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罗布麻中根、茎、叶的化学成分的提取工艺研究

时间:2014-04-04来源:www.13Lw.com作者:宜顺论文网

摘要:罗布麻的根、茎、叶,都有各自的优势和长处。例如,罗布麻根煎剂有明显的强心、利尿作用,可开发为治疗冠心病、急性肾炎等病症的药物.用全草制成的煎剂、针剂和烟剂,有松弛气管平滑肌的作用,对感冒、气管炎有一定的疗效并有解烟毒的作用.罗布麻纤维对白色念珠菌、葡萄球菌、大肠杆菌等有明显的抑制作用,对皮肤病、褥疮、湿疹和妇科疾病有较好的防治作用。随着研究的不断深人,罗布麻中各化学成分提取及其药理作用将不断被人们发现并利用到医疗事业中,为我们的健康提供更多的保障。近年来对罗布麻的化学成分提取、测定及其药理活性研究逐渐增多。在这其中,罗布麻的提取工艺就成为很重的一个工业过程,罗布麻叶、根、茎、花中化学成分各有不同,因而各成分的提取方法及功效也各不相同。为进一步深入研究罗布麻的药理作用并运用到医疗中提供依据,本文总结了罗布麻各部位化学成分的分析、提取及测定方法。

关键词:罗布麻 化学成分 提取 工艺

一、引言

罗布麻属于双子叶植物纲,夹竹桃科,又名红麻,分为两属植分别为罗布麻属和白麻属。生长在盐硷沙荒地区的野生,我国有三种:罗布麻、白麻和大叶白麻,主要分布在新弧、甘肃、青海、内蒙、陕西、宁夏、山西、山东、河北、河南、江苏、安徽、辽宁、吉林等省区。据不完全统计,罗布麻野生面积现有2001多万亩,新疆约800万亩,分布范围比较小,而且用罗布麻叶作茶饮及药用有悠久的历史。

罗布麻浑身都是宝,根、茎、叶均可人药。其根含治疗心脏病的强心贰,印度用罗布麻中的强心成分制取治疗心脏病的药物。叶,清热利尿、平肝、安神,用于高血压、头晕、心悸、失眠症、气管炎等功效。其中,罗布麻大量含有的黄酮类化合物具有很高的医用价值和保健功能,在改善血液循环、预防和治疗高血压、降血脂、平肝安神、抑菌延衰抗氧化等方面具有显著作用,是治疗缺血性心脏病、心绞疼、慢性心功能不全、预防动脉硬化、心肌梗塞、脑血栓等疾病的天然绿色药物。现代研究认为其可预防和治疗老年高血压、感冒、气管炎,对增强肌体、抗病能力均有一定的作用,为延年益寿,养生之药。

二、材料与方法

(一)材料与仪器

材料:罗布麻叶(市售),阴干后备用硅胶克(薄层层析用、青岛海洋化工厂);橙皮甙、槲皮素(购自中国药品生物制品检定所);硝酸铝,北京化工厂; 亚硝酸钠,天津市巴斯夫化工有限公司;99.7%乙醇,天津市富宇精细化工有限公司;槲皮素,芦丁(中国药品生物制品检定所),乙醇,甲醇,丙酮,乙酸乙酯,亚硝酸钠,硝酸铝,氢氧化钠,以上试剂均为国产试剂。

仪器:日本岛津UV-2201。KQ-200VD摄氏度 型双频数控超声波清洗器,昆山市超声波仪器有限公司;F1104型电子天平,上海赛多利斯天平有限公司;瓦FZUV-2000型紫外可见分光光度计;FZ102型粉碎机;101-1型干燥箱;S小时B-95A型循环式多用真空泵;R摄氏度-52A型旋转蒸发器;RNP克01-100型真空减压浓缩锅;C9860A-010型数控超声清洗器;MC型酒精计;DK-98-1型电热恒温水浴锅。

(二)实验方法

1、紫外检测波长的选择

用流动相配制槲皮素的标准溶液每毫升0.01毫克,在400~300纳米波长范围内扫描,在371纳米处有最大吸收,所以选择371纳米为槲皮素检测波长。

2、色谱条件

Kromasil C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 µm),流动相为乙腈-0.5%磷酸溶液(27∶73),检测波长为371纳米,流速为1.0毫升/分钟,柱温为30摄氏度.

