超聲法提取海南眼樹蓮總?cè)频墓に噧?yōu)化及其抗氧化性

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(1.海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院藥學(xué)部,海南?？?570102;2.海南醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院,海南?？?571199)

眼樹蓮(Dischidiachinensis),別名上樹瓜子、翼魚草等,為蘿藦科眼樹蓮屬附生藤本植物,生長在低至中海拔的山地林谷或曠地,在我國其主產(chǎn)于海南、廣東和廣西[1]。民間將眼樹蓮全草入藥,用于清肺化痰、涼血解毒、治療眼睛疾病等[2-3]?；酐惸莸萚4]研究了眼樹蓮全株中總酚和總黃酮的體外抗氧化活性,發(fā)現(xiàn)眼樹蓮乙酸乙酯部位具有較強(qiáng)抗氧化性。楊柳等[5-7]對海南產(chǎn)眼樹蓮不同提取物進(jìn)行了抗炎和抗腫瘤活性研究,發(fā)現(xiàn)眼樹蓮具有抗炎和抗腫瘤活性。余邦良等[8]對眼樹蓮乙酸乙酯萃取部位進(jìn)行分離提純,首次從眼樹蓮中分離得到10個單體化合物,大部分為萜類化合物。綜上說明眼樹蓮的活性成分為萜類化合物。萜類化合物是中草藥中一類比較重要的化合物,且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)很多萜類化合物是中草藥的有效成分[9]。萜類化合物除了具有抗腫瘤、抗炎、抗菌、抗病毒、抗瘧、抗心血管疾病、降血糖等活性外,還具有其他生物學(xué)和藥理學(xué)活性,如抗蟲、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗衰老、神經(jīng)保護(hù)等[10]。

目前,植物三萜化合物提取,主要采用傳統(tǒng)溶劑浸提、索氏提取、溶劑回流提取法、超聲提取等方法[11]。而超聲波提取具有設(shè)備簡單、提取效率高、時間短、操作方便、節(jié)能等優(yōu)點[12],本研究選取超聲波提取作為眼樹蓮總?cè)频奶崛》椒ā，F(xiàn)已有一些關(guān)于三萜類化合物提取工藝的研究,李志等[13]利用乙醇超聲波濃縮方法提取薏苡仁中三萜類化合物,陸春菊等[14]采用乙醇超聲提取大飛揚草中三萜化合物。這些研究均以乙醇作為提取溶劑，目的是提高眼樹蓮中總?cè)频奶崛×?。目前未見眼樹蓮中總?cè)铺崛」に嚰捌淇寡趸钚缘膱蟮?。本文通過單因素和正交優(yōu)化試驗考察了溶劑種類、超聲時間、料液比、超聲功率、提取溫度等因素對提取量的影響,并對總?cè)瓶寡趸钚赃M(jìn)行研究,期待建立一種有效、快捷、簡單的方法來獲取更多的眼樹蓮中的總?cè)?為眼樹蓮進(jìn)一步在保健食品及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的進(jìn)一步開發(fā)利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮眼樹蓮 于2018年9月采自海南省?？谑行阌^(qū),海南大學(xué)劉壽柏副教授鑒定為蘿藦科植物眼樹蓮(Dischidiachinensis),編號為YSL-201809;齊墩果酸 HPLC≥98%,上海源葉生物科技有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH) HPLC≥98.5%,上海麥克林生化科技有限公司;L-抗壞血酸(VC) 分析純,上海麥克林生化科技有限公司;乙酸乙酯、香草醛、高氯酸、冰醋酸 均為分析純,廣東西隴化工試劑有限公司。

722N可見分光光度計 上海儀電分析儀器有限公司;SK3210HP超聲波清洗器 上海科導(dǎo)超聲儀器有限公司;AE100電子分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;HC-2518臺式高速離心機(jī) 科大創(chuàng)新股份有限公司;HH-60電熱恒溫水浴箱 常州國華電器有限公司;DFT-200C藥用粉碎機(jī) 溫嶺市林大機(jī)械有限公司;RE-2000B型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠;DHG-9075A型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 眼樹蓮總?cè)频奶崛」に?采集新鮮的海南本地眼樹蓮,切成小塊,曬干,粉碎,過40目篩,得眼樹蓮粉末2 kg。每次準(zhǔn)確稱取眼樹蓮粉末2.00 g,置于三角瓶中,加入溶劑攪拌均勻,在一定的超聲提取時間、料液比、超聲功率和溫度條件下進(jìn)行總?cè)频姆蛛x,超聲完成后,抽濾得到提取液,備用[15]。

