，芍藥苷提取量達到最高值，隨著乙醇濃度再次提高，芍藥苷提取量呈降低趨勢。因此選取乙醇濃度50%比較合適。

2.1.2 料液比對牡丹籽粕中芍藥苷含量的影響

準 確 稱 取1.0073、1.0438、1.0154、1.0058、1.0123 g 牡丹籽粕細粉，分別按料液比1:3、1:5、1:10、1:20、1:30 加入50%乙醇，在室溫條件下浸提2 h，超聲20 min，同法稀釋、過濾、上機測定，測定不同料液比對芍藥苷提取量的影響，確定最佳料液比（見圖2）。

圖2 料液比對芍藥苷提取的影響

由圖2 可知，當料液比<1:10 時，隨著料液比增加，芍藥苷含量逐漸提高，料液比達1:10 后，芍藥苷含量達最高值，再增加用液量，芍藥苷含量不再提高反而下降，確定1:10 的比例為最佳料液比。

2.1.3 浸提時間對芍藥苷含量的影響

準 確 稱 取1.0097、1.0938、1.0127、1.0083、1.0445 g牡丹籽粕粉，在料液比1:20、加入50%乙醇溶液，室溫條件分別浸提5、10、30、60、120 min，超聲20 min，同法稀釋、過濾、上機測定，測定不同浸提時間對芍藥苷提取量的影響，確定最佳浸提時間（見圖3）。

圖3 浸提時間對芍藥苷提取的影響

由圖3可知，在浸提時間10 min內，芍藥苷提取率與浸提時間呈正相關，在浸提時間達到10 min后，芍藥苷提取率不再升高，確定最佳浸提時間為10 min。

2.1.4 超聲時間對芍藥苷含量的影響

準 確 稱 取1.0044、1.0013、1.0102、1.0144、1.0070 g 牡丹籽粕粉，按料液比1:20、乙醇濃度50%、浸提2 h，室溫條件下，分別超聲5、10 、15、20 和25 min，測定不同超聲時間對芍藥苷提取量的影響，確定最佳超聲時間（見圖4）。

圖4 超聲時間對芍藥苷提取的影響

由圖4可知，隨著超聲時間的延長，芍藥苷含量并沒有線性規律的改變，說明超聲時間對芍藥苷的提取無明顯影響。

2.2 響應面優化試驗

在單因素試驗的基礎上，響應面優化試驗選取的因素水平編碼見表1，響應面試驗設計方案及結果見表2。

表1 響應面試驗因素水平編碼

表2 響應面試驗設計方案及結果

利用統計分析軟件Design-expert 對表2試驗結果分析，得到芍藥苷含量（y）與A、B、C之間的二次多元回歸模型：y=33.368-0.95375A-1.22875B-0.42C+0.7025AB+0.215AC+0.345BC-1.34275A2-1.21275B2-1.04025C2。

該模型進行方差分析和顯著性檢驗的結果見表3。

由表3 可知，A、B、A2、B2、C2對芍藥苷提取影響極顯著（P<0.01）；C、AB影響顯著（P<0.05）。A、B、C三因素影響主次順序為B＞A＞C。該模型P為0.00014（P<0.01），表明該回歸方程線性極顯著；失擬項P為0.5022（P>0.05），失擬不顯著，表明該回歸方程擬合程度良好。

表3 回歸方程的方差分析

2.3 驗證試驗

利用Design-expert分析，以芍藥苷最大提取率為優化目標，得到最佳提取條件為乙醇濃度35.6%、料液比1:20、浸提時間18 min；在此條件下進行3次平行試驗驗證，發現芍藥苷提取率平均值為33.63 mg·g-1，與系統預估值33.92 mg·g-1基本一致。

3 討 論

油用牡丹籽含有大量有生物活性的單萜苷類物質，且含量在不同地區間差異顯著，但芍藥苷含量在單萜苷中占比始終最高，可達50%以上[9]，可作為芍藥苷藥物提取原料[10]。其他單萜苷類物質也以芍藥苷類似物居多[11]，且是單萜苷類主要活性成分[12]。所以本試驗以芍藥苷為響應值，能夠代表牡丹籽粕中單萜苷類物質的提取水平。

牡丹籽粕顆粒經粉碎后，內部凝聚力被破壞，較粉碎前具有更好的溶解性且營養成分保留良好[13]。如果粉碎后的牡丹籽粕可全部通過80 目篩，那么顆粒內部凝聚力減弱，芍藥苷可快速溶于水，這可能是本試驗發現的超聲時間對芍藥苷的提取影響不顯著的原因。這種特性也使牡丹籽粕可以灌胃的形式進行毒理學研究[14]。

芍藥苷具有抗炎、護肝、鎮靜等多種藥理作用[15]，水溶性良好。牡丹籽粕蛋白質含量豐富，且水溶性蛋白占比高達20.03%[16]，已發表文獻多用50%～70%（V/V）的乙醇溶液提取芍藥苷[17-20]，可能原因在于低醇溶液可溶解一部分蛋白質，干擾芍藥苷純化，而70%（V/V）的乙醇溶液利于芍藥苷提取，蛋白溶解率低，雜質含量少。

4 結 論

單因素試驗結果表明，乙醇濃度、料液比、浸提時間對牡丹籽粕中芍藥苷的提取有顯著影響。在響應面設計的優化試驗中，選取50%乙醇濃度、1:10 料液比、10 min 浸提時間為編碼水平中心點，將芍藥苷提取方案優化為乙醇濃度35.6%、料液比1:20、浸提時間18 min，按此條件測定牡丹籽粕中芍藥苷含量為33.63 mg·g-1，證明此參數可行。