超聲輔助提取川產(chǎn)木香中木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯的研究

史光宇,付卓銳,楊心玉,楊磊*,莫開林*

1.東北林業(yè)大學(xué)化學(xué)化工與資源利用學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040；

2.四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川成都 610081

云木香（Aucklandia costusFalc.）又名木香、廣木香、青木香，為菊科云木香屬植物。主要分布和栽培于我國四川、云南、廣西、貴州等省區(qū)。云木香在我國以根莖入藥，已經(jīng)被廣泛用于治療各種疾病，如哮喘、腹瀉、嘔吐[1]及具有緩解平滑肌痙攣，降低血壓，抗菌和抗病毒，以及鎮(zhèn)痛作用[2]。到目前為止，已經(jīng)從木香中分離、鑒定出多種成分，其中包括萜內(nèi)酯類、生物堿類、黃酮類、蒽醌類等，研究表明，其中木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯等倍半萜內(nèi)酯為木香中的主要活性成分[2,3]。這兩種倍半萜內(nèi)酯具有治療哮喘、改善胃功能、抗炎[4-6]、抗腫瘤[7]等多種藥理學(xué)活性[8]。目前大多采用水蒸氣蒸餾法、乙醇加熱回流法、超臨界CO2流體萃取法等進(jìn)行提取[9]，但都存在提取效率低，成本高，易造成污染等缺點(diǎn)。因此，尋求更加有效的提取木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯的方法成為近年的研究熱點(diǎn)。

超聲輔助提取是一種簡單、高效、廉價(jià)的提取方法[10]。超聲波具有強(qiáng)烈振動(dòng)效應(yīng)、聚能效應(yīng)和空化效應(yīng)，這一特點(diǎn)能夠加速目標(biāo)成分的溶出，縮短提取時(shí)間，從而提高目標(biāo)成分產(chǎn)物得率[11]。檸檬烯是從柑橘皮料中分離而來的一種天然活性單萜，具有抑菌、防腐、抗腫瘤等多重功效[12]，在工業(yè)上有廣泛的用途，食品工業(yè)上可用作食品添加劑[13]，是一種新型的綠色溶劑。本文嘗試選用檸檬烯作為提取溶劑采用超聲輔助提取法從木香根莖中提取木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯。為木香的開發(fā)利用提供一定的技術(shù)支持。

1 材料及儀器

木香購于四川攀枝花市，經(jīng)東北林業(yè)大學(xué)楊逢建教授鑒定。木香根莖用高速粉碎機(jī)粉碎，過篩180～250微米篩，置于干燥器中避光保存?zhèn)溆?。對照品木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯購自成都普思生物科技股份有限公司，色譜甲醇和乙腈購自賽莫非世爾科技(中國)有限公司），色譜級磷酸購自天津市富宇精細(xì)化工有限公司，檸檬烯購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。安捷倫Agilent 1260高效液相色譜儀，美國安捷倫公司，JY92-IID超聲波細(xì)胞破碎儀，寧波新芝生物科技股份有限公司。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 高效液相色譜定量測定條件

采用高效液相色譜法分別測定木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯，色譜條件為：安捷倫色譜柱，型號為Agilent 5 TC-C18，填料粒徑5μm，柱長度250 mm，直徑4.6 mm，等度洗脫，流動(dòng)相比例為甲醇-乙腈-0.5%磷酸水溶液（25∶30∶45,v/v/v），洗脫流速1 mL·min?1，進(jìn)樣量10μL，檢測波長225 nm，柱溫30℃，檢測時(shí)長35 min。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線確定

分別配制0.2、0.4、0.6、0.8和1.0 mg·mL?1的木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯的對照品溶液，依次取10μL上述對照品溶液進(jìn)樣，每個(gè)濃度重復(fù)3次。計(jì)算回歸方程。線性擬合得到回歸方程為：

式中：為對照品的濃度（mg/mL），和分別為木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯標(biāo)準(zhǔn)液對應(yīng)的峰面積。

2.3 樣品中木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯的含量測定

稱取木香粉末0.5 g，按比例加入檸檬烯中超聲提取，抽濾得到粗提液。取粗提液2 mL用針式微孔濾器過濾，濾膜孔徑為0.45μm，高效液相色譜儀進(jìn)樣檢測得到木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯的峰面積，帶入回歸方程得到木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯的濃度。兩種目標(biāo)成分得率計(jì)算公式：

式中： 為產(chǎn)物木香烴內(nèi)酯或去氫木香內(nèi)酯的得率（mg·g?1），為粗提液的濃度（mg·mL?1），為粗提液的體積（mL），為加入云木香粉末的質(zhì)量（mg）。

