超臨界CO2萃取蜘蛛香中纈草素工藝優(yōu)化

羅喜榮 苑天紅 楊軍 莫彬彬

摘要：探討超臨界CO2萃取蜘蛛香（Valeriana jatamansi Jones.）中纈草素工藝條件的優(yōu)化，采用響應(yīng)曲面法考察萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間對纈草素收率的影響。結(jié)果表明，優(yōu)化的萃取條件為萃取壓力28 MPa、萃取溫度44 ℃、萃取時(shí)間49 min，此條件下纈草素收率為1.88%。

關(guān)鍵詞：蜘蛛香（Valeriana jatamansi Jones.）；纈草素；超臨界CO2萃??；響應(yīng)曲面法

中圖分類號(hào)：R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）08-1901-02

纈草素（Valtrate）是構(gòu)成纈草療效的有效成分，也是各種纈草共有的特征性化合物，具有鎮(zhèn)靜催眠、抗焦慮、抗病毒、抗胃癌、解痙、舒張血管等多種藥理作用[1-7]。纈草素屬環(huán)烯醚萜類，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，在過酸、過堿、過熱環(huán)境下易發(fā)生羥醛縮合反應(yīng)生成半縮醛羥基，使其得率和生物活性降低；其提取方法主要有冷浸、滲漉、二氯甲烷索氏提取和超聲波輔助提取等，尚存在溶劑用量大、提取時(shí)間長等缺點(diǎn)[8，9]。超臨界CO2萃取技術(shù)具有步驟簡單、選擇分離效果好、提取率高、產(chǎn)物無溶劑殘留、有利于熱敏性物質(zhì)的萃取等優(yōu)點(diǎn)。蜘蛛香（Valeriana jatamansi Jones.）為敗醬科纈草屬植物，以干燥莖及根入藥，是目前惟一被2010年版《中華人民共和國藥典》收載的纈草類生藥，其纈草素含量遠(yuǎn)高于同屬其他纈草植物，是制備纈草素的主要原料[10，11]。研究采用響應(yīng)曲面法對超臨界CO2萃取蜘蛛香中纈草素工藝進(jìn)行優(yōu)化，尋找最佳工藝條件，為進(jìn)一步分離純化纈草素打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

蜘蛛香采自貴州省關(guān)嶺縣，自然陰干后粉碎過60目篩備用。纈草素標(biāo)準(zhǔn)品購自四川維克奇生物科技公司，甲醇、乙腈均為分析純。4 L超臨界萃取裝置為自行研制，HP1100高效液相色譜儀購自美國惠普公司。

1.2 方法

1.2.1 纈草素的萃取 采用Box-Behnken響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)法，以萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間為自變量，以纈草素收率（y）為響應(yīng)指標(biāo)設(shè)計(jì)三因素三水平試驗(yàn)方案，試驗(yàn)因素與水平見表1。取蜘蛛香粉200 g置于超臨界萃取裝置，設(shè)定解析壓力為5 MPa，解析溫度為55 ℃，CO2流量為20 L/h，當(dāng)達(dá)到預(yù)定溫壓條件，泵入CO2萃取一定時(shí)間得黃褐色油狀物。

1.2.2 纈草素含量的測定 參考文獻(xiàn)[11]。標(biāo)準(zhǔn)品的配制：取纈草素標(biāo)準(zhǔn)品適量，用甲醇溶解配制成0.15 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。樣品的配制：取蜘蛛香超臨界萃取物10 mg，用甲醇溶解、定容至25 mL。色譜條件：色譜柱為C18柱，流動(dòng)相為乙腈-水（60∶40，V/V），流速為1.0 mL/min，檢測波長為256 nm，柱溫為室溫，進(jìn)樣量為20 μL。以標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間和峰面積定性、定量測定樣品中的纈草素，并計(jì)算纈草素收率（y）。y=[萃取物中纈草素質(zhì)量（g）/原料質(zhì)量（g）]×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果及模型方程的建立

纈草素的超臨界CO2提取響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與試驗(yàn)結(jié)果見表2。

利用Minitab 16軟件對表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得響應(yīng)曲面二次多元回歸模型：■=

-1.756 64+0.100 29x1+0.084 75x2+0.016 24x3-0.001 45x12-0.000 90x22-0.000 11x32-0.000 19x1x2 -0.000 20x1x3+0.000 04x2x3。

對該模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3，回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見表4。由表3可知，模型P=0.001<0.01，表明該模型極顯著，失擬項(xiàng)P=0.361>0.05，不顯著，R2=0.976 5說明該模型擬合程度良好，試驗(yàn)誤差小，可以用此模型對纈草素的超臨界CO2提取進(jìn)行分析和預(yù)測。由表4可知，模型中一次項(xiàng)x1及x2、二次項(xiàng)x12及x22極顯著，其他項(xiàng)均不顯著。

2.2 響應(yīng)曲面分析與優(yōu)化

根據(jù)回歸模型作出響應(yīng)曲面見圖1、圖2、圖3。由圖1至圖3可知，萃取壓力對纈草素收率的影響最大，表現(xiàn)為曲面較陡，萃取溫度影響次之，萃取時(shí)間相對影響最小。

經(jīng)軟件優(yōu)化得到纈草素最佳提取工藝條件為萃取壓力28.22 MPa、萃取溫度43.89 ℃、萃取時(shí)間49.09 min。為檢驗(yàn)響應(yīng)曲面法所得結(jié)果的可靠性，采用上述優(yōu)化的提取條件進(jìn)行纈草素的超臨界CO2提取，為方便實(shí)際操作將提取工藝參數(shù)修正為萃取壓力28 MPa、萃取溫度44 ℃、萃取時(shí)間49 min，此條件下纈草素收率為1.92%。驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明，纈草素收率為1.88%，與理論預(yù)測值非常接近，表明基于響應(yīng)曲面法獲得的優(yōu)化提取工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠，具有實(shí)用價(jià)值。

3 結(jié)論

通過響應(yīng)曲面法建立了纈草素收率與萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間關(guān)系的回歸模型，檢驗(yàn)試驗(yàn)證明該模型準(zhǔn)確有效，超臨界CO2萃取蜘蛛香中纈草素優(yōu)化工藝條件為：萃取壓力28 MPa、萃取溫度44 ℃、萃取時(shí)間49 min，此條件下纈草素收率為1.88%。該工藝簡單易行，收率高，有利于蜘蛛香纈草素的后續(xù)分離純化及藥理研究。

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