正交試驗(yàn)法優(yōu)化呼倫貝爾野生柴胡總皂苷的提取工藝

鄧慶華 李敬聰

(呼倫貝爾學(xué)院 內(nèi)蒙古 海拉爾 021008)

前言

柴胡作為中國(guó)的傳統(tǒng)中藥材之一，它的藥用歷史十分久遠(yuǎn)，需求較高，用途十分廣泛，好處繁多。柴胡具有和解表里、疏肝解郁、舉陰盛陽(yáng)之功效。而柴胡的主要藥效物質(zhì)是柴胡皂苷和揮發(fā)油等。其中，柴胡皂苷主要為三萜皂苷，對(duì)感冒發(fā)熱、胸脅脹痛、月經(jīng)不調(diào)等具有十分重要的作用。鑒于柴胡及其活性成分的藥理研究發(fā)現(xiàn)，提示柴胡有可能開(kāi)發(fā)成為治療包括癌癥、肝炎、精神抑郁和癲癇病等多種疾病的創(chuàng)新藥物[1]。現(xiàn)如今，對(duì)于柴胡的利用，不再局限于傳統(tǒng)的對(duì)藥材的直接煎煮，而是通過(guò)各種方法將柴胡中的有效成分提取出來(lái)，制成藥品。目前對(duì)于柴胡有效成分的提取方法已有浸漬法、滲漉法、回流法、正丁醇萃取法、甲醇或乙醇提取—乙醚或丙酮沉淀法、異丙酮溶解重結(jié)晶法、超聲提取法、大孔吸附樹(shù)脂法、微波輔助提取技術(shù)、超臨界CO2萃取法、膜技術(shù)、水提技術(shù)[2][3]。但是，由于柴胡生長(zhǎng)緩慢，市場(chǎng)需求較大，供不應(yīng)求。長(zhǎng)期采挖，導(dǎo)致野生資源和環(huán)境遭到破壞。

因此，為節(jié)省資源、提高以柴胡皂苷為主要成分的藥劑的生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，本試驗(yàn)采用呼倫貝爾陳巴爾虎旗野生柴胡為研究對(duì)象，陳巴爾虎旗位于內(nèi)蒙古呼倫貝爾市西北部，地處呼倫貝爾大草原腹地，地理坐標(biāo)為北緯48°48′～50°12′，東經(jīng)118°22′～121°02′，地勢(shì)由西北向東南逐漸降低，年平均風(fēng)速為3.5m/s，屬于中溫帶半溫潤(rùn)和半干旱大陸性氣候，野生藥材十分豐富。本試驗(yàn)以溶劑的濃度、提取時(shí)間、料液比、和PH四個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，采用紫外分光光度法測(cè)定柴胡總皂苷的含量，對(duì)柴胡總皂苷的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，為呼倫貝爾地區(qū)野生柴胡的利用提供參考。

1 儀器與藥品

柴胡皂苷a對(duì)照品(成都曼斯特生物有限公司)，丙二醇(天津市大茂化學(xué)試劑廠(chǎng))，無(wú)水乙醇(天津市天利化學(xué)試劑有限公司)，甲醇(天津市大茂化學(xué)試劑廠(chǎng))，正丁醇(科密歐化學(xué)試劑有限公司)，石油醚(天津市天力化學(xué)試劑有限公司)，磷酸(天津市宇精細(xì)化工有限公司)，氨水(天津市密歐化學(xué)試劑有限公司)，對(duì)二甲氨基苯甲醛(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)，紫外分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司TU-1810PC)，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠(chǎng)RE-52AA)。

2 研究方法

2.1樣品處理：將采集好的柴胡根部洗凈后于60℃下進(jìn)行烘干至恒重、粉碎備用。使用相應(yīng)濃度的乙醇溶液浸泡2小時(shí)。

2.2正交試驗(yàn)因素水平的設(shè)定

選用乙醇為提取溶劑，選取溶劑的濃度、提取時(shí)間、PH和料液比四個(gè)因素，每個(gè)因素選取三個(gè)水平，見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素及水平

2.3制備對(duì)照品溶液：精密稱(chēng)取柴胡皂苷a 10.00mg置5mL容量瓶中，加甲醇溶解并定容至刻度，搖勻，即得柴胡皂苷a 對(duì)照溶液。

2.4標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的制備：精密吸取0、0.2、0.4、0.6、0.8和1ml制備好的對(duì)照樣品溶液置于試管中，編號(hào)。向每只試管中分別加入1ml對(duì)二甲氨基苯甲醛乙醇溶液，搖勻，在70℃恒溫水浴鍋中水浴加熱10min后取出，冷卻至室溫。在向每只試管中加入5.0ml磷酸，在70℃恒溫水浴鍋中水浴加熱10min后取出，冷卻至室溫后用甲醇定容10ml。將液體分別置于比色皿中，在536nm處測(cè)定吸光度。以吸光度A為縱坐標(biāo)，柴胡皂苷a的濃度(mg/ml)為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)[4-6]。見(jiàn)圖1。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

