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槐角是豆科乔木植物槐(Styphnolobium japonicum)的荚果,成熟后经过炮制可入药,具有清热凉血之功效,常用于肠热便血,眩晕目赤等症状,因此被收录于2020年版本的《中国药典》[1]。化学成分研究表明槐角中含有丰富的异黄酮类物质,如染料木苷和槐角苷等[2],异黄酮被人们认为是植物雌激素,具有预防骨质疏松和心脑血管病变,抗癌等功效[3]。在已有的研究报道中,异黄酮类物质提取的方法有回流提取法、亚临界水提取法、加压溶剂提取等方法[4,5],但都存在提取效率低、反应时间长、操作成本高等缺点。因此,寻找高效的具有工业化前景的提取槐角中的染料木苷与槐角苷的工艺研究势在必行。
匀浆是通过高速运转的刀片和流体切割的作用,在匀浆装置中将物料与提取溶剂混合,将物料粉碎。匀浆还有助于将样品与萃取溶剂彻底混合,因此萃取溶剂可以更好地渗透到样品中,让物料的破碎与提取同步进行,强化提取效率。该方法以往经常用于在动物组织中提取蛋白质[6]、氨基酸[7]等成分,由于它操作简单,还省去了粉碎的步骤,同时还能避免粉尘的出现,因此对于植物材料的提取也有很大的适用价值[8]。作为一种常用的提取方法,超声辅助提取的优点是提取效率高,而且易于工业放大。超声波产生的振动效应和空化效应,使异黄酮等胞内物质释放、溶解和扩散速度加快,从而使提取效率明显提高[9-12]。尝试采用匀浆-超声协同提取法从槐角中同时提取染料木苷与槐角苷,为槐角进一步的开发利用提供一定的技术基础。
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染料木苷和槐角苷分别采用高效液相色谱法测定,仪器为安捷伦Agilent1260高效液相色谱仪(美国安捷伦公司),安捷伦色谱柱,型号为Agilent 5 TC-C18,填料粒径5 μm,柱长度250 mm,直径4.6 mm,色谱条件:流动相比例为甲醇(A)−0.1%磷酸水溶液,洗脱梯度为:0—2 min,10%A;2—13 min,10%A—60%A;13—15 min ,60%A—85%A;15—20 min ,85%A;20—21 min ,85%A—10%A;21—25 min ,10%A。洗脱流速是1.0 mL·min−1,进样量为10 μL,检测波长是262 nm,柱温是30 ℃,检测总运行时间是25 min。
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分别配置0.1,0.2,0.4,0.5,0.75,0.85和1 mg·mL−1染料木苷对照品溶液与0.067,0.133,0.200,0.267,0.333,0.400和0.667 mg·mL−1的槐角苷对照品溶液。对上述对照品按顺序分别取10μL的溶液分别进样,将每个浓度重复3次,得回归方程。回归方程经线性拟合后得到为:
$$ Y_{A} = 39191x+1420.6 (R^{2}=0.9996) $$ (1) $$ Y_{B} = 43876x+ 626.8 (R^{2}=0.9994) $$ (2) 式中:X为对照品浓度(mg·mL−1),YA、YB分别为染料木苷和槐角苷标准品溶液对应的峰面积。
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称取槐角原料5 g,加入乙醇溶液后一同放入匀浆机里匀浆处理一段时间,之后再将溶液超声处理。超声结束后,对提取液进行减压抽滤,取上清液1 ml,加甲醇稀释10倍,再取稀释溶液2 ml,经0.45 μm微孔滤膜过滤,HPLC检测得到稀释溶液样品中染料木苷与槐角苷的峰面积,将其带入回归方程,得到染料木苷和槐角苷的浓度。两种目标成分得率计算公式:
$$ Y = \frac{{cv}}{m} $$ (3) 式中:Y为提取产物染料木苷或槐角苷的得率( mg·g−1 ),c为稀释溶液浓度( mg·mL−1 ) ,v为稀释溶液的体积( mL ),m为加入的槐角的质量( mg )。
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精密称取槐角原料5 g,加入一定体积分数的乙醇溶液后放入匀浆机中在特定的匀浆速率下匀浆处理一段时间后,将溶液转移到烧杯中,之后放入超声提取仪中进行超声处理,反应结束后,再将提取液减压抽滤,之后从上清液中吸取1 mL,用甲醇稀释10倍,经0.45 μm微孔滤膜过滤后,进行HPLC检测。在其他条件不变的前提下,分别改变乙醇体积分数、液料比、匀浆时间、匀浆速率、超声时间、超声功率、超声空化时间、超声缓冲时间这些因素,确定最佳提取方案。
Homogenate-Ultrasonic Synergistic Extraction of Genistin and Sophoricoside from Styphnolobium japonicum Pods
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摘要: 以槐角为原料,乙醇作为提取溶剂,利用匀浆-超声协同辅助的方法提取染料木苷与槐角苷。采用高效液相色谱法为定量手段,考察了乙醇体积分数、液料比、匀浆时间、匀浆速率、超声时间、超声功率、超声空化时间和超声缓冲时间这些因素对染料木苷和槐角苷得率的影响。确定最佳提取条件分别为:乙醇体积分数50%,液料比20 mL·g−1,匀浆时间3 min,匀浆速率22000 r·min−1,超声时间35 min,超声功率350 W,超声空化时间2.5 s,超声缓冲时间1.5 s。匀浆-超声协同提取法与传统提取方法相比,具有高效、环保、节能的优点。Abstract: Using the Styphnolobium japonicum pods as raw materials and ethanol as extraction solvent, genistin and sophoricoside were extracted by homogenate-ultrasonic synergistic extraction method. Effects of ethanol volume fraction, liquid-solid ratio, homogenate time, homogenate speed, ultrasonic time, ultrasonic power, cavitation time and buffer time on the yield of genistin and sophoricoside were investigated by the quantitative method of high performance liquid chromatography. The best extraction conditions were as follows: ethanol volume fraction of 50%, liquid-solid ratio of 20 mL·g−1, homogenate time of 3 min, homogenate speed of 22000 r·min−1, ultrasonic time of 35 min , ultrasonic power of 350 W, cavitation time of 2.5 s and buffer time of 1.5 s. Compared with the traditional extraction method, the homogenate ultrasonic-synergistic extraction method had the advantages of high efficiency, environmental protection and energy saving.
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