正交试验优选甘草黄酮和皂苷的提取工艺

来源 :中国保健营养·临床医学学刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bigcat8194
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  摘 要 目的:研究甘草的提取工艺。方法:采用L9(34)正交试验设计法,以总黄酮、甘草苷、甘草酸为考察指标,对甘草的提取工艺进行优选。结果:优选提取工艺为:90%乙醇提取2次,每次0.5h,溶剂用量15倍。结论:优选的甘草提取工艺简便,稳定,适合工业化生产。
  关键词 正交试验;提取工艺;甘草;总黄酮;甘草苷,甘草酸
  Optimization of extraction process of total flavonoids and saponins of Radix et Rhizoma Glycyrrhizae by orthogonal experiment
  Lu Ziming1,2, Yu Xianghong2, Liang Junqing 2, An Junyong2, Liu Xiaoyan2, Tu Pengfei1*
  (1 State Key Laboratory of Natural and Biomimetic Drugs, School of Pharmaceutical Sciences, Peking University, Beijing 100191, China; 2 Beijing Yiling Pharmaceutical Co., Ltd., Beijing 100027, China)
  Abstract: Objective: To investigate the extraction process of Radix et Rhizoma Glycyrrhizae. Methods: The extraction process of Radix et Rhizoma Glycyrrhizae was optimized by L9(34) orthogonal experiment with the contents of total flavonoids, liquiritin and glycyrrhizic acid as the index which were determined by UV and HPLC. Results: The optimal extraction process was: adding 15 times of 90% alcohol, refluxing and extracting for 2 times, 0.5 h per time. Conclusion: The optimal extraction process of Radix et Rhizoma Glycyrrhizae is simple, satable, and practical for industrial production.
  Key words: Orthogonal experiment; Extraction process; Radix et Rhizoma Glycyrrhizae; Total flavonoids; Liquiritin; Glycyrrhizic acid
  中图分类号:R915 文献标识码:A 文章编号:1004-7484(2012)01-0001-04
  
  
  甘草为豆科植物甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch)、胀果甘草(Glycyrrhiza infata Bat)、光果甘草(Glycyrrhiza glabra L.)的干燥根及根茎,是常用中药材,具有补脾益气,清热解毒,祛痰止咳,缓急止痛,调和诸药的功能[1]。在药品、保健品、化妆品和食品等行业中应用广泛。甘草黄酮和皂苷是其主要的小分子活性化合物[2]。有关甘草提取工艺的报道很多,但大多是单一成分的提取,如甘草酸的超高压法提取[3],超声波法提取[4,5],微波法提取[6],水提、醇提酸沉法[7],泡沫分离法[8]等,异甘草素的CO2超临界萃取[9],光甘草定的超声提取[10],同时对甘草黄酮和皂苷进行提取和分析的研究并不多[11-13],提取工艺采用加氨水或超声波的方法,不适宜工业化生产。本文以甘草总黄酮,甘草苷和甘草酸的含量为考察指标,对提取工艺进行了考察,为提高甘草的有效利用奠定基础。
  1 仪器与试药
  UV-2550紫外分光光度计(日本岛津公司);Agilent 1100 Serious高效液相色谱仪(美国安捷伦公司);Sartorius BS 110 电子天平(德国赛多利斯公司);HH.S11-2型电热恒温水浴锅(北京长安科学仪器厂);98-1-B型电热套 (天津市泰斯特仪器有限公司);FW177型 中草药粉碎机(天津市索斯特仪器有限公司);旋转蒸发仪(瑞士Buchi公司);SHZ-D型循环水真空泵(河南郑州长城科工贸有限公司)。KQ-250DB型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)。