2.4 超聲輔助提取木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯

精確稱取一定量的云木香粉末溶于綠色溶劑檸檬烯中，超聲提取，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，抽濾得到粗提液，0.45μm微孔濾膜過濾，HPLC檢測。其他條件不變的情況下分別改變液料比，超聲功率，空化時(shí)間，緩沖時(shí)間，超聲時(shí)間以得到最佳提取方案。

3 結(jié)果與討論

3.1 液料比的影響

本文選用檸檬烯作為提取溶劑，設(shè)定不同的液料比，分別為10、15、20、25和30 mL·g?1，固定其他參數(shù)，在250 W超聲功率下提取30 min，其空化時(shí)間1.5 s，緩沖時(shí)間2.0 s。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。由圖1可以看出，隨著液料比的逐漸加大，木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯目標(biāo)成分的得率均呈遞增趨勢，當(dāng)液料比超過25 mg·mL?1時(shí)，目標(biāo)產(chǎn)物木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯的得率增加趨勢變緩，過高的液料比是造成溶劑的浪費(fèi)，不利于節(jié)約成本，權(quán)衡利弊，故液料比為25 mL·g?1作為最佳的料液比。

圖1 液料比的影響Fig.1 Effectsof liquid-solid ratio on theyield of costunolideand dehydrocostuslactone

3.2 超聲功率的影響

綠色溶劑檸檬烯作為提取溶劑，設(shè)定空化時(shí)間為1.5 s、緩沖時(shí)間為2.0 s，超聲提取30 min。選用液料比20 mL·g?1，實(shí)驗(yàn)測定不同的超聲功率（150～500 W）下目標(biāo)產(chǎn)物得率。結(jié)果見圖2，可以看出，木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯得率總體均呈先迅速增加（150～350 W），后呈略有下降趨勢（350～500 W）故超聲功率選用350 W。

圖2 超聲功率的影響Fig.2 Effectsof ultrasonic power on theyield of costunolide and dehydrocostuslactone

3.3 超聲時(shí)間的影響

選用檸檬烯作為溶劑，20 mL·g?1的液料比，在250 W功率下考察不同超聲時(shí)間（2、4、6、8、10、20、30、40、50和60 min）對兩個(gè)目標(biāo)產(chǎn)物得率的影響，結(jié)果見圖3?？梢钥闯?，隨著超聲時(shí)間的增加，兩個(gè)目標(biāo)產(chǎn)物得率增大，當(dāng)超聲時(shí)間超過40 min后，兩個(gè)目標(biāo)產(chǎn)物得率增加趨勢變緩，因此選擇超聲時(shí)間40 min即可達(dá)到滿意。

圖3 超聲時(shí)間的影響Fig.3 Effectsof ultrasonic timeon theyield of costunolide and dehydrocostuslactone

3.4 空化時(shí)間和緩沖時(shí)間的影響

在固定250 W超聲功率，30 min超聲時(shí)間，溶劑檸檬烯與云木香原料比20 mL·g?1條件下，考察不同空化時(shí)間和緩沖時(shí)間（均為0.5～3.5 s）對兩個(gè)目標(biāo)成分產(chǎn)物得率的影響。產(chǎn)物得率隨空化時(shí)間變化曲線如圖4所示，0.5 s至1.5 s區(qū)間兩個(gè)目標(biāo)成分產(chǎn)物的得率均有增加的趨勢，1.5 s之后，隨著空化時(shí)間的增加，兩個(gè)目標(biāo)成分產(chǎn)物的得率變化不顯著，最后選擇空化時(shí)間為1.5 s為最佳的空化時(shí)間。

圖4 空化時(shí)間的影響Fig.4 Effectsof cavitation time on theyield of costunolideand dehydrocostuslactone

如圖5所示，其他條件相同時(shí)，顯示了不同緩沖時(shí)間對木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯得率的影響，緩沖時(shí)間曲線顯示在0.5～1.5 s的范圍內(nèi)，木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯兩個(gè)目標(biāo)成分的得率有顯著增加的趨勢，在超過2.0 s之后，隨著緩沖時(shí)間的增加，木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯兩個(gè)目標(biāo)產(chǎn)物的得率均有不同程度的下降，因此選用2.0 s作為最佳的緩沖時(shí)間。

圖5 緩沖時(shí)間的影響Fig.5 Effectsof buffer time on theyield of costunolideand dehydrocostuslactone

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)選用檸檬烯作為提取溶劑，通過單因素實(shí)驗(yàn)得到超聲提取木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯的最佳提取工藝為：液料比為20 mL·g?1，空化時(shí)間為1.5 s，緩沖時(shí)間2.0 s，超聲功率為350 W，提取時(shí)間為40 min，在此工藝下木香烴內(nèi)酯和去氫木香內(nèi)酯的得率分別為0.57 mg·g?1和1.20 mg·g?1。