1.2.2 單因素實驗

1.2.2.1 不同溶劑對眼樹蓮總?cè)铺崛×康挠绊?精確稱取2.00 g眼樹蓮粉3份分成3個實驗組,分別在不同溶劑乙醇、石油醚、乙酸乙酯,料液比均為1∶30 (g/mL),超聲功率均為150 W,提取溫度均為50 ℃,提取時間均為40 min條件下,根據(jù)1.2.1項方法獲取眼樹蓮總?cè)铺崛∫?考察不同溶劑提取眼樹蓮總?cè)频奶崛×壳闆r[16]。

1.2.2.2 不同超聲提取時間對眼樹蓮總?cè)铺崛×康挠绊?精確稱取2.00 g眼樹蓮粉末5份分成5個實驗組,分別在超聲浸提時間為20、30、40、50和60 min,均以1.2.2.1項試驗確定的溶劑,固定其他條件下,根據(jù)1.2.1項方法獲取眼樹蓮總?cè)铺崛∫?考察不同超聲提取時間對眼樹蓮總?cè)频奶崛×壳闆r[17]。

1.2.2.3 不同料液比對眼樹蓮總?cè)铺崛×康挠绊?精確稱取2.00 g眼樹蓮粉末5份分成5個實驗組,分別在料液比為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50 (g/mL)下浸提,均以1.2.2.1項確定的溶劑,以1.2.2.2項確定的超聲時間,固定其他條件下,根據(jù)1.2.1項方法獲取眼樹蓮總?cè)铺崛∫?考察不同料液比對眼樹蓮總?cè)频奶崛×壳闆r。

1.2.2.4 不同超聲功率對眼樹蓮總?cè)铺崛×康挠绊?精確稱取2.00 g眼樹蓮粉末5份分成5個實驗組,分別在超聲功率為100、150、200、250和300 W下提取,以1.2.2.1項確定的溶劑,以1.2.2.2項確定的超聲時間,以1.2.2.3項確定的料液比,固定其他條件下,根據(jù)1.2.1項方法獲取眼樹蓮總?cè)铺崛∫?考察不同超聲功率對眼樹蓮總?cè)频奶崛×壳闆r。

1.2.2.5 不同溫度對眼樹蓮總?cè)铺崛×康挠绊?精確稱取2.00 g眼樹蓮粉末5份分成5個實驗組,分別在溫度為40、45、50、55和60 ℃下,均以1.2.2.1項確定的溶劑,均以1.2.2.2項確定的超聲時間,以1.2.2.3項確定的料液比,均以1.2.2.4項確定的超聲功率的條件下,根據(jù)1.2.1項方法獲取眼樹蓮總?cè)铺崛∫?考察不同溫度對眼樹蓮總?cè)频奶崛×壳闆r[18]。

1.2.3 正交試驗 以單因素實驗為基礎(chǔ),考察超聲提取時間、料液比、超聲功率、溫度,采用正交試驗L9(34),正交試驗因素水平見表1,平行測定3次,求眼樹蓮中總?cè)破骄崛×?以總?cè)铺崛×繛樵u價指標(biāo),確定最佳提取工藝。

表1 眼樹蓮中總?cè)铺崛」に囌辉囼炓蛩厮奖鞹able 1 Orthogonal test factor level table for extractiontechnology of total triterpenoids from Dischidia chinensis

1.2.4 總?cè)坪繙y定

1.2.4.1 測定波長的選擇 精確稱取齊墩果酸12.00 mg,無水乙醇為溶劑,定容于25 mL容量瓶中,配制成齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)溶液0.48 mg/mL。精密量取0.20 mL齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)溶液,置于10 mL比色管中,80 ℃水浴加熱至目測有機(jī)溶劑揮發(fā)完為止,加5%香草醛-冰醋酸溶液0.3 mL,高氯酸0.7 mL,搖勻。在70 ℃的恒溫水浴中加熱15 min,取出用冰浴迅速冷卻至常溫,加入4 mL乙酸乙酯搖勻。以空白溶劑為參比,在400～800 nm范圍掃描其吸收光譜,確定眼樹蓮總?cè)频臏y定波長[13,16]。

1.2.4.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 根據(jù)1.2.4.1項中方法制備齊墩果酸儲備溶液0.48 mg/mL,用儲備溶液分別配制4、6、8、10、12、16 μg/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。在吸收光譜的最大波長測定吸光度,以齊墩果酸系列標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo),吸光度值為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,得到線性方程及相關(guān)系數(shù)。

