唐曉光 陳曉北 李天柱 唐紅梅
摘要:目的:采用響應(yīng)面法優(yōu)化蒙藥赤瓟子提取工藝,為其進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和利用奠定工藝基礎(chǔ).方法:采用回流提取法,以單因素試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ),選取液料比、乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取溫度、提取時(shí)間為自變量,赤瓟子提取率為響應(yīng)值,依據(jù)Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),采用響應(yīng)面法優(yōu)化蒙藥赤瓟子提取工藝.結(jié)果:赤瓟子最佳提取工藝條件為提取溫度80℃,乙醇體積分?jǐn)?shù)68%,液料比15:1ml/g,提取時(shí)間60min,提取率高達(dá)37.26%.結(jié)論:采用響應(yīng)面法優(yōu)化蒙藥赤瓟子提取工藝切實(shí)可行,穩(wěn)定性較好.
關(guān)鍵詞:赤瓟子;響應(yīng)面法;提取工藝
中圖分類號(hào):TQ460.6;R282.71? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? 文章編號(hào):1673-260X(2019)09-0033-04
赤瓟子(Thladiantha dubia Bunge)為葫蘆科植物,干燥果實(shí)入藥,蒙藥名敖魯毛斯,又名赤雹、赤瓟、赤包子等.味酸,苦,性平,具有理氣、降逆、利濕、活血、化瘀祛痰等功效[1],其主要化學(xué)成分有黃酮類、三萜類、多糖類、揮發(fā)油類、糖苷類和有機(jī)酸等[2-6].藥理學(xué)研究表明,赤瓟子具有抗腫瘤、解熱鎮(zhèn)痛、抗炎、抗菌、免疫調(diào)節(jié)等多方面的藥理活性[7-11].根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研,赤瓟子的研究主要集中在藥理作用、少量已知成分的含量測(cè)定等方面,關(guān)于尚未有提取工藝的研究報(bào)道.本實(shí)驗(yàn)采用回流提取法,在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,選取液料比、乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取溫度、提取時(shí)間為自變量,赤瓟子提取率為響應(yīng)值,采用響應(yīng)面法優(yōu)化蒙藥赤瓟子提取工藝,提高其有效成分提取率與利用率,為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)、利用蒙藥赤瓟子奠定工藝基礎(chǔ).
1 儀器與材料
1.1 儀器
恒溫水浴鍋(HH-1,江蘇金壇市億通電子有限公司);旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(RE-2000B,上海亞榮生化儀器廠);循環(huán)水式多用真空泵(SHE-III,臨海市譚式真空設(shè)備有限公司);分析電子天平(FA2104,上海良平儀器儀表有限公司);電子天平(ME1002/02,梅特勒-托利多儀器有限公司);數(shù)控超聲波清洗器( KQ-100DB,昆山超聲儀器有限公司).
1.2 材料
實(shí)驗(yàn)用蒙藥赤瓟子購(gòu)自河北安國(guó)(產(chǎn)品批號(hào):1707010575,河北聯(lián)康藥業(yè)有限公司生產(chǎn)),經(jīng)赤峰學(xué)院醫(yī)學(xué)院藥用植物與生藥學(xué)教研室鹿萍副教授鑒定為葫蘆科植物赤瓟(Thladiantha dubia.)的干燥果實(shí),95%乙醇(產(chǎn)品批號(hào):2018315,分析純,天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司).
2 實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果
2.1 實(shí)驗(yàn)方法
2.1.1 原料藥預(yù)處理 將赤瓟子粉碎后過(guò)60目篩,粗粉置于50℃的烘箱內(nèi)干燥至恒重,備用.
