超声提取鬼灯檠中岩白菜素的最佳工艺研究
超声提取鬼灯檠中岩白菜素的最佳工艺研究
蔡正军，但飞君*，王威，褚立军(三峡大学天然产物研究与利用湖北省重点实验室，湖北宜昌 443002)
摘要：目的建立超声波提取鬼灯檠中岩白菜素的最佳工艺。方法以岩白菜素提取量为指标，在单因素实验的基础上，采用正交实验对岩白菜素的超声提取工艺进行优选。考察提取温度、料液比、提取功率、提取时间及提取次数对岩白菜素提取量的影响。结果提取次数、提取时间和料液比对岩白菜素提取率的影响起主要作用，超声提取的最佳工艺为：料液比1∶14，超声波功率为60 W，提取温度为70 ℃，超声波提取时间60 min，提取4次。结论通过验证实验, 表明所选的工艺条件可行，在该工艺条件下岩白菜素的提取率为12.588 5 mg·g-1。
关键词：鬼灯檠；岩白菜素；超声提取；正交实验
中图分类号：R284.2 文献标志码：B 文章编号：1007-7693(2009)07-0559-03
Study on the Extraction of Bergenin from Rodgersia aesculifolia Batal by Ultrasonic Technology
CAI Zhengjun，DAN Feijun*，WANG Wei，CHU Lijun(Hubei Key Laboratory of Natural Products Research and Development, China Three Gorges University, Yichang 443002，China)
ABSTRACT: OBJECTIVE To establish the optimum preparative procedure for ultrasonic extracting bergenin from Rodgersia aesculifolia Batal. METHODS The optimum conditions of extraction process for bergenin from Rodgersia aesculifolia Batal were selected with the extractive yield of bergenin as marks by orthogonal experimental design, investigating the ratio of extracting temperature, solid to liquid, extracting power, extracting time and extracting times. RESULTS The result showed that the most important factors were extracting times, extracting time and solid to liquid. The optimum preparative procedure was as follows: Rodgersia aesculifolia Batal was extracted with ultrasonic technology at solid-liquid ration of 1∶14(g·mL-1), 60 W, 70 ℃and 60 min for four times. CONCLUSION The process is feasible and useful for extracting bergenin from Rodgersia aesculifolia Batal, with average extracting rate of bergenin as 12.588 5 mg·g-1.
KEY WORDS：Rodgersia aesculifolia batal; bergenin; ultrasonic extracting; orthogonal experimental designing
鬼灯檠(Rodgersia aesculifolia Batal)，为虎耳草科多年生草本植物，广泛分布于湖北、陕西、甘肃、河南、四川等地区。药用其根茎，具有清热解毒、止血、止泻等功用[1]。岩白菜素(bergenin)又称虎耳草素、岩白菜内酯、矮茶素、佛手配质，为虎耳草科植物岩白菜、鬼灯檠、落新妇的有效成分。岩白菜素有止咳作用，中国药典收为镇咳祛痰药，用于慢性支气管炎，目前已制成片剂用于临床[2]。文献报道岩白菜素具有抗炎、抗溃疡、护肝、抗凝血、抗HIV 病毒和提高免疫等作用[3-6]。超声波提取技术在天然产物提取中以提高提取率、缩短提取时间、简化操作步骤等优势而被应用于提取多种天然产物中[7]。本试验系统研究超声波辅助提取鬼灯檠中岩白菜素的工艺条件，以岩白菜素的得率为指标，在单因素试验的基础上，采用正交试验方案，对鬼灯檠中岩白菜素的超声波辅助提取工艺条件进行优化，以寻找出最佳提取工艺。1仪器和材料
S-3100紫外分光光度计(SCINCO)、AL204电子天平(METTLWR TOLEDO)、KQ-100DB型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)、DHZ-9123A型电热鼓风干燥箱(上海一恒科技有限公司)、EYELA型旋转蒸发仪(上海爱郎仪器有限公司)、DZF-6021真空干燥箱(上海一恒科技有限公司)、LG10-2.4A高速离心机(北京医用离心机厂)、中草药粉碎机等。