1.2.4.3 總?cè)铺崛×康挠嬎?將1.2.1項中眼樹蓮總?cè)铺崛∫撼杀断♂尯?取稀釋后溶液1 mL,在1.2.4.1項中確定的波長和方法下測定其吸光度值范圍為0.2～0.8,記錄其吸光度值,根據(jù)以下公式,計算眼樹蓮總?cè)频奶崛×縖13,15]。

總?cè)铺崛×?mg/g)=m×c×10-3/M

式中:m:測得的吸光度在齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)線上顯示的齊墩果酸含量(mg);c:稀釋倍數(shù);M:樣品質(zhì)量(g)。

1.2.5 眼樹蓮中總?cè)魄宄鼶PPH·能力測定 利用正交試驗優(yōu)化的最佳工藝提取眼樹蓮總?cè)?將其獲得的總?cè)铺崛∫涸?5～50 ℃旋蒸濃縮至浸膏,冷凍干燥得眼樹蓮總?cè)拼制贰＞芊Q取眼樹蓮總?cè)拼制泛蚔C(抗壞血酸),分別用無水乙醇配成0.05、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、1.00、2.00 mg/mL系列濃度的總?cè)迫芤汉蚔C溶液,備用。精密稱取20.00 mg DPPH,用無水乙醇溶解并定容為250 mL,配制成濃度為2×10-4mol/L DPPH標(biāo)準(zhǔn)溶液。量取pH6.86混合磷酸鹽緩沖液、2×10-4mol/L DPPH溶液各4 mL,加入10 mL比色管中,搖勻,分別加入不同濃度的待測總?cè)迫芤夯騐C溶液1 mL,加水至10 mL,混勻,避光,密閉反應(yīng)30 min后,以未加待測溶液的溶劑為空白對照,用無水乙醇作為參比溶液,于520 nm處測定吸光度,計算清除率。每個濃度的總?cè)迫芤汉蚔C溶液均測定3次,將各溶液濃度與DPPH·清除率擬合線性,觀察其線性關(guān)系,計算半數(shù)清除率IC50值[19-23]。

計算清除率公式[20]:

DPPH·清除率(%)=[(A0-A1)/A0]×100

式中:A0為DPPH溶液本身的OD值(空白對照),A1為加入總?cè)迫芤夯蛘遃C溶液的DPPH溶液的OD值。

1.2.6 超聲提取法與其他提取法的比較 精確稱取眼樹蓮粉末2.00 g,固定提取時間為30 min,料液比1∶20 (g/mL),提取溫度55 ℃(傳統(tǒng)溶劑浸提除外),分別采用超聲提取法、傳統(tǒng)溶劑浸提法、索氏提取法比較3種方法提取眼樹蓮中總?cè)频奶崛×縖24]。具體實驗參數(shù)見表2。

表2 3種提取方法實驗具體實驗參數(shù)Table 2 Experimental parameters ofthree kinds of extraction methods

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組實驗處理設(shè)置3次重復(fù)。使用軟件Microsoft Excel 2016和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計。

2 結(jié)果與分析

2.1 測定波長的選擇

齊墩果酸的最大吸收曲線見圖1,齊敦果酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的最大吸收波長為560 nm,故選擇560 nm作為總?cè)茰y定的波長。

圖1 齊墩果酸吸收光譜圖Fig.1 Absorption spectrogram of oleanolic acid

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

齊敦果酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖2,其線性回歸方程為y=0.0238x+0.05,R2=0.9999,線性關(guān)系良好。

圖2 齊敦果酸標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve of oleanolic acid

2.3 單因素實驗結(jié)果

2.3.1 不同溶劑對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊?不同溶劑對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊憣嶒灲Y(jié)果見圖3,乙醇的提取量為10.54 mg/g,石油醚的提取量為7.31 mg/g,乙酸乙酯的提取量為14.92 mg/g,其中乙酸乙酯作為溶劑提取眼樹蓮中總?cè)铺崛×孔罡?故選取乙酸乙酯作為提取溶劑。

圖3 不同溶劑對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊慒ig.3 Effect of different solvents on the yield oftotal triterpenoids from Dischidia chinensis

2.3.2 超聲時間對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊?超聲時間對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊懡Y(jié)果見圖4。由圖4可知,眼樹蓮中總?cè)频奶崛×侩S提取時間呈先升高后降低的趨勢。浸提時間在20～40 min之間總?cè)频奶崛×坎粩嗌仙?在40 min時眼樹蓮總?cè)频奶崛×窟_(dá)到最大,為17.44 mg/g,隨后總?cè)频奶崛×恐饾u降低。造成此現(xiàn)象的原因可能是剛開始時物料與溶劑的接觸越來越充分,故提取量有所增加,而后隨時間的增加溶出的雜質(zhì)增多,從而阻礙了浸提效果[13,25]。由于超聲時間為50、60 min時，總?cè)坪棵黠@降低，故眼樹蓮中總?cè)七m宜的超聲時間為20～40 min。

