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表面活性剂-超声协同提取刺五加苷的工艺优选

漆书文 徐明 杨磊 莫开林

漆书文, 徐明, 杨磊, 等. 表面活性剂-超声协同提取刺五加苷的工艺优选[J]. 四川林业科技, 2020, 41(3): 81−85 doi: 10.12172/202003170004
引用本文: 漆书文, 徐明, 杨磊, 等. 表面活性剂-超声协同提取刺五加苷的工艺优选[J]. 四川林业科技, 2020, 41(3): 81−85 doi: 10.12172/202003170004
Qi S W, Xu M, Yang L, et al. Optimization of surfactant ultrasonic-assisted extraction of eleutherosides from Eleutherococcus senticosus rhizomes[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2020, 41(3): 81−85 doi: 10.12172/202003170004
Citation: Qi S W, Xu M, Yang L, et al. Optimization of surfactant ultrasonic-assisted extraction of eleutherosides from Eleutherococcus senticosus rhizomes[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2020, 41(3): 81−85 doi: 10.12172/202003170004

表面活性剂-超声协同提取刺五加苷的工艺优选


doi: 10.12172/202003170004
详细信息
    作者简介:

    漆书文(1994-),女,硕士研究生,qishuwen@nefu.edu.cn

    通讯作者: ylnefu@163.com(杨磊); mokailin@126.com(莫开林)
  • 基金项目:  国家自然科学基金项目(31670580)

Optimization of Surfactant Ultrasonic-assisted Extraction of Eleutherosides from Eleutherococcus senticosus Rhizomes

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    Corresponding author: ylnefu@163.com;; mokailin@126.com
  • 图(5)
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    出版历程
    • 收稿日期:  2020-03-17
    • 网络出版日期:  2020-05-13
    • 刊出日期:  2020-06-23

    表面活性剂-超声协同提取刺五加苷的工艺优选

    doi: 10.12172/202003170004
      作者简介:

      漆书文(1994-),女,硕士研究生,qishuwen@nefu.edu.cn

      通讯作者: ylnefu@163.com(杨磊); mokailin@126.com(莫开林)
    基金项目:  国家自然科学基金项目(31670580)

    摘要: 以药用植物刺五加根茎为原料,采用食品表面活性剂吐温80-超声协同提取刺五加苷B和E。考察了表面活性剂浓度、液料比、超声功率、超声时间对刺五加苷B和E得率的影响,得到的最佳提取条件分别为:表面活性剂浓度0.3%,液料比20 mL·g−1,超声功率200 W,超声时间30 min。与传统的乙醇水溶剂提取法相比,表面活性剂-超声协同提取具有刺五加苷得率高、绿色环保等特点。

    English Abstract

    • 刺五加(Eleutherococcus senticosus (Rupr.et Maxim.) Maxim),五加科五加属落叶灌木植物,主要分布在我国东北、华北等地区,以及俄罗斯远东、朝鲜、韩国和日本等[1,2]。近年来,国内外对刺五加的化学成分及其药理作用进行了广泛的研究,证明它们具有较高的药用价值。刺五加苷B具有抗菌消炎、镇痛、解热、镇静、催眠、抗肿瘤、抗过敏和抗疲劳等药理作用[3-5],刺五加苷E具有降血糖、抗菌抗炎、镇痛、缓解疲劳、增强记忆力等药理作用[6,7]。研究表明,刺五加苷B和E是刺五加根茎的主要活性成分[8,9]。传统上采用乙醇水溶液体系提取刺五加苷,提取方法多为回流提取法[10,11],回流提取由于热效应常常使糖苷类化合物受热水解、降解或异构化,造成得率降低,乙醇溶液做提取溶剂由于使用易燃的乙醇,提取车间安全隐患大,且乙醇在产物中往往因分离不彻底而残留量大。因此,寻求更加有效的提取刺五加苷的方法成为近年的研究热点。

