甘草活性成分低共熔溶剂提取工艺的研究_刘小琳.pdf

2022 年第 12 期文章编号：1671-9646（2022）12b-0031-04第 12 期（总第 566 期）农产品加工No.122022 年 12 月Farm Products ProcessingDec.摘要：以甘草为材料，采用超声辅助低共熔溶剂（氯化胆碱-乙二醇）提取甘草活性成分总黄酮和甘草苷，响应面法优化总黄酮和甘草苷的提取。结果表明，超声功率 200 W，低共熔溶剂含水率 41.7%，料液比 152.4（gmL），超声温度 62.5，超声时间 40 min 的条件下得到总黄酮和甘草苷的提取量最高，依次为 26.832 mg/g，10.727 mg/g，与预测值接近。研究结果有助于实现甘草资源的综合高效利用。关键词：甘草；低共熔溶剂；总黄酮；甘草苷；超声波中图分类号：R284.2文献标志码：Adoi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2022.12.038Study on Extraction of Active Components from Glycyrrhiza uralensis byDeep Eutectic SolventLIU Xiaolin，CHEN Shasha，HUANG Yaoyan（College of Life Sciences and Chemistry，Minnan Science and Technology University，Quanzhou，Fujian 362332，China）Abstract：In this study，Glycyrrhiza uralensis was used as material to extract total flavonoids and glycyrrhizin by ultrasonicassisted deep eutectic solvent（choline chloride-ethylene glycol）.The determination method of response was developed to op-timize the extraction method of total flavonoids and glycyrrhizin.The results showed that under the conditions of ultrasonic pow-er 200 W，deep eutectic solvent moisture content 41.7%，solid-liquid ratio 152.4（gmL），ultrasonic temperature 62.5 and ultrasonic time 40 min，the extraction amount of total flavonoids and glycyrrhizin was the highest，which were 26.832 mg/gand 10.727 mg/g respectively，which was close to the predicted value.The results of this study are helpful to realize the com-prehensive and efficient utilization of licorice resources.Key words：Glycyrrhiza uralensis；deep eutectic solvent；total flavonoids；glycyrrhizin；ultrasonic甘草活性成分低共熔溶剂提取工艺的研究刘小琳，陈莎莎，黄瑶雁（闽南科技学院 生命科学与化学学院，福建 泉州362332）收稿日期：2022-06-29基金项目：福建省中青年教师教育科研项目（JAT200976）；闽南科技学院教改项目（MKJG-2021-012）。作者简介：刘小琳（1987），女，硕士，讲师，研究方向为天然产物研究、微生物学。甘草为豆科甘草属多年生草本植物的干燥根或根茎1，为我国传统中药材。甘草含有多种生物活性成分，其中黄酮类化合物具有抑菌、抗炎，抗氧化等作用2。而甘草苷是甘草中一种重要的黄酮类化合物，可增加免疫、抗抑郁、抗糖尿病、保护神经等。有研究发现，甘草总黄酮通过改变小鼠肠道菌群和粪便代谢，减轻伊立替康诱导的结肠炎，具有作为化疗佐剂的潜力。甘草总黄酮可通过减轻炎症反应、提高抗氧化活性酶活性等途径来实现小鼠肝组织的修复，减轻肝损伤3。甘草苷对 UVB 诱导的大鼠皮肤损伤具有保护作用，可作为预防 UVB 损伤的有效药物4。甘草黄酮类活性成分常通过有机溶剂、超声波、微波等方法提取5。与上述方法相比，低共熔溶剂（DES）具有低成本、反应快、易合成、可降解、低毒性或非毒性等特点6。通过氢键结合的机化合物和离子型化合物可以形成 DES7。采用 DES 提取在天然活性成分的提取中应用广泛8。研究中的甘草总黄酮和甘草苷活性成分采用超声法，并结合氯化胆碱和乙二醇组成的 DES 同步提取；采用响应面法优化获得最佳提取工艺，以期探索甘草资源的高效利用。1材料与方法1.1材料与试剂甘草，购自泉州药店；芦丁标准品，Aladdin（上海）有限公司提供；氯化胆碱，Macklin（上海）有限公司提供；乙腈，国药集团化学试剂有限公司提供；乙二醇、亚硝酸钠、九水合硝酸铝、氢氧化钠、无水乙醇、醋酸铵，西陇化工股份有限公司提供。1.2仪器与设备V-1800PC 型紫外可见分光光度计，上海美谱达仪表公司产品；Agilent 1260 型高效液相色谱仪，C18反相色谱柱（20RBAX SB-C18，4.6 mm150 mm，50 m），德国安捷伦科技有限公司产品；KQ5200E 型超声波清洗器，昆山市超声仪器设备有限公司产品；农产品加工2022 年第 12 期TDL-40B 型离心机，上海安亭科学仪器设备厂产品。