  甘草由河北以岭药业有限公司资源考察部田清存高级工程师鉴定,与中国药典2010版一部乌拉尔甘草正品相符。甘草苷对照品(中国药品生物制品鉴定所,批号:111610-200604);甘草酸铵对照品(中国药品生物制品鉴定所,批号:110731-200512);95%乙醇(药用规格);水为超纯水,其他试剂均为分析纯。
  2 方法与结果
  2.1 甘草总黄酮的含量测定
  2.1.1 溶液的制备
  对照品溶液 依据文献[1]制备。
  供试品溶液 取甘草粉末(过三号筛) 0.2057 g,置具塞锥形瓶中,精密加入70%乙醇溶液,称定重量,超声处理30 min,取出,再称量,用70%乙醇补足减失的重量,滤过,精密取续滤液5 mL,置100 mL量瓶中,用20%乙腈稀释至刻度,摇匀,即得。
  10%KOH显色溶液 称取KOH固体10 g置100 mL容量瓶中,缓缓加入纯净水使之溶解,定容即可。
  2.1.2 测定波长的选择
  精密量取甘草苷对照品和供试品溶液各1 mL,分别置10 mL容量瓶中,加10%KOH溶液1 mL显色20 min,然后加70%乙醇至刻度,摇匀,放置40 min后测定,同时以70%做空白对照。显色后的溶液在200~700 nm波长范围内扫描,确定最大吸收波长为402 nm。
  2.1.3 显色时间的确定
  取浓度为0.1162 mg•mL-1的甘草苷标准品溶液2 mL,7份,置10 mL容量瓶中,然后加10%KOH溶液1 mL-1显色,显色时间分别为0,5,10,20,30,60 min,然后加入70%乙醇定容,摇匀,在200~700 nm处进行全波长扫描,取402 nm处测定吸光度,结果为RSD = 0.35%,显色20 min后基本变化不大,所以显色时间选择20 min。
  2.1.4 稳定性考察
  取甘草苷对照品溶液和样品溶液各2 mL,分别置10 mL容量瓶中,然后加10%KOH溶液1 mL显色,显色20 min后,加入70%乙醇定容,摇匀,然后分别放置5,10,20,30,40,50,60,70,80,90,120 min在200~700 nm处进行全波长扫描,取402 nm处的吸光度,结果为供试品和对照品溶液放置40 min后吸光度趋于稳定,在随后1 h内稳定。
  2.1.5 线性关系考察
  分别取甘草苷对照品溶液0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 mL置10 mL容量瓶中,加10%KOH溶液1 mL,摇匀使之充分反应,反应时间为20 min,反应后加70%乙醇定容,摇匀,备用,在200~700 nm处进行全波长扫描,分别测定在402 nm和425 nm处的吸光度,结果为:吸收波长在402 nm时的标准曲线为:A=17.608C+0.0797(r=0.9986);吸收波长在425 nm时的标准曲线为:A=13.881C+0.0664(r=0.9978)。从此结果来看,无论是402 nm还是425 nm,在0.0581~0.2905 mg范围内,线性关系皆良好。
  2.1.6 加样回收率考察
  取已知总黄酮含量的样品溶液2 mL,加入同量的甘草苷溶液1 mL,摇匀后测定总黄酮的量,平行制备5份,计算平均回收率为104.6%,RSD=2.1%(n=6)。
  2.1.7 精密度考察
  取同一供试品溶液,分别放置0,5,10,20,30,60 min,连续测定5次,结果为RSD = 1.80%。结论为仪器精密度良好。
  2.1.8 重现性考察
  精密称取同一供试品5份,依法测定,结果测得RSD = 0.97%。
  2.2 甘草苷的含量测定
  依据文献[1]进行。
  方法学考察结果符合含量测定要求。
  2.3 甘草酸的含量测定
  依据文献[1]进行。
  方法学考察结果符合含量测定要求。
  2.4 提取工艺研究
  2.4.1 正交试验方法
  在预试验的基础上,根据单因素的考察结果,同时结合文献资料,以提取次数(A),提取时间(B),溶剂用量(C),容积浓度(D)为考察因素,称取甘草饮片每份20g,共18份样品,按L9(34)正交表进行提取试验,以总黄酮、甘草苷和甘草酸含量为指标,进行检查。因素水平表见表1;正交试验结果见表2,表4,表6;方差分析结果见表3,表5,表7。
  表1 因素水平表
  水平 A B C D
   乙醇浓度 提取次数 提取时间t/h 溶媒用量
  1 30% 1 0.5 10
  2 60% 2 1.5 15
  3 90% 3 2.5 20
  表2 正交试验总黄酮含量结果分析
  试验号 因素 总黄酮含量%
   A B C D 第一次 第二次
  1 1 1 1 1 2.82 2.76
  2 1 2 2 2 3.54 3.6
  3 1 3 3 3 3.78 3.75
  4 2 1 2 3 3.36 3.42
  5 2 2 3 1 3.84 3.9
  6 2 3 1 2 3.84 3.72
  7 3 1 3 2 3.39 3.39
  8 3 2 1 3 2.94 2.88
  9 3 3 2 1 3.78 3.78
  K1 3.190 3.160 3.480 3.375
  K2 3.450 3.580 3.580 3.680
  K3 3.775 3.675 3.355 3.360
  SS 1.031 0.901 0.152 0.391
  SSE 0.01665
  dfe 9
  表3 正交试验总黄酮含量方差分析结果