3、罗布麻中总黄酮的提取

3.1提取方法的确定

以95%乙醇为溶剂,比较超声提取、室温浸提、加热回流等不同提取方法对罗布麻叶中总黄酮提取率的影响,结果表明,加热回流提取方法较好,提取率最高。

3.2提取温度的确定

以60%乙醇为提取剂、比较40、60、70、80摄氏度等不同温度对罗布麻叶中总黄酮提取率的影响,结果发现,当提取温度低于70摄氏度时,黄酮类物质的提取率随温度的升高而增加,当温度高于70摄氏度,提取率变化不大。由此可见,提取温度以70摄氏度为宜。

3.3提取时间的确定

以60%乙醇为提取剂、提取温度70摄氏度的条件下分别试验不同提取时间,对罗布麻叶中总黄酮提取率的影响,结果表明,提取2小时后总黄酮基本提取完全,由此可见,提取时间以2小时为宜。以60%乙醇为提取剂、提取温度70摄氏度的条件下分别考察不同料液比,对罗布麻叶中总黄酮提取率的影响,结果表明,料液比超过1:10后,总黄酮提取率变化趋于稳定,这说明料液比在1B10时的溶剂用量已能将黄酮类物质基本溶出。鉴于试剂用量和后续处理等综合因素的考虑,料液比确定为1:10。以60%乙醇为提取剂、提取温度70摄氏度、料液比1:10、提取时间2小时的条件分别试验不同提取次数对罗布麻叶中总黄酮提取率的影响,结果表明,提取2次后,总黄酮提取率变化趋于稳定,这说明提取2次后溶剂已能将黄酮类物质基本溶出。由此确定提取次数为2次。

4、超声波辅助法提取槲皮素条件的选择

采用超声波处理法,选取不同浸提温度、浸提时间、料液比、浸提功率、乙醇浓度进行单因素试验以获取较好的槲皮素提取条件。在单因素试验的基础上,根据C摄氏度中心组合试验设计原理,综合单因素试验的结果,选取浸提时间、超声波功率、乙醇浓度、液料比4个因素,每个因素选取最低和最高水平,每个因素将分别生成5个编码,以OD值作为响应值。

4.1提取时间对提取率的影响

分别选取提取时间10、20、30、40分钟,65%乙醇,料液比1∶12,超声波功率120千瓦,提取温度60摄氏度,平行试验3次。结果表明,提取时间为20分钟时,槲皮素提取率达到最大。

4.2超声功率对提取率的影响

选取超声功率80、120、160、200千瓦,65%乙醇,料液比1∶12,提取温度60摄氏度 ,提取时间20分钟,平行试验3次。结果表明,功率为200千瓦时槲皮素的得率最大。

4.3提取温度对提取率的影响

选取提取温度40、50、60、70摄氏度,65%乙醇,料液比1∶12,超声功率200千瓦,提取时间20分钟,平行试验3次。结果表明,随着温度的升高提取率先升高后降低。当温度为40~60摄氏度时,槲皮素提取率不断升高,当温度达60摄氏度后槲皮素得率降低。由此可知,温度为60摄氏度时提取率最大。

4.4乙醇浓度对提取率的影响

选取乙醇浓度55%、65%、75%、85%、95%,料液比1∶12,超声功率200千瓦,60摄氏度下提取20分钟,平行试验3次。结果表明,乙醇浓度为65%时提取率最大。

4.5料液比对提取率的影响

选取料液比1∶8、1∶12、1∶15、1∶18、1∶20,超声功率200千瓦,乙醇浓度65%,60摄氏度
下提取20分钟,平行试验3次。结果表明,料液比在1∶15时提取率最大。

三、罗布麻叶的测定

(一)槲皮素的测定

溶解性比较:称取罗布麻浸膏1克,加入丙酮10毫升冷浸3d过滤,滤渣加甲醇10毫升,加热回流1小时,过滤。滤渣再加水10毫升,于90毫升保温1小时,过滤,滤渣干燥后称重,然后于坩埚中灼烧测定灰分,丙酮和甲醇提取液分别浓缩至干并称重。槲皮素含量计算为168.8ppm。