      超声辅助提取是近年来越来越受重视的新型提取技术,超声波所独具的空化性能促使植物细胞组织破壁,使有效成分溶出更充分,提取速度快,能耗较低[12,13]。吐温等食品级表面活性剂以其具有经济、方便、低毒等优点越来越多地被用于林源健康产品的提取分离过程[14]。本文尝试采用表面活性剂-超声协同提取法从刺五加根茎中提取刺五加苷B和E,为刺五加的开发利用提供一定的技术支持。

      • 刺五加根茎购于河北安国市依山中药材有限公司,经东北林业大学谷会岩教授鉴定。刺五加苷B和E(纯度>98%,上海源叶生物科技有限公司),甲醇(色谱级,赛默飞世尔科技(中国)有限公司),乙醇(分析纯,天津天士力化学试剂有限公司);高效液相色谱仪(安捷伦1260Infinity II Prime),三频数控超声波清洗机(型号KQ-250DB)。

      • 将刺五加根茎劈成小块,用高速粉碎机粉碎,过筛,筛取180 μm~250 μm颗粒作为提取用材料,置于干燥器中避光保存。

      • 采用高效液相色谱法分别定量测定刺五加苷B和E。色谱条件:色谱柱DiamonsilR C18(250 mm × 4.6 mm ×5 μm),流动相为0.05%三氟乙酸水溶液12%和88%的乙腈,等度洗脱,检测时长26 min,刺五加苷B和E的检测波长分别为265 nm和210 nm,进样量10 μL,柱温25 ℃,流速1 mL·min−1

      • 分别配制0.2 mg·mL−1、0.4 mg·mL−1、0.6 mg·mL−1、0.8 mg·mL−1、1.0 mg·mL−1的刺五加苷B和E的对照品溶液,依次取10 μL上述对照品溶液进样,每个浓度重复3次。按上述色谱条件测定,绘制标准曲线,计算回归方程,刺五加苷B和E在0.2~1.0 mg·mL−1之间呈良好的线性关系。其线性回归方程及相关系数程为:

        $${Y_B} = 8258.7x + 5.1544,{R^2} = 0.9999$$ (1)
        $${Y_E} = 17304x - 164.84,{R^2} = 0.9998$$ (2)

        式中:$x$为对照品的浓度(mg/mL),YBYE分别为刺五加苷B和E标准液对应的峰面积。

      • 提取液稀释至适宜的检测浓度后过0.45 μm微孔滤膜,取上清液进行HPLC检测,每样重复进样3次,将峰面积取平均值,代入回归方程,依式3计算各目的成分的得率。

        刺五加苷B和E的得率的计算公式:

        $$ {{Y}} = {{VC}}/{\rm{M}} $$ (3)

        式中:Y为得率(mg/g),V为提取液的体积(mL),C为提取液的浓度(mg·mL−1),M为刺五加粉末的质量(mg)。

      • 精确称取一定量的刺五加粉末溶于表面活性剂溶液中,超声提取,冷却至室温,0.45 μm滤膜过滤,HPLC检测。其他条件相同的情况下分别改变表面活性剂浓度、液料比、超声时间、超声功率,以得到最佳提取方案。

        (1)表面活性剂浓度:分别选择不同浓度的表面活性剂溶液0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%,精确称取0.5 g刺五加粉末,分别加入10 mL所选的提取溶剂,混匀,超声功率200 W,超声30 min,冷却,过滤,滤液HPLC检测,代入公式,计算刺五加苷B和E的得率。

        (2)液料比:分别选择不同的液料比10 mL·g−1、15 mL·g−1、20 mL·g−1、25 mL·g−1和30 mL·g−1,精确称取0.5 g刺五加粉末,加入10 mL 0.3%表面活性剂溶液,超声功率200 W,超声30 min,冷却,过滤上清液,HPLC检测,代入公式,计算刺五加苷B和E的得率。

