用四川紫草提取紫草素的工艺优化研究

基金项目:四川省教育厅自然科学科研基金项目(No .07ZC042);

四川职业技术学院科研基金(No .2008Z03)

作者简介:朱 斌(1957-),男(汉族),四川资阳人,现任四川职业技术学院副教授,硕士学位,主要从事天然产物的提取分离工作.

用四川紫草提取紫草素的工艺优化研究

朱 斌,陈晓光,徐友辉

(四川职业技术学院,四川遂宁 629000)

摘要:目的以四川紫草为原料,研究紫草素的提取工艺。方法采用正交实验,考察提取温度、

提取时间、提取的料液比(95%乙醇/四川紫草,m l/g)、提取次数4因素对砂紫草素提取效果的影响。结果影响紫草素提取效果的因素次序是:

提取时间>提取温度~提取次数>提取的料液比。结论提取紫草素的最优工艺条件:温度50e ;时间3h ;料液比为:7m l 95%乙醇/g 四川紫草;提取次数为3次。

关键词:四川紫草; 紫草素; 提取工艺中图分类号:R284.2 文献标识码:B 文章编号:1008-0805(2010)03-02-02

紫草是紫草科多年生草本植物硬紫草和软紫草的根,是我国常用的中药材[1],历史悠久,源远流长。紫草中富含紫草素(紫草宁,sh i kon i n )C 16H 16O 5,化学结构式见图1

。

图1 紫草素的结构式

由于紫草素具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗肿瘤、抗生育、抗甲状腺亢进、抗免疫低下、降血糖、保肝护肝等多种生物学活性,以紫草素为先导化合物开发抗炎、抗肿瘤、抗病毒新药的研究已成为热点课题,除此之外,紫草素还是良好的天然色素,已广泛用于食品、化妆品和印染工业中,需求量巨大[2~6]。因此,紫草素提取工艺研究引起了化学工作者的广泛兴趣[7~9]。为促进紫草素的应用,本文用四川紫草为原料,对紫草素提取工艺进行了研究,以期为工业上生产低成本紫草素提供参考。1 材料与仪器

1.1 实验材料四川紫草(购于四川某医药公司);乙醇(分析纯)。

1.2 实验仪器TB -114电子分析天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司);H J-6A 数显恒温磁力搅拌器(金坛市医疗仪器厂);T 6新世纪紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司);D ZF -6020真空干燥箱(上海齐欣科学仪器有限公司);S HB -Ó循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司);RE -3000型旋转蒸发器(上海荣亚生化仪器厂)。2 方法

2.1 提取工艺将四川紫草用粉碎机粉碎,过筛,准确称取一定量的四川紫草用95%的乙醇浸泡一定时间,加热提取,过滤后,溶液经浓缩后真空干燥得产品紫草素。

2.2 提取率的测定根据朗伯-比耳定律,溶液的吸光度与溶液的浓度成正比,所以本文用吸光度的大小来表示提取率的高低。准确吸取1.00m l 提取滤液置于100.00m l 容量瓶中,加95%乙醇稀释至刻度,用95%乙醇作参比,选择516n m 波长测定吸光度。

2.3 工艺的优化

2.3.1 单因素实验用四川紫草为原料,95%的乙醇为提取溶剂,考察提取时的温度、料液比、提取时间和提取次数等条件,对提取紫草素的效果影响。

2.3.2 正交实验在单因素实验的基础上,以提取时间、料液比、提取温度、提取次数4因素拟定3个水平(见表1),采用L 9(34)正交实验,设计9组工艺条件提取。每组工艺取样量保持一致,用紫外可见分光光度计测定提取液的吸光度来作为紫草素提取率指标。

表1 紫草素提取工艺的正交实验设计

水平A

提取时间t /h

B 料液比(m :l g)

C

提取温度T /e

D 提取次数

136B 1

402247B 15033

5

8B 1

60

4

3 结果与讨论

3.1 时间对提取率的影响在其它条件不变的情况下,选取1,2,3,4,5,6h 等不同时间对95%乙醇提取四川紫草中的紫草素的效果进行实验。结果见图2

。

图2 时间对提取效果的影响

从图2中可知,随提取时间的增加,吸光度增加,3h 后吸光度基本达到最大值,到4h 时吸光度增加不多,即基本保持不变。但当时间接近5h 时吸光度有所降低,5h 以后吸光度急剧下降。这可能是长时间加热,紫草素发生了化学反应之故。从经济角度考虑,选取提取时间为3h 较为合适。

3.2 料液比对提取率的影响在其它条件不变的情况下,选取5,7,9,11,13,15,17,19m l/g 紫草等不同料液比,对95%乙醇提取四川紫草中紫草素的效果进行实验。结果见图3。

