雙水相萃取法分離梔子藏紅花素

劉鳳英 ， 鄧愛華 ，陳 婕 ，王 云 ，劉亞菲

（1. 湖南文理學院 地理科學與旅游學院，湖南 常德 415000；2. 湖南文理學院 生命與環境科學學院，湖南 常德 415000）

藏紅花素是珍稀名貴藥材藏紅花的主要藥效成分，具有治療糖尿病、抗癌抗腫瘤和心血管疾病等作用[1-2]。藏紅花產量少，而梔子作為藏紅花素的提取原料成了人們研究的熱點。藏紅花素的提取方法主要有水提法和有機溶劑萃取法，然后通過大孔樹脂法精制，該方法存在提取效率低的問題[3]。雙水相萃取法依據物質在兩相間的選擇性分配，兼具萃取和雜的作用，廣泛用于萃取黃酮類和多酚類等[4]。探索乙醇 - 硫酸銨雙水相體系萃取梔子中藏紅花素的工藝參數，為梔子綜合利用提供了技術參考。

1 材料與儀器

1.1 材料與試劑

梔子，澧縣扶農中藥材農民專業合作社提供；藏紅花素 -Ⅰ標準品 （HPLC≥98%，批號2 01910 14）， 北京康普有限公司提供；乙醇、硫酸銨、鹽酸、氫氧化鈉、氯化鈉，均為分析純，國藥集團化學試劑公司提供。

1.2 儀器與設備

KQ5200E 型超聲波清洗器，昆山市超聲波儀器有限公司產品；HJ-6 型磁力加熱攪拌器，金壇石城東新瑞儀器廠產品；EL104 型電子天平，梅特勒 -托利多儀器 （上海） 有限公司產品；Agress1100 型高效液相色譜儀，大連依利特分析儀器有限公司產品。

2 試驗方法

2.1 藏紅花素標準曲線繪制

配制 200 mg/L 的藏紅花素母液，分別取母液2.50，3.75，5.00，5.25，6.50 mL 置于 25 mL 的容量瓶中，加入 60%的乙醇溶液定容，配成 20，30，40，50，60 mg/L 的藏紅花素溶液。高效液相色譜法測試條件為 ODS2 色譜柱 （4.6 mm×200 mm，5 μm）；流動相為甲醇∶水 （1∶1），檢測波長 440 nm，流速1 mL/min，柱溫 30 ℃，進樣量 20 μL。以藏紅花素的質量濃度 （mg/L） 為自變量，峰面積為因變量繪制回歸 曲 線 ， 得 到 藏 紅 花 素 的 標 準 線 為 ：Y=106.24X+789.74，R2=0.995。

2.2 梔子果粗提物的制備

準確稱取 10.0 g 已脫脂粉碎的梔子果粉末，以1∶10 （g∶mL） 的料液比加入 60%乙醇，50 ℃下超聲 15 min，抽濾，以轉速 7 000 r/min 離心 15 min 去除沉淀，溶液凍干后用于雙水相萃取。

2.3 單因素試驗

按照試驗設定配比依次加入無水乙醇、硫酸銨、粗提物、蒸餾水于燒杯中，充分振蕩溶解，調節體系 pH 值，轉入分液漏斗中，靜置達到相分離，藏紅花素富集于上相，測定相比R和藏紅花素的含量，計算分配系數K、萃取率Y。設置中間條件為乙醇質量分數 23%，硫酸銨質量分數 24% ，料液比 5%，pH 值 7.0，NaCl 質量分數 0%，萃取時間 10 min，萃取溫度 20 ℃，固定其他 6 個，單因素試驗考查其中一個變量對藏紅花素萃取率的影響。

