均勻設(shè)計實驗優(yōu)選白毛夏枯草中總黃酮的提取工藝

2013-09-02 09:09:24涂愛國徐國蓮

衛(wèi)生職業(yè)教育 2013年18期

涂愛國，徐國蓮

（江西中醫(yī)藥高等專科學(xué)校，江西撫州 344000）

現(xiàn)代研究表明，黃酮類化合物有明顯的抗氧化、抗炎、抑菌、抗癌及降血脂等生物活性，已廣泛應(yīng)用于食品和醫(yī)藥行業(yè)[1]。白毛夏枯草為唇形科植物筋骨草屬金瘡小草（Ajuga decumbens T hunb.）的全草，主要分布在秦嶺以南各省區(qū)。白毛夏枯草性味苦寒，民間主要用于止咳化痰、清熱、涼血、消腫、解毒，治療腹瀉、肝炎、疔毒癤腫、外傷出血等[2]。現(xiàn)代藥理研究證明，白毛夏枯草具有保肝利膽、鎮(zhèn)咳、祛痰、平喘等作用[3]，其主要有效成分為黃酮。本實驗采用均勻設(shè)計法安排實驗，優(yōu)選出合理的總黃酮提取工藝，為生產(chǎn)工藝參數(shù)的選擇提供實驗數(shù)據(jù)。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

DK-98-I電子恒溫水浴鍋（天津市泰斯特儀器有限公司），十萬分之一天平（北京賽多利斯天平有限公司），TU-1901雙波長紫外可見分光光度計（北京普析儀器有限公司），JJ200型電子天平（常熟市雙杰測試儀器公司），KQ-100型超聲儀（昆山市超聲波儀器廠）。

1.2 試藥

蘆丁標準品（中國藥品生物制品檢定所）；化學(xué)試劑均為分析純；白毛夏枯草藥材于2008年7月采購自樟樹藥材市場，經(jīng)江西中醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校李秀英副教授鑒定為唇形科植物筋骨草屬金瘡小草（Ajuga decumbens T hunb.）。

2 方法與結(jié)果

2.1 白毛夏枯草總黃酮含量的測定

2.1.1 供試品溶液的制備精確稱取過40目篩的白毛夏枯草藥材3份，每份10g，加100mL乙醇，采用熱回流法提取。每份平行提取兩次，過濾，合并濾液并定容至250mL容量瓶中，即得供試品溶液。

2.1.2 對照品溶液的制備精確稱取在110℃干燥至恒重的蘆丁對照品12mg，置于50mL容量瓶中，加適量甲醇使其溶解后，加甲醇至刻度，搖勻，精確吸取20mL置于50mL容量瓶中，加水至刻度，搖勻，即得對照品溶液。

2.1.3 測定波長的選擇精確吸取對照品溶液3mL和供試品溶液0.2mL分別置于25mL刻度試管中，各加水至6mL，加5%亞硝酸鈉溶液1mL，搖勻，放置6分鐘，加10%硝酸鋁溶液1mL，搖勻，放置6分鐘，加氫氧化鈉溶液10mL，加水至刻度，搖勻，放置15分鐘，以相應(yīng)試劑為空白溶液，分別在400～700nm波長范圍內(nèi)進行掃描。結(jié)果：對照品和供試品溶液在510nm處有最大吸收，且光譜形狀極為相似，形成的絡(luò)合物在常溫下穩(wěn)定性好，滿足分光光度法測定的基本要求。因此，選定510nm作為測定波長。

2.1.4 標準曲線的繪制精密量取對照品溶液1mL、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL，分別置于25mL刻度試管中，各加水至6mL，加5%亞硝酸鈉溶液1mL，搖勻，放置6分鐘，加10%硝酸鋁溶液1mL，搖勻，放置6分鐘，加氫氧化鈉溶液10mL，加水至刻度，搖勻，放置15分鐘，以相應(yīng)試劑為空白溶液，以紫外-可見分光光度法在510nm的波長處測定吸光度，以吸光度為縱坐標，濃度為橫坐標繪制標準曲線。得到回歸方程為：A=11.48C+0.053，R=0.998，對照品蘆丁的濃度在0.0052～0.0386mg/mL范圍內(nèi)與吸光度呈良好線性關(guān)系。