不管超声波功率在较高水平,还是在较低的水平下,随着提取时间不断的延长,OD值均的逐渐变,我们可以看到,提取的时间对罗布麻中槲皮素的提取率,有十分明显的影响;在较长的提取时间之下,功率越大,OD值也越大,这表明超声波功率对罗布麻中槲皮素的提取率有强大的影响力量。在较低乙醇浓度作用下,随着提取时间的连续延长,OD值均逐渐增大;在较长的提取时间下,乙醇浓度越大,OD值的也就越大,这就表明乙醇浓度对罗布麻中槲皮素的提取率有着十分明显的改变。液料比对罗布麻中槲皮素的提取率,影响并不显著,这说明液料比与时间、乙醇浓度、功率之间的交互作用相较微弱。为了验证这一想法,或者这种答案的可行性,采用理想的最佳提取条件,对罗布麻进行槲皮素提取试验。

同时,我们还应该考虑到实际操作和生产的便利性,将提取条件修正为提取时间35分钟、超声波功率160千瓦、乙醇浓度40%、液料比1∶20。3次平行试验得到实际平均OD值为0.5587,与理论值仅仅相差1.86%,在此条件下,罗布麻中槲皮素的提取率为0.928%。因此,原先的猜想对罗布麻中槲皮素提取条件的优化是十分可行的。从试验中,我们可以看到,超声波的空化效应加速了植物有效成分的浸出,另外其次级效应如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等,也可以帮助有效成分的扩散释放加快速度,超声波辅助法提取槲皮素具有短时、高效、节能等优点,有利于槲皮素的提取。结果显示,槲皮素提取率的最佳提取工艺参数为浸提温度60摄氏度、浸提时间35分钟、液料比20、乙醇浓度40%、浸提功率160千瓦。

(二)黄酮的测定

以槲皮素含量为指标,以乙醇浓度、乙醇体积和提取时间为考察因素,采用L9(34)正交试验优化槲皮素的提取工艺。取罗布麻叶细粉(过3号筛)约1克,加B倍A浓度的乙醇,加盐酸9毫升,在水浴中回流C小时,冷却后,转移至250毫升 量瓶中,加乙醇至刻度,用微孔滤膜滤过。

可见,乙醇浓度、加乙醇体积和提取时间对试验结果有显著影响,影响因素的作用主次顺序为B、A、C。通过比较,确定罗布麻叶中槲皮素最佳提取工艺为B2A3C2,即加30倍体积的85%乙醇,在水浴中加热回流2小时。按上述试验确定的最佳提取工艺条件重复3次,结果罗布麻叶中黄酮提取稳定,平均值为每克9.1718毫克,说明上述提取工艺适合罗布麻叶中槲皮素的提取。

鉴于乙醇浓度、提取时间、料液比对罗布麻叶总黄酮的提取均有一定的影响,所以,通过正交试验确定最佳提取条件,各因素对罗布麻叶总黄酮提取率的影响程度,由大到小依次可以写为:提取溶剂>料液比>提取时间>提取温度,温度对提取率的影响不大,且考虑到能耗问题,最终确定罗布麻叶总黄酮的最佳提取条件为:提取溶剂为65%乙醇、料液比为1:10、提取时间为2小时、提取温度为70摄氏度。

四、罗布麻根中黄酮的测定

罗布麻多为簇生生长,其根茎在整个生长季内不断发芽,并发育为新植株,这些植株经过营养生长,一旦满足光周期信号,便可先后进入生殖生长,开花结实,到9月中旬同时进入果熟期,地上部分逐渐枯萎死亡然后采收根部,取新鲜根干燥后研磨,备用。制备取液,取研磨好的罗布麻干燥根粉1克,用滤纸包好,置于50毫升60%乙醇中浸泡2小时,然后于索氏抽提器中(圆底烧瓶内盛60%、乙醇100毫升)电热套回流提取3小时,得罗布麻根粗提液。取粗提液在抽提筒中蒸去大部分乙醇,冷却后于分液漏斗中用相同体积的乙醚洗3次,以除去叶绿素及蜡质等,加5% NaNO3溶液1毫升,摇匀,放置6分钟,加10%
Al(NO3)3溶液1毫升,摇匀,放置6分钟,加4% Na2O小时溶液10毫升,再加60%乙醇稀释至刻度,摇匀,放置15分钟,然后用60%乙醇定容至100毫升,待测,置25毫升容量瓶中,各加水至10毫升,加5%亚硝酸钠溶液1毫升,摇匀,放置6分钟,加10%硝酸铝溶液1毫升,摇匀,放置6分钟,加4%氢氧化钠溶液10毫升,再加60%乙醇稀释至刻度,摇匀,放置15分钟,分光光度计备测。