圖4 超聲時間對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊慒ig.4 Effect of ultrasonic time on the yield oftotal triterpenoids from Dischidia chinensis

2.3.3 料液比對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊?不同料液比對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康膶嶒灲Y(jié)果見圖5,由圖5可知,料液比小于1∶30 (g/mL)時,眼樹蓮中總?cè)铺崛×侩S料液比的增加而增加,料液比較低時料液粘稠,不利于超聲波空化作用,也阻礙了超聲波在溶劑中的傳播擴(kuò)散[15],故隨著料液比的增加,眼樹蓮中總?cè)铺崛×刻岣?。?dāng)料液比超過1∶30 (g/mL)之后提取量隨料液比增加而呈下降趨勢,可能因溶劑量過多反而影響了超聲波對眼樹蓮細(xì)胞的破碎,進(jìn)而影響了機(jī)械學(xué)和熱力學(xué)作用[15],從而導(dǎo)致眼樹蓮中總?cè)铺崛×肯陆怠Ａ硗鈴慕?jīng)濟(jì)角度考慮,料液比過大也會增加溶劑和能耗從而造成浪費,并增加下一步濃縮工序的難度[13,26],故選擇適宜的提取料液比為1∶10～1∶30 (g/mL)。

圖5 料液比對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊慒ig.5 Effect of material liquid ratio on the yield oftotal triterpenoids from Dischidia chinensis

2.3.4 超聲功率對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊?超聲功率對眼樹蓮中三萜化合物提取量的影響實驗結(jié)果見圖6,由圖6可知,隨超聲功率的增加,眼樹蓮中總?cè)频奶崛×砍氏壬仙笙陆档内厔荨．?dāng)超聲波功率達(dá)到200 W時,總?cè)频奶崛×康竭_(dá)最大值,此時是由于超聲波的空化作用與機(jī)械作用達(dá)到最佳結(jié)合點,眼樹蓮中總?cè)仆耆艹鏊耓13]。一般認(rèn)為,超聲功率越大,產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng)越強(qiáng)烈[18]。所以,在一定超聲功率內(nèi),眼樹蓮中總?cè)频臄U(kuò)散速度隨功率的增加也增快,進(jìn)而總?cè)频奶崛×恳搽S之升高。但是當(dāng)超聲波功率達(dá)到一定值后,超聲介質(zhì)的內(nèi)外滲透壓基本相等,再提高超聲功率有效成分的滲出作用不明顯[13],這時眼樹蓮的表面可能形成一道屏障,影響總?cè)平?所以這時超聲波功率越大反而提取量越小。故超聲功率選擇150～250 W為宜。

圖6 超聲功率對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊慒ig.6 Effect of ultrasonic power on the yield oftotal triterpenoids from Dischidia chinensis

2.3.5 溫度對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊?不同溫度對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊憣嶒灲Y(jié)果見圖7,圖7可知,隨著超聲溫度的升高,總?cè)铺崛×恐饾u增加,當(dāng)溫度大于55 ℃以后提取提取量開始下降,這是由于隨著溫度的上升,物質(zhì)擴(kuò)散速率增加,分子運動越劇烈,有利于三萜化合物的提取[27]。但是溫度過高,會影響三萜化合物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,一些熱敏性的三萜化合物逐漸分解,繼而導(dǎo)致提取量下降,故選擇適宜的提取溫度為45～55℃。

圖7 溫度對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊慒ig.7 Effect of temperature on the yield oftotal triterpenoids from Dischidia chinensis

2.4 正交試驗結(jié)果

從正交優(yōu)化試驗結(jié)果表3可知,經(jīng)過均值和極差分析與比較,極差值R越大,說明該因素對總?cè)铺崛×康挠绊懺酱骩28],各因素對眼樹蓮中總?cè)铺崛×坑绊懽饔玫闹鞔侮P(guān)系為B>D>C>A,即料液比>溫度>超聲功率>超聲時間。由表4正交試驗方差分析結(jié)果可知,料液比、溫度對眼樹蓮中總?cè)铺崛×坑休^大影響,并具有顯著性差異(P<0.05),超聲提取時間、超聲功率對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊戄^小,無顯著差異(P>0.05)。由k值大小可知,正交試驗優(yōu)化得出的工藝組合為A2B2C2D1,而正交試驗中提取提取量最高的組合為A1B3C2D1,因料液比對眼樹蓮中總?cè)铺崛×坑绊懽畲?將兩個組合進(jìn)行驗證實驗,實驗結(jié)果見表5。