1.3试验方法1.3.1DES 的制备根据已有文献报道9-10及前期试验结果，选取以氯化胆碱作为氢键受体，乙二醇作为氢键供体，按照 14 的比例混合，加入一定体积的水，于 80 水浴条件下加热搅拌至完全溶解，形成均匀液体。1.3.2原料预处理取一定量甘草，于 60 下恒温烘干至质量不变，粉碎过筛（40 目），得到甘草粉末，避光冷藏（8 ）备用。1.3.3提取工艺取一定量甘草粉末，加入一定含水率的 DES 混合均匀，于超声功率 200 W，恒温条件下水浴浸提，再将混合液离心，取上清液，即甘草提取液。1.3.4总黄酮含量的测定总黄酮含量采用 NaNO2-Al（NO3）3比色法11测定。根据标准曲线（芦丁）计算甘草黄酮类物质提取量。其中，拟合的回归方程为 Y=14.057X-0.016 5，R2=0.999 4。其公式为：W1=C1Vnm.式中：W1总黄酮提取量，mg/g；V提取液体积，mL；C1溶液质量浓度，mg/mL；n稀释倍数；m粉末质量，g。1.3.5甘草苷含量的测定色谱条件：在靳雪飞等人12的方法上进行条件改动，选用 C18反相色谱柱（4.6 mm150 mm，50 m）；流动相：乙腈（A）0.03 mmol/L，醋酸铵（B）；梯度洗脱（06.0 min，18%24%A，82%76%B；6.012.0 min，24%35%A，76%65%B；12.020.0 min，35%70%A，65%30%B），体积流量 1.0 mL/min，柱温 28，检测波长 327 m（05 min），进样量20 L。测定方法配制 0.02 mg/mL 的甘草苷标准品溶液，依次取 0，0.25，0.50，0.75，1.00，1.25 mL 标准品溶液于容量瓶定容至 25 mL，取 20 L 进样检测。以标准品溶液甘草苷质量浓度（X，g/L）为横坐标，色谱峰面积（Y）为纵坐标，绘制标准曲线。拟合的回归方程为 Y=14 451X+134.78，R2=0.999 3。对照甘草苷标准曲线得出提取液中甘草苷量，计算出甘草提取液中甘草苷的提取量。其公式为：W2=C2Vm.式中：W2甘草苷提取量，mg/g；C2高效液相测定的提取液甘草苷质量浓度，g/L；V提取液体积，mL；m甘草粉末质量，g。1.3.6优化试验在前期已完成的单因素试验基础上，设计响应面，选取 4 个自变量依次是 DESs 含水率（A）、料液比（B）、超声温度（C）、超声时间（D），选取 2 个响应值依次是甘草总黄酮提取量、甘草苷提取量。试验因素与水平设计见表 1。1.3.7数据处理响应面试验设计分析使用 Design Expert 11.0 软件。其中，“*”表示差异显著 p0.05，“*”表示差异极显著 p0.05，说明该模型具有较高的拟合度，选择总黄酮提取量与各因素之间关系科学合理；该模型方程 pDESs 含水率 料液比 超声时间。2.3甘草苷提取量回归模型方差分析依据 2.1 试验结果，建立关于 4 个影响因素 A，B，C，D 与甘草苷提取量（Y2）之间的多元二次回归模型，得到方程如下：Y2=10.69+0.365 7A+0.178 7B+0.283 9C-0.062 3D+0.195 5AB-0.006 5AC+0.147 5AD-0.014 0BC+0.064 5BD-0.002 3CD-1.30A2-0.526 2B2-0.969 8C2-0.647 3D2.甘草苷提取量回归方程的 R2=0.976 0，说明有97.60%的响应面值符合此模型，试验因素影响较大，相关性高；R2adj为 0.951 9，说明有 95.19%的试验数据变化可用此模型作参考；精密度值为 22.60，说明方程有较好的拟合效果；变异系数为 1.94%，说明此方程具有较高的合理性。响应面试验回归模型方差分析见表 4。失拟项 p=0.892 10.05，说明该模型具有较高的拟合度，选择甘草苷提取量与各因素之间关系科学合理；该模型方程 p 超声温度 料液比 超声时间。2.4最佳组合工艺的确定及验证综合分析回归方程及三维响应面图，得出甘草总黄酮和甘草苷的最优提取工艺条件为 DESs 含水率 41.677%，料液比 152.44（gmL），超声温度62.376，超声时间 39.953 min。为了方便验证模型的有效性，取 DESs 含水率 41.7%，料液比 152.4（gmL），超声温度 62.5，超声时间 40 min。在超声功率 200 W 条件下得到总黄酮和甘草苷提取量依次为 26.83 mg/g 和 10.73 mg/g，与响应面模型预测值 26.912 mg/g 和 10.746 mg/g 非常接近，说明该回归方程可行。3结论研究表明，李志英等人13采用超声辅助双水相系统提取甘草总黄酮，提取量为 1.96%；何自强等人14采用超声辅助碱性乙醇浸提法提取甘草总黄酮，提取量为 2.1%。试验采用超声辅助低共熔溶剂（氯化胆碱-乙二醇）提取甘草活性成分总黄酮和甘草苷，在超声功率 200 W，低共熔溶剂含水率 41.7%，料液比 152.4（gmL），超声温度 62.5，超声时间表 3响应面试验回归模型方差分析方差来源平方和F 值p 值显著性自由度均方模型ABCDABACADBCBDCDA2B2C2D293.180 010.710 06.380 017.970 00.187 01.050 00.242 10.038 60.488 61.150 00.118 338.420 09.900 023.590 06.130 014.280 022.990 013.680 038.560 00.401 22.250 00.519 30.082 81.050 02.470 00.253 982.410 021.240 050.600 013.150 00.000 10.000 30.002 40.000 10.536 70.155 90.483 00.777 70.323 30.138 50.622 20.000 10.000 40.