2.1.5 精密度實驗精密量取同一供試品溶液0.5mL，按2.1.3項操作，平行測定5次，相對標準偏差（RSD）為1.1%，表明該方法精密度良好。

2.1.6 重復(fù)性實驗取同一供試品溶液5份，每份精密量取0.5mL，按2.1.3項操作，測定，RSD為1.5%，表明該方法重現(xiàn)性良好。

2.1.7 穩(wěn)定性實驗在室溫條件下，精密吸取同一供試品溶液，在0小時、2小時、4小時、6小時、8小時內(nèi)分別測定A值，分別為0.589、0.599、0.594、0.596、0.590，計算其 RSD為 0.3%，說明供試品溶液在8小時內(nèi)穩(wěn)定。

2.1.8 回收率實驗精密吸取已知總黃酮含量的同一供試品溶液0.5mL，取5份，分別精密加入對照品溶液適量，按2.1.3項操作測定吸光度，得出總黃酮含量，計算出加樣回收率。結(jié)果，平均回收率為94.2%，RSD為1.6%，表明該法回收率良好。

2.2 均勻設(shè)計實驗

均勻設(shè)計法由方開泰研究員和數(shù)學(xué)家王元在1978年共同提出，它是將數(shù)學(xué)論和多元統(tǒng)計相結(jié)合的一種新穎的實驗方法，其核心思想是用確定性方法尋找空間中均勻分布的點集來代替Monte carlo中的隨機數(shù)，它通過提高實驗點“均勻分散”的程度，使實驗點具有更好的代表性及能用較少的實驗獲得較多的信息。

2.2.1 因素水平及指標的確定采用乙醇回流提取白毛夏枯草總黃酮，主要影響因素為乙醇濃度（%）、料液比、提取時間（h）3個因素，故以此三因素為參考水平，共設(shè)9個水平進行均勻設(shè)計實驗，優(yōu)選最佳提取條件。用U9（93）均勻設(shè)計表安排實驗，以總黃酮含量為評價指標。因素水平見表1。

2.2.2 實驗安排及結(jié)果按2.1.1項方法制備供試品溶液，分別精密吸取1～9號各0.5mL，按2.1.3項操作。測定其在510nm處吸光度A。由回歸方程計算出總黃酮含量，并進行方差分析。均勻設(shè)計實驗安排及結(jié)果見表2，方差分析結(jié)果見表3。

將表3數(shù)據(jù)輸入計算機，通過王玉方“均勻設(shè)計”3.00軟件進行數(shù)據(jù)處理，采用逐步回歸（后退法）進行多元線性回歸處理，得多個多元回歸方程，最后優(yōu)選確定回歸方程為Y=-0.924+0.0267A+0.0527B+0.0941C。由表 3可知，F(xiàn)=10.86，P<0.05，回歸方程在α=0.05水平上有顯著意義，通過計算方程中各項對回歸的貢獻:C>B>A。依據(jù)回歸方程和實際經(jīng)驗，選擇白毛夏枯草中總黃酮的提取工藝為料液比1∶25，乙醇濃度80%，提取時間兩小時，總黃酮含量預(yù)期值為4.86%。

2.2.3 驗證實驗根據(jù)優(yōu)化工藝進行總黃酮的提取，制備3批樣品，測定其中總黃酮含量，見表4。得平均值Y=4.69%，與理論推測值相近，在其范圍區(qū)間內(nèi)。

3 討論

均勻設(shè)計法在條件范圍變化大而需要進行多水平實驗的情況下，可極大地減少實驗的次數(shù)，它只需要與因素水平數(shù)相等次數(shù)的q次實驗即可獲得正交設(shè)計的至少做q2次實驗所能獲得的實驗結(jié)果。均勻設(shè)計只考慮實驗點在實驗范圍內(nèi)充分“均勻散點”，而不考慮“整齊可比”，因此實驗的結(jié)果沒有正交實驗結(jié)果的整齊可比性，其實驗結(jié)果的處理多采用回歸分析方法。均勻設(shè)計實驗不僅能找到最優(yōu)的實驗條件組合，還能建立可定量描述指標和因素間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型[4]。

通過均勻設(shè)計實驗結(jié)果分析，確定提取次數(shù)為影響白毛夏枯草總黃酮提取率的主要因素，影響顯著;而溶劑用量和乙醇濃度對白毛夏枯草總黃酮提取率的影響很小，不顯著。最后確定最佳提取工藝為料液比1∶25，乙醇濃度80%，提取時間2小時。均勻設(shè)計實驗驗證結(jié)果與預(yù)測結(jié)果基本接近，表明該提取工藝穩(wěn)定、可行。