表3 眼樹蓮中總?cè)铺崛」に囌辉囼灲Y(jié)果Table 3 Orthogonal experiment results of extractiontechnology of total triterpenoids from Dischidia chinensis

由表5驗證實驗結(jié)果可知,眼樹蓮提取總?cè)铺崛×康淖顑?yōu)提取工藝為A2B2C2D1,即超聲提取時間30 min,料液比1∶20 (g/mL),超聲功率200 W,超聲溫度55 ℃,平行提取3次,獲得眼樹蓮中總?cè)频淖罡咛崛×繛?0.82 mg/g,RSD為0.16%。

表4 眼樹蓮中總?cè)铺崛」に嚪讲罘治鼋Y(jié)果Table 4 Analysis of variance of extraction technology oftotal triterpenoids from Dischidia chinensis

表5 驗證實驗結(jié)果(n=3)Table 5 Results of verification experiment(n=3)

2.5 眼樹蓮中總?cè)魄宄鼶PPH·測定結(jié)果

實驗結(jié)果見圖8,由圖8可知,在濃度0.05～2.00 mg/mL范圍內(nèi),眼樹蓮總?cè)茖PPH·清除能力隨總?cè)频臐舛仍龃蠖?當(dāng)濃度達(dá)到1.00 mg/mL后,其清除率達(dá)到26.08%,之后當(dāng)濃度增加至2.00 mg/mL,清除率為26.86%,增加不很明顯,并接近于平衡,其線性方程為y=10.557x+9.201,R2=0.8349。在同樣實驗條件下,VC對DPPH·清除率隨著濃度的變大迅速提高,當(dāng)VC濃度達(dá)到2.00 mg/mL,清除為91.79%,曲線趨于直線,其線性方程為y=32.7x+29.321,R2=0.9748。根據(jù)SPSS軟件數(shù)據(jù)分析,眼樹蓮總?cè)频腎C50為3.218 mg/mL,對照品VC的IC50為0.582 mg/mL。實驗結(jié)果表明,眼樹蓮總?cè)茖哂幸欢―PPH·清除能力,但是與VC相比較,DPPH·消除能力較弱,說明其抗氧化能力不是很強(qiáng)。

圖8 眼樹蓮中總?cè)坪蚔C對DPPH·的清除作用Fig.8 Total triterpenoids from Dischidia chinensisand ascorbic acid on DPPH· radical

2.6 超聲提取法與其他提取法比較的實驗結(jié)果

3種提取方法提取比較實驗結(jié)果見表6,由表6可知,超聲提取的提取量明顯高于其他兩種方法。

表6 3種提取方法實驗結(jié)果的比較Table 6 Comparison of experimental resultsof three extraction methods

3 結(jié)論

在單因素實驗的基礎(chǔ)上,通過正交試驗設(shè)計,比較深入地研究了超聲提取時間、料液比、超聲功率和提取溫度等因素對眼樹蓮提取總?cè)铺崛×康挠绊?確定了各因素參數(shù)。實驗結(jié)果表明,各因素對眼樹蓮中總?cè)铺崛×坑绊懽饔玫捻樞驗?料液比>溫度>超聲功率>超聲時間。料液比、溫度對眼樹蓮中總?cè)铺崛×坑休^大影響,并具有顯著性差異(P<0.05),超聲提取時間、超聲功率對眼樹蓮中總?cè)铺崛×康挠绊戄^小,無顯著差異(P>0.05)。最佳提取工藝為:超聲提取時間為30 min,料液比為1∶20 (g/mL),超聲波功率為200 W,溫度為55 ℃。在該條件下,眼樹蓮總?cè)频钠骄崛×渴?0.82 mg/g。該工藝提取獲得的眼樹蓮總?cè)茲舛葹?.00 mg/mL時,對DPPH·的清除率為26.86%。將該實驗方法與傳統(tǒng)溶劑浸提、索氏提取進(jìn)行比較,其提取量明顯高于其他兩種方法,綜合多方面考慮,采用超聲波輔助法對眼樹蓮中總?cè)频奶崛÷瘦^高,同時該方法具有設(shè)備簡單、提取效率高、時間少、操作簡便、節(jié)約能源等優(yōu)點[13],是提取眼樹蓮中總?cè)频囊环N有效方法。