从实验结果中我们可以得出罗布麻根含有较多的黄酮类物质,按上述试验确定的最佳提取工艺条件重复3次,结果罗布麻根中黄酮提取稳定,平均值为每克6.2314毫克,说明上述提取工艺适合罗布麻根中槲皮素的提取。但是罗布麻根中槲皮素含量较少,这里就不再探索了。   

五、罗布麻茎中黄酮的测定

罗布麻茎中含有一定量的黄酮类化合物,并且生物量较大,可以作为寻求新型高效天然抗氧化剂的潜在资源。样品510克,加无水甲醇150毫升,室温下,超声波辅助提取(功率250瓦)30分钟,过滤。滤渣重新加入无水甲醇150毫升,相同条件下再提取1次。合并2次提取液,40摄氏度减压蒸干。用体积分数50%的乙醇溶解,去除叶绿素,用体积分数50%乙醇定容至50毫升。获得提取液浓度为0.11毫克/毫升,每个样品依上述方法重复3次。超声提取法利用超声波产生的强烈振动、高加速度、空化效应和搅拌作用等,可加速有效成分进入溶剂,从而提高提出率,缩短提取时间,并且避免高温对提出成分的影响。

黄酮类化合物是一类具有强抗氧化性的化合物,采用超声波提取法提取黄酮类化合物时,如果溶剂中含有水,水在超声波作用下会产生自由基,降低提取物的抗氧化活性,选用无水甲醇作为提取溶剂,按上述试验确定的最佳提取工艺条件重复3次,结果罗布麻茎中黄酮提取稳定,平均值为每克2.1342毫克,说明上述提取工艺适合罗布麻茎中槲皮素的提取。但是罗布麻茎中槲皮素含量较少,这里就不再探索了。

六、结果与分析

罗布麻各器官中都含有黄酮类化合物,且含量各不相同。各器官中总黄酮含量顺序为:叶>根>茎。叶中的含量为2.5%,根为1.7%,茎为0.58%。叶中总黄酮最高时期的(9月份)含量是茎中最高时期(8月份)含量的24倍,罗布麻叶片中总黄酮含量比茎中含量显著偏高。罗布麻根内总黄酮含量也较高为2.4%。但由于罗布麻是多年生宿根植物,将罗布麻根作为提取材料时,只有在罗布麻资源陆续利用的基础下,才有可能对根进行开发利用。因而,人们对罗布麻叶中的黄酮类成分的提取及测定的研究比较多。同时,人们在槲皮素的研究和提取工艺上也有很大的突破,不断地提高着槲皮素的生产浓度。在研究方法上也存在着如下发现和改进:

(1)超声波的空化效应加速了植物有效成分的浸出和提出,另外,罗布麻的次级效应如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等,也可以加速有效成分的快速扩散和释放,所以,超声波辅助法提取槲皮素具有短时、高效、节能等优点,有利于槲皮素的提取。

(2)槲皮素提取率的最佳提取工艺参数为浸提温度60摄氏度、浸提时间35分钟、液料比20、乙醇浓度40%、浸提功率160千瓦,槲皮素实际提取率为0.928%,纯度为5.78%。运用超声波技术提取叶中总黄酮类物质并得到最佳提取工艺,即超声波频段Ⅰ,料液比1:50,乙醇浓度70%,处理时间20分钟。

本文对槲皮素的热回流提取工艺进行了优化,试验结果表明,经优化后的工艺能显著提高槲皮素的提取量,乙醇浓度是影响槲皮素提取的显著因素。在最佳提取工艺条件下,罗布麻中槲皮素的含量为每克0.2220毫克。而且,本工艺稳定、可行、高效,小时PLC法简便快捷、灵敏、结果准确、重现性好,适合罗布麻茶中黄酮和槲皮素的提取为罗布麻的进一步研究与开发应用提供一定的参考依据。综上,罗布麻中槲皮素和黄酮的提取工艺可以总结为:(1)罗布麻叶总黄酮的最佳提取条件为:提取溶剂为65%乙醇、料液比为1:10、提取时间为2小时、提取温度为70摄氏度。(2)罗布麻叶槲皮素的最佳提取条件为提取时间为2小时、乙醇浓度为70%、料液比为1∶15、提取温度为60毫升。

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