雙水相萃取法分離梔子藏紅花素

劉鳳英 ， 鄧愛華 ，陳 婕 ，王 云 ，劉亞菲

（1. 湖南文理學(xué)院 地理科學(xué)與旅游學(xué)院，湖南 常德 415000；2. 湖南文理學(xué)院 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南 常德 415000）

藏紅花素是珍稀名貴藥材藏紅花的主要藥效成分，具有治療糖尿病、抗癌抗腫瘤和心血管疾病等作用[1-2]。藏紅花產(chǎn)量少，而梔子作為藏紅花素的提取原料成了人們研究的熱點(diǎn)。藏紅花素的提取方法主要有水提法和有機(jī)溶劑萃取法，然后通過大孔樹脂法精制，該方法存在提取效率低的問題[3]。雙水相萃取法依據(jù)物質(zhì)在兩相間的選擇性分配，兼具萃取和雜的作用，廣泛用于萃取黃酮類和多酚類等[4]。探索乙醇 - 硫酸銨雙水相體系萃取梔子中藏紅花素的工藝參數(shù)，為梔子綜合利用提供了技術(shù)參考。

1 材料與儀器

1.1 材料與試劑

梔子，澧縣扶農(nóng)中藥材農(nóng)民專業(yè)合作社提供；藏紅花素 -Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)品 （HPLC≥98%，批號(hào)2 01910 14）， 北京康普有限公司提供；乙醇、硫酸銨、鹽酸、氫氧化鈉、氯化鈉，均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

KQ5200E 型超聲波清洗器，昆山市超聲波儀器有限公司產(chǎn)品；HJ-6 型磁力加熱攪拌器，金壇石城東新瑞儀器廠產(chǎn)品；EL104 型電子天平，梅特勒 -托利多儀器 （上海） 有限公司產(chǎn)品；Agress1100 型高效液相色譜儀，大連依利特分析儀器有限公司產(chǎn)品。

2 試驗(yàn)方法

2.1 藏紅花素標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

配制 200 mg/L 的藏紅花素母液，分別取母液2.50，3.75，5.00，5.25，6.50 mL 置于 25 mL 的容量瓶中，加入 60%的乙醇溶液定容，配成 20，30，40，50，60 mg/L 的藏紅花素溶液。高效液相色譜法測試條件為 ODS2 色譜柱 （4.6 mm×200 mm，5 μm）；流動(dòng)相為甲醇∶水 （1∶1），檢測波長 440 nm，流速1 mL/min，柱溫 30 ℃，進(jìn)樣量 20 μL。以藏紅花素的質(zhì)量濃度 （mg/L） 為自變量，峰面積為因變量繪制回歸 曲 線 ， 得 到 藏 紅 花 素 的 標(biāo) 準(zhǔn) 線 為 ：Y=106.24X+789.74，R2=0.995。

2.2 梔子果粗提物的制備

準(zhǔn)確稱取 10.0 g 已脫脂粉碎的梔子果粉末，以1∶10 （g∶mL） 的料液比加入 60%乙醇，50 ℃下超聲 15 min，抽濾，以轉(zhuǎn)速 7 000 r/min 離心 15 min 去除沉淀，溶液凍干后用于雙水相萃取。

2.3 單因素試驗(yàn)

按照試驗(yàn)設(shè)定配比依次加入無水乙醇、硫酸銨、粗提物、蒸餾水于燒杯中，充分振蕩溶解，調(diào)節(jié)體系 pH 值，轉(zhuǎn)入分液漏斗中，靜置達(dá)到相分離，藏紅花素富集于上相，測定相比R和藏紅花素的含量，計(jì)算分配系數(shù)K、萃取率Y。設(shè)置中間條件為乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù) 23%，硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù) 24% ，料液比 5%，pH 值 7.0，NaCl 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0%，萃取時(shí)間 10 min，萃取溫度 20 ℃，固定其他 6 個(gè)，單因素試驗(yàn)考查其中一個(gè)變量對藏紅花素萃取率的影響。

2.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)結(jié)果分別采用 Excel 和 Design Expert 8.0 進(jìn)行分析，所有試驗(yàn)均重復(fù) 3 次，取平均值。