药材鬼灯檠于2007年7月自采于湖北省长阳土家族自治县乐园镇，经三峡大学汪鋆植教授鉴定为虎耳草科植物鬼灯檠(Rodgersia aesculifolia Batal)。岩白菜素标准品(HPLC测定，峰面积归一化法测定含量为98.5%，由本实验室标准品中心提供)；无水乙醇、丙酮、乙酸乙酯均为国产分析纯。2方法与结果
2.1岩白菜素的含量测定
作者简介：蔡正军，男，硕士生 Tel: 134******** E-mail: caizhengjun1982@https://www.wendangku.net/doc/ca633111.html, *通信作者：但飞君，副教授，博士Tel: (0717)6397478E-mail: danfj0458@https://www.wendangku.net/doc/ca633111.html,
中国现代应用药学杂志2009年7月第26卷第7期Chin JMAP, 2009,July V ol.26 No.7 ·559·
·560·
Chin JMAP,2009 July,V ol.26 No.7 中国现代应用药学杂志2009年7月第26卷第7期
2.1.1 对照品溶液的制备 精密称取经减压干燥至恒重的岩白菜素对照品 2.4 mg, 用无水乙醇溶解，定量转入50 mL 量瓶中，无水乙醇定容，摇匀，即得48.0 mg ·L -1的岩白菜素对照品溶液。 2.1.2 标准曲线的制备[8] 精密吸取上述岩白菜素标准溶液0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 mL ，分别置于10 mL 量瓶中，无水乙醇定容，摇匀，在220 nm 波长处测定其吸光度，以无水乙醇作空白试剂。以吸光度对岩白菜素浓度作回归处理, 得标准曲线, 其回归方程：Y =0.001 69+0.045 24X ，r =0.999 7。 2.1.3 样品测定 精密吸取供试品溶液适量,按“2.1.2”项下操作，测定吸光度，按回归方程计算供试品溶液中岩白菜素的浓度C, 按式(1)计算提取物中岩白菜素含量；按式(2)计算每克提取物中岩白菜素含量；
Me = C×a×V (1) M=Me/m (2) 式中：Me -提取物岩白菜素含量，mg ；C -供试品溶液中岩白菜素的浓度，mg ·L -1
,由标准曲线方程计算出；a -测定时提取液的稀释倍数；V -提取液总体积，L ；M -单位质量(1 g)的鬼灯檠中提取岩白菜素的含量，mg ·g -1
；m -所取鬼灯檠的质量，g 。 2.2 溶剂种类的选择
称取4.00 g 鬼灯檠粉末，分别加入不同的溶剂(乙醇、丙酮、乙酸乙酯、水)各20 mL ，加热至40 ℃后超声提取40 min(超声功率：70 W)，抽滤；10 mL 溶剂洗涤残渣，抽滤；同样条件进行第2、3次提取，合并滤液测岩白菜素含量，比较溶剂种类对岩白菜素提取量的影响。结果见表1。由表1得出，无水乙醇超声提取所得的岩白菜素量最大，故选用无水乙醇做提取溶剂。
表1 溶剂种类与岩白菜素提取量关系
Tab 1 Relation between solvent and rate of total coumarins
溶剂种类
提取量/mg
提取率/mg ·g -1
乙酸乙酯 2.911
0.728
丙酮 11.486 2.872 无水乙醇 19.239
4.810
水 2.748 0.687
2.3 提取温度对超声提取岩白菜素的影响
称取4.00 g 鬼灯檠粉末，加入无水乙醇20 mL 提取，分别在不同的温度(40，50，60，70，80 ℃) 下超声(超声功率70 W)提取40 min ，抽滤；10 mL 溶剂洗涤残渣，抽滤；同样条件进行第2、3次提
取，合并滤液测岩白菜素含量，以考察合适的超声提取温度。结果表明，在40~60 ℃内随着温度的升高，岩白菜素提取量增加，当温度为60 ℃时岩白菜素提取率达到最大值，温度再升高岩白菜素提取率反而略有下降。故选择40，50，60，70 ℃四个水平作正交实验。
2.4 料液比对超声提取岩白菜素的影响
称取4.00 g 鬼灯檠粉末，加入不同体积无水乙醇，料液比分别为1∶5，1∶10，1∶15，1∶20，加热到60 ℃，超声功率70 W ，超声提取40 min ，抽滤；10 mL 溶剂洗涤残渣，抽滤；同样条件进行第2、3次提取，合并滤液测岩白菜素含量，以确定合适的料液比范围。结果表明，超声提取时岩白菜素提取量开始随料液比增加而增加，当料液比为1∶10时，提取的岩白菜素量最大，以后岩白菜素提取量随料液比增加而略有减少，故选择 1∶8、1∶10、1∶12、1∶14四个水平作正交实验。 2.5 超声功率对超声提取岩白菜素的影响
称取4.00 g 鬼灯檠粉末，加入无水乙醇20 mL ，60 ℃，不同功率(60，70，80，90 W)超声回流提取, 同样条件进行第2、3次提取，合并滤液测岩白菜素含量, 以确定合适的超声功率比范围。结果表明，岩白菜素提取量随提取功率的增大而增加，到60 W 时达峰值后随提取功率的增大而略有减少，故选择50，60，70，80 W 四个水平作正交实验。 2.6 提取时间对超声提取岩白菜素的影响
称取4.00 g 鬼灯檠粉末，加无水乙醇20 mL ，超声功率70 W ，60 ℃，超声(时间分别为20，40，60，80，100 min)超声回流提取, 同样条件进行第2、3次提取，合并滤液测岩白菜素含量，考察超声时间对岩白菜素提取量的影响。结果表明，超声提取时岩白菜素提取量随提取时间增加而增加，到 60 min 时达峰值后随提取时间的增加而略有减少，故选择40，50，60，70 min 四个水平作正交实验。 2.7 确定岩白菜素最佳提取工艺的正交试验