通過(guò)圖1可以得出標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)為A=3.5871C+0.013，R2=0.9941。柴胡皂苷在0～0.2mg/ml范圍呈現(xiàn)出良好線(xiàn)性關(guān)系。

2.5正交試驗(yàn)：根據(jù)因素水平表，選用L9(34)表進(jìn)行試驗(yàn)。提取液減壓濃縮后用石油醚萃取三次每次10ml，棄石醚油后用水飽和正丁醇萃取三次。合并正丁醇，減壓濃縮干燥后殘?jiān)眉状既芙獠⒍ㄈ葜?5ml[4][7]。采用紫外分光光度法測(cè)定536nm處吸光度。

3 結(jié)果與分析

按照L9(34)正交表進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表2

由表2可知，四個(gè)因素對(duì)柴胡總皂苷提取效率的影響順序?yàn)椋禾崛r(shí)間>料液比>PH>溶劑濃度。其中溶劑濃度的三個(gè)均值中k2最大，同理得出提取時(shí)間k3、料液比k3和PH k3的均值最大。所以，柴胡總皂苷的最佳的提取工藝是PH為10～11，8倍料液比、75%乙醇、提取3小時(shí)。

以極差最小的溶劑濃度一列作為誤差列，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，見(jiàn)表3。

表3 方差分析

由表3可知，提取時(shí)間和料液比對(duì)柴胡總皂苷提取效率的影響差異顯著P<0.05；提取溶液PH對(duì)柴胡總皂苷提取效率的影響差異不顯著P>0.05。結(jié)果表明提取時(shí)間和料液比對(duì)柴胡總皂苷的提取效率影響較大，提取溶劑的PH對(duì)柴胡總皂苷的提取效率影響不大。

4 討論與結(jié)論

在選擇的四個(gè)因素即提取時(shí)間、提取溶劑的濃度、料液比與PH中，提取時(shí)間和料液比對(duì)柴胡總皂苷提取效率的影響差異顯著；提取溶液PH對(duì)柴胡總皂苷提取效率的影響差異不顯著。提取時(shí)間對(duì)柴胡總皂苷提取效率影響最大，但是通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的觀(guān)察，提取時(shí)間為3h所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并沒(méi)有比提取時(shí)間為2h高出太多，這可能與柴胡皂苷的性質(zhì)有關(guān)，柴胡皂苷長(zhǎng)時(shí)間受熱會(huì)分解，從而導(dǎo)致柴胡總皂苷提取率降低，與張玲[8]等研究一致。而且柴胡總皂苷作為柴胡的主要有效物質(zhì)，它和柴胡的藥效息息相關(guān)，所以，要在盡可能的減少柴胡總皂苷因?yàn)槭軣岱纸獾那闆r下來(lái)延長(zhǎng)提取時(shí)間，確保將柴胡總皂苷充分提取出來(lái)。以免因?yàn)樘崛r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致柴胡總皂苷分解，形成對(duì)藥材的浪費(fèi)。張國(guó)松[9]等在其試驗(yàn)結(jié)果的方差分析中顯示提取時(shí)間并沒(méi)有顯著差異，而本試驗(yàn)中提取時(shí)間具有顯著差異，這可能是由于時(shí)間水平的設(shè)置所造成的影響。張國(guó)松[9]等設(shè)計(jì)的時(shí)間水平間距較小，可能造成區(qū)分度不夠高，最終導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果顯示為提取時(shí)間對(duì)柴胡總皂苷的提取率影響不大。所設(shè)定的PH的三個(gè)梯度對(duì)最終試驗(yàn)結(jié)果影響不顯著，柴胡皂苷在弱堿的環(huán)境下穩(wěn)定，堿性太強(qiáng)反而可能不利于保持柴胡皂苷的穩(wěn)定性，這與張國(guó)松[9]等研究一致。提取溶劑的濃度對(duì)柴胡總皂苷的提取效率影響不大，造成這種現(xiàn)象的原因可能是由于柴胡皂苷在一定濃度的醇溶液中有沉淀?yè)p失，這與張玲[10]等人的研究一致。

本試驗(yàn)從影響柴胡總皂苷的四個(gè)因素(提取時(shí)間，提取溶劑的濃度，料液比以及PH)入手，用正交試驗(yàn)法對(duì)柴胡總皂苷的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合極差分析、方差分析，以減少生產(chǎn)成本、保護(hù)環(huán)境為本，最終確定了柴胡總皂苷的最佳提取工藝為采用75%的乙醇為溶劑、8倍料液比、PH在8～9之間提取3個(gè)小時(shí)。