2.1.2 赤瓟子的提取 精密稱量赤瓟子粗粉10g,用不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇,按一定的液料比、提取時(shí)間、提取溫度加熱回流提取2次,合并提取液后趁熱抽濾去除藥材殘?jiān)?,抽濾液使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓蒸餾,濃縮液轉(zhuǎn)移至精密稱重的10ml圓底燒瓶?jī)?nèi),減壓蒸餾至恒重,冷卻后精密稱重,可得浸膏重量,然后計(jì)算赤瓟子提取率,計(jì)算方法如下:
提取率=(浸高重量/10g)×100%
2.2 單因素試驗(yàn)
2.2.1 提取溫度對(duì)赤瓟子提取率的影響
精確稱量干燥赤瓟子粗粉10g,按液料比15∶1ml/g,加入150ml體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇,在50℃、60℃、70℃、80℃、90℃的條件下,回流提取2次,每次1h,平行實(shí)驗(yàn)重復(fù)2次,計(jì)算平均提取率,實(shí)驗(yàn)方法及提取率計(jì)算方法參照2.1.2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1.
由圖1可知,在提取時(shí)間、液料比、乙醇體積分?jǐn)?shù)一定的情況下,隨著提取溫度的升高,赤瓟子提取率增加,在80℃時(shí)提取率最高,溫度高于80℃時(shí)赤瓟子提取率呈下降趨勢(shì).造成這一現(xiàn)象的原因可能是提取溫度高于80℃,赤瓟子中揮發(fā)油類等成分損失過(guò)多,導(dǎo)致提取率下降.
2.2.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)赤瓟子提取率的影響
精確稱量干燥赤瓟子粗粉10g,按液料比為15∶1ml/g選取乙醇體積分?jǐn)?shù)50%、60%、70%、80%、90% 5個(gè)濃度,在80℃的條件下提取2次,每次1h,平行實(shí)驗(yàn)重復(fù)2次,計(jì)算平均提取率,實(shí)驗(yàn)方法及提取率計(jì)算方法參照2.1.2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2.
由圖2可知,在液料比、提取時(shí)間、提取溫度一定的情況下,隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大,赤瓟子提取率呈上升趨勢(shì),70%時(shí)赤瓟子提取率達(dá)到最高點(diǎn),乙醇體積分?jǐn)?shù)高于70%,赤瓟子提取率逐漸降低.造成這一現(xiàn)象的原因可能與赤瓟子化學(xué)成分的溶解性有關(guān).
2.2.3 提取時(shí)間對(duì)赤瓟子提取率的影響
精確稱量干燥赤瓟子粗粉10g,按液料比15∶1ml/g,加入150ml 70%的乙醇,選取30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min 7個(gè)提取時(shí)間,在80℃的條件下提取2次,平行實(shí)驗(yàn)重復(fù)2次,計(jì)算平均提取率,實(shí)驗(yàn)方法及提取率計(jì)算方法參照2.1.2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3.
由圖3可知,在液料比、乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取溫度一定的情況下,提取時(shí)間在30min~60min內(nèi),赤瓟子提取率與提取時(shí)間呈正相關(guān),提取時(shí)間多于60min,赤瓟子提取率反而下降趨勢(shì),可能是藥材中某些化學(xué)成分不穩(wěn)定或者揮發(fā)油損失過(guò)多導(dǎo)致提取率下降.
2.2.4 液料比對(duì)赤瓟子提取率的影響
精確稱量干燥赤瓟子粗粉10g,選取液料比8∶1ml/g、10∶1ml/g、15∶1 ml/g、20∶1 ml/g、25∶1 ml/g、30∶1 ml/g 6個(gè)因素,加一定體積的70%乙醇,在80℃的條件下提取2次,每次1h,平行實(shí)驗(yàn)重復(fù)2次,計(jì)算平均提取率,實(shí)驗(yàn)方法及提取率計(jì)算方法參照2.1.2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4.
由圖4可知,在提取時(shí)間、提取溫度、乙醇體積分?jǐn)?shù)一定的情況下,液料比在8∶1ml/g~15∶1ml/g之間時(shí),赤瓟子提取率隨著液料比的增加而增加,15∶1ml/g時(shí)赤瓟子提取率達(dá)到峰值,之后赤瓟子提取率呈下降趨勢(shì).