  方差来源 SS df S2 F P 结论
  A 0.115 2 0.057 278.z621 <0.01 显著
  B 0.100 2 0.050 243.594 <0.01 显著
  C 0.017 2 0.008 41.216 >0.01 无
  D 0.043 2 0.022 105.757 <0.01 显著
  e 0.00185 9 0.000
  注:F0.05(2,2)=19.00, F0.01(2,2)=99.00
  表4 正交试验甘草苷含量结果分析
  试验号 因素 甘草苷含量%
   A B C D 第一次 第二次
  1 1 1 1 1 1.01 1.02
  2 1 2 2 2 1.55 1.54
  3 1 3 3 3 1.77 1.78
  4 2 1 2 3 1.36 1.36
  5 2 2 3 1 1.63 1.62
  6 2 3 1 2 1.62 1.63
  7 3 1 3 2 1.44 1.44
  8 3 2 1 3 1.18 1.18
  9 3 3 2 1 1.61 1.61
  K1 1.272 1.273 1.417 1.445
  K2 1.450 1.505 1.537 1.537
  K3 1.670 1.613 1.438 1.410
  SS 0.478 0.362 0.049 0.051
  SSE 0.00025
  dfe 9
  表5 正交试验甘草苷含量方差分析
  方差来源 SS df S2 F P 结论
  A 0.480 2 0.240 221.627 <0.01 显著
  B 0.327 2 0.163 150.759 <0.01 显著
  C 0.055 2 0.027 25.274 >0.01 无
  D 0.073 2 0.037 33.739 >0.01 无
  e 0.00975 9 0.0010833
  注:F0.05(2,2)=19.00, F0.01(2,2)=99.00
  表6 正交试验甘草酸含量结果分析
  试验号 因素 甘草酸含量%
   A B C D 第一次 第二次
  1 1 1 1 1 1.48 1.47
  2 1 2 2 2 2.45 2.5
  3 1 3 3 3 2.73 2.79
  4 2 1 2 3 1.95 1.96
  5 2 2 3 1 2.42 2.4
  6 2 3 1 2 2.3 2.31
  7 3 1 3 2 1.18 1.18
  8 3 2 1 3 1.04 1.05
  9 3 3 2 1 1.4 1.44
  K1 1.537 1.608 1.768 2.237
  K2 1.977 1.950 1.987 2.223
  K3 2.162 2.117 1.920 1.215
  SS 1.237 0.806 0.150 4.121
  SSE 0.00425
  dfe 9
  表7 正交试验甘草酸含量方差分析
  方差来源 SS df S2 F P 结论
  A 1.237 2 0.618 1309.720 <0.01 显著
  B 0.806 2 0.403 853.275 <0.01 显著
  C 0.150 2 0.075 159.078 <0.01 显著
  D 4.121 2 2.061 4364.076 <0.01 显著
  e 0.00425 9 0.0004722
  注:F0.05(2,2)=19.00, F0.01(2,2)=99.00
  根据正交试验结果,采用直观分析法,结合方差分析法,判断最佳工艺为:A3B2C1D2(即90%乙醇提取2次,每次0.5h,溶剂用量15倍)。
  2.4.2 验证试验方
  经过3批验证试验,结果为平均总黄酮含量=3.39%,平均甘草苷含量=1.72%,平均甘草酸含量=2.74%,RSD分别为1.41%、1.27%、1.31%。优选工艺为90%乙醇提取2次,每次0.5h,溶剂用量15倍。
  3 讨论
  3.1 甘草中总黄酮的紫外含量测定方法主要有用芦丁做对照品比色法[14];芦丁做对照品,亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠显色法[15]、硼酸-柠檬酸显色法[16]、三氯化铝显色法[17];用柚皮苷做对照品比色法[18];柚皮苷做对照品,氢氧化钾显色法[19];硼氢化钾(钠)还原比色法[20];等。甘草中的黄酮成分以查尔酮类(异甘草素、异甘草苷)和二氢黄酮类(如甘草素、甘草苷)化合物为主,而芦丁和柚皮苷不是甘草中的成分,紫外吸收也与这两类化合物不一致;硼氢化钾(钠)还原比色法的稳定性差,所以以上方法都不理想。二氢黄酮类化合物在10%氢氧化钾的碱性条件下可转化为查儿酮类化合物,作者在参照文献[21,22]的基础上,做了进一步深入研究,以甘草苷作为对照品,建立了适用于测定甘草总黄酮含量的分析方法,测定结果表明本法重现性好,简单可行。
  3.2 甘草黄酮和皂苷成分是结构不同,理化性质也不同的两类化合物,如果分别进行提取分离,则选择性较好,但操作较繁琐,往往造成时间成本和生产成本的提高,若采取同时从药材中提取分离的方法将会大大降低成本。本试验优化了同时提取的工艺条件,为工业化生产提供了参考依据。
  
  
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