2.4 數據分析

試驗結果分別采用 Excel 和 Design Expert 8.0 進行分析，所有試驗均重復 3 次，取平均值。

3 結果與分析

3.1 乙醇體積分數對梔子藏紅花素萃取率的影響

乙醇體積分數對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響見圖 1。

圖1 乙醇體積分數對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響

由圖 1 可知，隨著乙醇體積分數的增加，藏紅花素萃取率和分配系數呈現先增加再減少趨勢。乙醇體積分數的增加，增加體系分相能力的作用[5]，上相吸引水分子能力增加，相比減小，上相乙醇體積分數增加使得藏紅花素在上相的溶解度增大，使得分配系數增大，從而萃取率達到最大；但乙醇體積分數過大，乙醇對水分子的吸引能力進一步增加，使得下相硫酸銨過飽和析出，體系對藏紅花素的萃取效果降低，25%較為合適。

3.2 硫酸銨質量分數對梔子藏紅花素萃取率的影響

硫酸銨質量分數對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響見圖 2。

圖2 硫酸銨質量分數對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響

由圖 2 可知，萃取率和分配系數隨著硫酸銨質量分數的增加先增加后減少，在質量分數為 24%時獲得最大值。這是由于隨著硫酸銨的質量分數的增加，下相中吸引水分子能力增強，使得下相與上相的相比增大，體系的分相能力也會增加[6]；大于 24%時，下相中硫酸銨會過飽和析出，導致萃取率略有下降，與文獻報道的一致。硫酸銨質量分數為 24%較 為 合 適，該 條 件 下 分 配 系 數 為 7.89， 萃 取 率 為92.8%。

3.3 料液比對梔子藏紅花素萃取率的影響

料液比對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響見圖 3。

圖3 料液比對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響

由圖 3 可知，隨著料液比的增大，萃取率和分配系數減少，與郝紅英等人[7]試驗結果一致。料液比在 4%～9%時，萃取率和分配系數出現一個平衡值，選取料液比為 9%較為適宜。

3.4 pH 值對梔子藏紅花素萃取率的影響

pH 值對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響見圖 4。

圖4 pH 值對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響

由圖 4 可知，隨著 pH 值的增大，萃取率和分配系 數 先 增 加 后 減 少 ， 萃 取 率 在 pH 值 8 時 達 到91.66%，參考張喜峰等人[8]對葡萄籽總黃酮的研究，推測 pH 的改變可能會同時改變藏紅花素的電荷性質和分子狀態，選取 pH 值為 8 較為合適。

3.5 氯化鈉質量分數對梔子藏紅花素萃取率的影響

氯化鈉質量分數對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響見圖 5。

圖 5 氯化鈉質量分數對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響

由圖 5 可知，隨著氯化鈉質量分數的增加，萃取率和分配系數均先增加后減少。Na+和 Cl-的加入，能使兩相的電位差和相比發生改變，增加藏紅花素在上相的含量，但體系中離子的濃度增加到一定值后，會使極性增加，根據相似相溶的原理，藏紅花素的反而會下降，選取氯化鈉質量分數為 0.5%較為合適。

3.6 水浴時間對梔子藏紅花素的影響

水浴時間對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響見圖 6。

由圖 6 可知，隨著水浴時間的增加，萃取率和分配系數先減少后增加；水浴時間 45 min 時，萃取率達到 94.9%，選取水浴時間為 45 min 較為合適。

圖 6 水浴時間對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響

3.7 水浴溫度對梔子藏紅花素的影響

水浴溫度對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響見圖 7。

圖 7 水浴溫度對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響

由圖 7 可知，隨著水浴溫度的增加，萃取率和分配系數先減少后增加再減少，在水浴溫度為 50 ℃時，萃取率達到最大值 94.08%。當水浴溫度為 20 ℃時，萃取率也達到了 92.73%，兩者相差不大，選擇水浴溫度為 20 ℃作為最佳試驗條件。

4 結論

通過單因素試驗考查了各因素對梔子藏紅花素萃取率及分配系數的影響規律，在硫酸銨質量分數為 23%，乙醇體積分數為 25%，NaCl 質量分數為0.5%，pH 值為 8，料液比為 9%，水浴時間為 45 min，水 浴 溫 度 為 20 ℃ 下 ， 藏 紅 花 素 的 萃 取 率 高 達95.44%。為梔子藏紅花素的萃取提供了新思路，提高了梔子的附加值，為梔子的深度開發提供了技術指導。