3 結(jié)果與分析

3.1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對梔子藏紅花素萃取率的影響

乙醇體積分?jǐn)?shù)對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響見圖 1。

圖1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響

由圖 1 可知，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，藏紅花素萃取率和分配系數(shù)呈現(xiàn)先增加再減少趨勢。乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，增加體系分相能力的作用[5]，上相吸引水分子能力增加，相比減小，上相乙醇體積分?jǐn)?shù)增加使得藏紅花素在上相的溶解度增大，使得分配系數(shù)增大，從而萃取率達(dá)到最大；但乙醇體積分?jǐn)?shù)過大，乙醇對水分子的吸引能力進(jìn)一步增加，使得下相硫酸銨過飽和析出，體系對藏紅花素的萃取效果降低，25%較為合適。

3.2 硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)對梔子藏紅花素萃取率的影響

硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響見圖 2。

圖2 硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響

由圖 2 可知，萃取率和分配系數(shù)隨著硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加先增加后減少，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 24%時(shí)獲得最大值。這是由于隨著硫酸銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，下相中吸引水分子能力增強(qiáng)，使得下相與上相的相比增大，體系的分相能力也會(huì)增加[6]；大于 24%時(shí)，下相中硫酸銨會(huì)過飽和析出，導(dǎo)致萃取率略有下降，與文獻(xiàn)報(bào)道的一致。硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 24%較 為 合 適，該 條 件 下 分 配 系 數(shù) 為 7.89， 萃 取 率 為92.8%。

3.3 料液比對梔子藏紅花素萃取率的影響

料液比對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響見圖 3。

圖3 料液比對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響

由圖 3 可知，隨著料液比的增大，萃取率和分配系數(shù)減少，與郝紅英等人[7]試驗(yàn)結(jié)果一致。料液比在 4%～9%時(shí)，萃取率和分配系數(shù)出現(xiàn)一個(gè)平衡值，選取料液比為 9%較為適宜。

3.4 pH 值對梔子藏紅花素萃取率的影響

pH 值對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響見圖 4。

圖4 pH 值對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響

由圖 4 可知，隨著 pH 值的增大，萃取率和分配系 數(shù) 先 增 加 后 減 少 ， 萃 取 率 在 pH 值 8 時(shí) 達(dá) 到91.66%，參考張喜峰等人[8]對葡萄籽總黃酮的研究，推測 pH 的改變可能會(huì)同時(shí)改變藏紅花素的電荷性質(zhì)和分子狀態(tài)，選取 pH 值為 8 較為合適。

3.5 氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對梔子藏紅花素萃取率的影響

氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響見圖 5。

圖 5 氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響

由圖 5 可知，隨著氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，萃取率和分配系數(shù)均先增加后減少。Na+和 Cl-的加入，能使兩相的電位差和相比發(fā)生改變，增加藏紅花素在上相的含量，但體系中離子的濃度增加到一定值后，會(huì)使極性增加，根據(jù)相似相溶的原理，藏紅花素的反而會(huì)下降，選取氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.5%較為合適。

3.6 水浴時(shí)間對梔子藏紅花素的影響

水浴時(shí)間對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響見圖 6。

由圖 6 可知，隨著水浴時(shí)間的增加，萃取率和分配系數(shù)先減少后增加；水浴時(shí)間 45 min 時(shí)，萃取率達(dá)到 94.9%，選取水浴時(shí)間為 45 min 較為合適。

圖 6 水浴時(shí)間對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響

3.7 水浴溫度對梔子藏紅花素的影響

水浴溫度對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響見圖 7。

圖 7 水浴溫度對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響

由圖 7 可知，隨著水浴溫度的增加，萃取率和分配系數(shù)先減少后增加再減少，在水浴溫度為 50 ℃時(shí)，萃取率達(dá)到最大值 94.08%。當(dāng)水浴溫度為 20 ℃時(shí)，萃取率也達(dá)到了 92.73%，兩者相差不大，選擇水浴溫度為 20 ℃作為最佳試驗(yàn)條件。

4 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)考查了各因素對梔子藏紅花素萃取率及分配系數(shù)的影響規(guī)律，在硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 23%，乙醇體積分?jǐn)?shù)為 25%，NaCl 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，pH 值為 8，料液比為 9%，水浴時(shí)間為 45 min，水 浴 溫 度 為 20 ℃ 下 ， 藏 紅 花 素 的 萃 取 率 高 達(dá)95.44%。為梔子藏紅花素的萃取提供了新思路，提高了梔子的附加值，為梔子的深度開發(fā)提供了技術(shù)指導(dǎo)。