3 響應(yīng)面法優(yōu)化赤瓟子提取工藝
3.1 根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果,設(shè)計(jì)4因素3水平響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)方案,優(yōu)化赤瓟子的提取工藝.采用響應(yīng)面法設(shè)計(jì)的因素和水平見(jiàn)表1,其試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表2.
3.2 模型的建立和方差分析 采用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,可得赤瓟子提取率(R1)關(guān)于4因素的回歸方程:R1=38.38-0.20A-2.81B-0.32C+0.12D-1.23AB+1.26AC +0.12AD+1.15BC-1.79BD+1.93CD-1.42A2-6.43 B2-4.63C2-7.00D2.方差分析結(jié)果(見(jiàn)表3)表明回歸模型(P<0.0001)極顯著.失擬項(xiàng)P=0.1818(P>0.01)不顯著,表明實(shí)驗(yàn)操作相對(duì)準(zhǔn)確,R2=0.9179,表明模型擬合程度良好,可用該模型進(jìn)行蒙藥赤瓟子提取率的預(yù)測(cè).由F值可知,乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)赤瓟子的提取率有顯著性影響,影響程度:乙醇體積分?jǐn)?shù)>液料比>提取溫度>提取時(shí)間.乙醇體積分?jǐn)?shù)的二次項(xiàng)B2、液料比的二次項(xiàng)C2和提取時(shí)間的二次項(xiàng)D2對(duì)赤瓟子的提取率有極限顯著性的影響(P<0.0001).
3.3 響應(yīng)面分析 由回歸方程建模繪制赤瓟子提取率的響應(yīng)曲面,根據(jù)響應(yīng)面可以直觀地觀察兩兩因素交互作用對(duì)赤瓟子提取率響應(yīng)值的影響,其響應(yīng)面3D圖如圖5,以此來(lái)優(yōu)化赤瓟子最佳提取工藝條件.
3.4 最佳提取工藝及驗(yàn)證性試驗(yàn) 根據(jù)Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì),采用響應(yīng)面法確定蒙藥赤瓟子最佳提取工藝條件為:提取溫度80.07℃,乙醇體積分?jǐn)?shù)67.71%,液料比14.73ml/g,提取時(shí)間60.31min,提取率為38.71%,鑒于實(shí)驗(yàn)的可操作性,將最佳提取工藝條件校正為:提取溫度80℃,乙醇體積分?jǐn)?shù)68%,液料比15:1ml/g,提取時(shí)間60min,為驗(yàn)證軟件預(yù)測(cè)的可靠性,依據(jù)最佳提取工藝條件平行提取試驗(yàn)3次,試驗(yàn)結(jié)果平均提取率為37.26%,與預(yù)測(cè)值相差1.45%,誤差較小,表明校正試驗(yàn)條件穩(wěn)定可靠.
4 討論
確定天然藥物最優(yōu)提取工藝的常用方法是正交試驗(yàn)法或均勻試驗(yàn)法,上述方法均為線性模型,具有操作簡(jiǎn)便、試驗(yàn)次數(shù)少、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn),但由于模型精度不高,導(dǎo)致預(yù)測(cè)性誤差較大.采用響應(yīng)面法優(yōu)化赤瓟子提取工藝,不僅具有建模準(zhǔn)確,信息全面且直觀等優(yōu)點(diǎn),而且還可以通過(guò)曲面分析兩兩交互因素對(duì)提取率的顯著性.因此本實(shí)驗(yàn)采用了響應(yīng)面法建模預(yù)測(cè)赤瓟子的最優(yōu)提取工藝,且模型準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可行.
課題組在前期預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí),采用正交試驗(yàn)法優(yōu)化赤瓟子最佳提取工藝,而驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果誤差較大,進(jìn)而選擇響應(yīng)面法再次確定提取工藝條件,通過(guò)對(duì)比不同方法、不同模型提取工藝的差別發(fā)現(xiàn)響應(yīng)面法更加科學(xué)、合理,適用于天然藥物提取工藝的優(yōu)化.
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赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版2019年9期