在单因素试验基础上，以提取温度、提取功率、超声提取时间、料液比、提取次数为影响因素，采用正交试验确定各因素不同水平对岩白菜素提取量的影响，选用L 16(45)正交表安排实验，以岩白菜素提取率为指标，优选最佳工艺，为提高统计分析的可靠性，每一条件重复实验3次，测定结果取其平均值供统计分析用。因素水平安排见表2，结果见表3，4。
中国现代应用药学杂志
2009年7月第26卷第7期 Chin JMAP, 2009,July V ol.26 No.7 ·561·表2 因素水平表
Tab 2 The factors and levels
水平
提取温度
/℃ 料液比
/g ·mL -1
提取功率
/W
提取时间 /min
提取次数1∶8 2 50 1∶10 60 50 2 3 60 1∶12 70 60 3 4 70 1∶14
80 70 4
表3 正交试验结果和极差分析
Tab 3 Result of L 16 (45) orthogonal test
序号
A 提取温度
B 料液比
C 提取功率
D 提取时间 E
提取次数提取率/mg ·g -1
1 1 1 1 1 1 3.000 5
2 1 2 2 2 2 5.286 5
3 1 3 3 3 3 9.165 5
4 1 4 4 4 4 11.561 5
5 2 1 2 3 4 11.154 0
6 2 2 1 4 3 8.158 5
7 2 3 4 1 2 4.703 1
8 2 4 3 2 1 6.97
9 39 3 1 3 4 2 5.935 410 3 2 4 3 1 6.249 1
11 3 3 1 2 4 9.161 3
12 3 4 2 1 3 9.675 5
13 4 1 4 2 3 7.485 214 4 2 3 1 4 7.751 015 4 3 2 4 1 7.838 516 4 4 1 3 2 10.616 5k1 7.253 5 6.893 7 7.734 2 6.282 5 6.016 8 k2 7.748 7 6.861 3 8.488 6 7.232 8 6.635 3 k3 7.755 3 7.717 1 7.457 8 9.296 3 8.621 2
K4 8.422 8 9.708 2 7.499 7 8.373 5 9.904 5
极差r
1.169 3
2.846 9
1.030 8 3.013 8
3.887 7
主次因素 E>D>B>A>C
表4 方差分析表
Tab 4 Table of variance analysis
方差来源 离差平方和 自由度 均方差 F 值 显著性
A 提取温度 2.764 3 3 0.921 4 1.267 9
B 料液比 21.402 2 3 7.134 1 9.817 1 显著
C 提取功率 2.742 8 3 0.914 3 1.258 2
D 提取时间 20.769 2 3 6.920 9 9.523 7
显著 E 提取次数 38.558 0 3 12.852 7 17.686 4
显著
误差(B)
2.180 0
3
0.726 7
F 0.1(3,3) = 5.39,F 0.05(3,3) = 9. 25,F 0.01(3,3) = 29.46
由极差和方差分析可知，各因素对岩白菜素提取率的影响主次顺序不一致，各最佳水平按因素主次顺序排列为，岩白菜素取量：E 4>D 3>B 4>A 4>C 2。在本试验各因素水平范围内，提取次数、提取时间和料液比对岩白菜素提取量均有显著影响；而提取温度、提取功率对岩白菜素提取量影响不显著。分
析各因素最佳水平顺序，以岩白菜素提取量为指标，可以得到在本试验条件下提取的最佳工艺：A 4B 4C 2D 3E 4，即称取2.00 g 原料，以料液比1∶14加入无水乙醇28 mL ，在70 ℃，60 W 下每次超声提取60 min ，提取4次。 2.8 最佳实验条件的验证
为进一步验证最佳工艺条件进行验证试验，即在最佳工艺条件：称取2.00 g 原料，以1∶14的料液比加入无水乙醇，在70 ℃，60 W 下每次超声提取60 min ，提取4次，抽滤，合并滤液测岩白菜
素含量，结果见表5。
表5 最佳工艺条件验证结果
Tab 5 The results of optimum extractive process 组号
提取量/mg 提取率/mg ·g -1 A 24.694 8 12.347 4 B 24.436 4 12.218 2 C 25.221 5 12.610 8 D 26.355 3 13.177 6 平均值
25.177 0
12.588 5
由表5可见最佳工艺条件下，鬼灯檠岩白菜素提取量12.588 5 mg ·g -1，大于正交试验的16组数
据，证明在所试验的范围内，该工艺为最佳工艺。 3 结论
在超声辅助条件下提取鬼灯檠中岩白菜素时，
提取次数、提取时间和料液比是影响岩白菜素提取量的主要因素，而提取温度、提取功率对岩白菜素提取量的影响较小。本实验所得的鬼灯檠中岩白菜
素最佳提取工艺简单、经济、稳定、可行。 REFERENCES [1] Dictionary of Chinese Herbal Medicines (中药大辞典) [M].
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收稿日期：2008-09-16