从图3中可知,随着料液比的增加,吸光度降低,表明提取液中的紫草素浓度降低,溶液中紫草为:素的浓度不饱和,从经济角度考虑,希望提取液中紫草素的浓度能达到饱和或接近饱和,所以,应选取提取条件:料液比7m l 95%乙醇/g 紫草。

3.3 温度对提取率的影响在其它条件不变的情况下,选取30,

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40,50,60,70,80e 等温度条件下,用95%乙醇对四川紫草进行提取紫草素的实验。结果见图4

。

图3

料液比对提取效果的影响

图4 温度对提取效果的影响

从图4中可知,先随着温度的上升,吸光度增加,说明溶液中

紫草素的含量随着的增加而增加;当到达50e 时,吸光度达最大,随后就随着温度的上升,吸光度就下降,说明溶液中紫草素因长期受热而发生了化学反应,使有效浓度降低所致。所以,用四川紫草为原料,95%乙醇为溶剂提取紫草素的温度条件应是选50e 。

3.4 提取次数对提取率的影响在这组实验中,采用梯度溶剂提取的方法,分别准确称取10g 四川紫草,第1次用90m l 95%乙醇提取,第2次70m l 95%乙醇提取,第3次用50m l 95%乙醇提取,第4次用30m l 95%乙醇提取,对于多次提取的实验,将每次的提取液合并定容至250m ,l 用1m l 的移液管准确量取1m l 定容至100m ,l 测定其吸光度来衡量提取效果的高低。在其它条件不变的情况下,提取次数对紫草素的提取效果的影响。结果图5

。

图5 提取次数对提取效果的影响

从图5中可知,随着提取次数的增加,吸光度增加,说明紫草

素的提取效率增高,但当次数为4次时,吸光度下降,说明提取次数不是越多越好,因提取次数的增加,而增加了加热的时间,使紫草素可能发生化学反应而损失。所以,应选择3次提取的方法较为合理。

3.5 正交实验的结果按照/2.3.20项中正交实验设计进行实验。结果见表2。

根据表2的实验结果,从极差R 的大小来看,影响紫草素提

取率大小的因素是:A >C~D >B ,即:时间>温度~次数>料液比。其最佳工艺条件:A 2B 2C 2D 2,即提取时间4h ;料液比7m l 95%乙醇/g 紫草;提取温度50e ;提取次数3次。从综合生产成本考虑,提取工艺条件应:提取时间3h ;料液比7m l 95%乙醇/g 紫草;提取温度50e ;提取次数3次。

表2 正交实验L 9(34)结果

编号

A B C D 吸光度111110.274212220.329313330.312421230.342522310.334623120.341731320.319832130.313933210.317

K 10.9150.9350.9280.925K 21.0170.9760.9880.9K 30.9490.9700.9650.967k 10.3050.3120.3090.308k 20.3390.3250.3290.330k 30.3160.3230.3220.322R

0.034

0.014

0.020

0.021

4 结论

紫草素作为一种非常重要的天然产物,不仅能作为药物,也是重要的天然色素,可大量地用于药品、食品、化妆品等行业,进一步开发、研究、应用价值较大。我国盛产紫草,用紫草提取紫草素具有非常重要的意义。本研究表明,用四川紫草为原料,95%乙醇作溶剂提取紫草素,其工艺条件为:温度50e ;时间3h ;料液比7m l 95%乙醇/g 紫草;提取次数为3次。此工艺提取紫草素,工艺简单,成本较低,产品质量较好,可供工业生产紫草素提供参考。

参考文献:

[1] 国家药典委员会.中国药典[S].北京:化学工业出版社,2005:238.[2] 罗学娅,李明辉,伦永志,等.左旋紫草素抗副流感病毒作用[J].

中草药,2005,36(4):568.

[3] 周少波,赵秀娟,陈炳卿,等.紫草素拮抗肝脏氧化损伤的研究[J].

哈尔滨医科大学学报,1996,30(6):524.[4] 黄 河,刘宗潮.紫草素及其衍生物的抗肿瘤作用[J].肿瘤防治

杂志,2005,12(1):75.

[5] 余志成,杨 斌,周秋宝.紫草色素的稳定性及在羊毛上的染色性

能[J].毛纺科技,2003,2:14.

[6] 王 威,邹金华.天然紫草素的研究[J].食品科学,2002,23(6):56.

[7] 黄福星.紫草素的提取工艺研究[J ].医药世界,2006,8:61.[8] 李洪玲,乔秀文,曾宪佳,等.紫草中紫草素的微波提取工艺

优选[J].时珍国医国药,2007,18(1):148.

[9] 霍文兰.天然紫草色素的提取[J ].应用化工,2004,33(4):51.

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