        (3)超声功率:分别选择不同的超声功率100 W、150 W、200 W和250 W,精确称取0.5 g刺五加粉末,加入10 mL 0.3%表面活性剂溶液,超声30 min,滤出上清液,HPLC检测,代入公式,计算刺五加苷B和E的得率。

        (4)超声时间:分别选择不同的超声时间10 min、20 min、30 min、40 min、50 min和60 min,精确称取0.5 g刺五加粉末,加入10 mL 0.3%表面活性剂溶液,超声功率200 W,超声,冷却,过滤上清液,HPLC检测,代入公式,计算刺五加苷B和E的得率。

      • 准确称取刺五加粉末0.5 g,加入10 mL的试管中,分别加入浓度为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%的表面活性剂溶液,在相同的超声条件下(超声功率200 W),超声时间30 min,测定峰面积,并计算刺五加苷B和E的得率。

        图1可以看出,刺五加苷B和E的得率随着表面活性剂浓度的增加而迅速增加,当表面活性剂浓度达到0.3%后,进一步增加表面活性剂浓度,刺五加苷B和E得率的增加逐渐缓慢。当浓度过高时,会产生大量泡沫,增加了操作难度。综合考虑,当表面活性剂浓度为0.3%时为最优提取浓度。

        图  1  表面活性剂浓度的影响

        Figure 1.  Effect of surfactant concentration on yield

      • 选择0.3%表面活性剂溶液浓度,在超声功率为200 W条件下超声30 min,通过改变液料比,研究液料比对刺五加苷B和E得率的影响。由图2可以看出随着液料比的变大,刺五加苷B和E的得率也提高,当液料比超过20时,增加缓慢,故液料比为20 mL·g−1时是最优条件。

        图  2  液料比的影响

        Figure 2.  Effect of liquid-solid ratio on yield

      • 提取溶剂为0.3%表面活性剂溶液,液料比为20 mL·g−1,在不同的超声功率条件下提取30 min(见图3),超声功率在100~250 W时,刺五加苷B和E的得率在超声功率为200 W时较高,继续加大功率,得率增加缓慢;低功率超声时,刺五加苷B和E的得率都不高,表明提取不完全,因此选择200 W作为最佳超声功率。

        图  3  超声功率的影响

        Figure 3.  Effect of ultrasonic irradiation power on yield

      • 提取溶剂为0.3%表面活性剂溶液,液料比为20 mL·g−1,在超声功率为200 W条件下,通过改变超声时间(见图4),随着时间的延长,刺五加苷B和E的得率提高,刺五加苷B和E在30 min后,增长的趋势变缓,综合考虑,超声时间30 min为最佳时间。

        图  4  超声时间的影响

        Figure 4.  Effect of ultrasonic irradiation time on yield

      • 在超声功率200 W,超声时间30 min,液料比20 mL·g−1条件下,分别采用纯水、60%乙醇、90%乙醇和0.3%吐温80表面活性剂作为提取溶剂,结果如图5所示。由图可知,本文所用0.3%吐温80表面活性剂刺五加苷B和E的得率与60%乙醇的提取得率相仿,无显著性差异,而明显高于90%乙醇或纯水的提取得率,表明表面活性剂用于刺五加苷的提取是可行的。

        图  5  不同提取溶剂的比较

        Figure 5.  Comparison of different extraction solvents on yield

      • 实验选择表面活性剂作为提取溶剂,研究了表面活性剂浓度、液料比、超声功率、超声时间对刺五加苷B和E得率的影响。通过单因素实验得到最佳工艺参数为:表面活性剂浓度0.3%、液料比20 mL·g−1、超声功率200 W、超声时间30 min。在最佳工艺条件下,刺五加苷B和E的得率分别为1.60 mg·g−1和2.43 mg·g−1。表面活性剂-超声协同提取具有提取时间短、提取效率高、经济节能的优点,具有较好的应用前景。

    参考文献 (14)

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