微波辅助提取草豆蔻中山姜素和小豆蔻明工艺研究

作者：张毅

    草蔻（Alpinia katsumadai Hayata）是姜科山姜属多年生草本植物，种子入药，名草豆蔻，为药典收载品种，有燥湿健脾，温胃止呕、祛寒止泻、收敛等功效。山姜素和小豆蔻明是其主要有效成分，属于黄酮类化合物，在抑制血小板聚集、抑制肿瘤形成以及抗炎抑菌方面均有较强活性。

    对于黄酮类化合物的提取，一般常用溶剂提取法，包括冷提法、热提法、超声波萃取技术、微波萃取技术等。目前草豆蔻中山姜素和小豆蔻明的提取方法研究只有回流法，采用微波辅助法，通过单因素和正交试验对草豆蔻中山姜素和小豆蔻明的提取工艺进行研究，为更好地开发和利用草豆蔻提供理论基础。

1  材料与方法

1.1仪器与设备

    LC  1OATvp液相色谱仪：岛津公司；XH-100A微波催化合成／萃取仪：北京祥鹄科技发展有限公司；Cascada超纯水系统：德国Pall Corporation; RE-52AA旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；SHB-B88型循环水式多用真空泵：郑州长城科技工贸有限公司。

1.2试剂与原料

    草豆蔻购于当地药店，无水乙醇、乙酸、甲醇均为分析纯：天津市广成化学试剂有限公司，山姜素和小豆蔻明对照品：中国药品生物制品检定所。

1.3试验方法

1.3.1  山姜素和小豆蔻明含量的测定

    采用Agilent Eclipse XDB-C18(5μm,  4.6 mm×150 mm)色谱柱，流动相梯度为：0—16 min，V（甲醇）：V（1%乙酸）=52：48; 16—60 min，V（甲醇）：V（1%乙酸）=62：38，检测波长梯度为：0—16 min,  286 nm;  16—40 min,  346 nm。

1.3.2草豆蔻提取液的制备

    将干燥的草豆蔻种子粉碎过50目筛，精密称取1.0g，置于250 mL圆底烧瓶中，加入一定量的一定体积分数的乙醇溶液，提取一定时间，冷却，过滤；滤液用旋转蒸发仪减压浓缩至干，残留物用60%的甲醇50mL分次溶解，移人50 mL容量瓶中，定容，摇匀，避光低温保存。

1.3.3单因素试验

    提取时间的考察：以无水乙醇提取，功率为80(1W，料液比为1：50( g/mL)，提取温度80℃，提取时间分别为5，10，15，20和25 min，提取1次。

    提取功率的考察：以无水乙醇提取，固定时间10mm，提取温度80℃，料液比为1：50（g/mL），功率分别为600，700，800，900和1000 W，提取1次。

    乙醇体积分数的考察：固定时间10 min，提取温度80℃，功率为700 W，料液比为1：50( g/mL)．乙醇体积分数分别为20 %，40%，60%，80%和100%，提取1次。

    料液比的考察：以无水乙醇提取，固定时间10min，提取温度80℃，功率为700 W，料液比分别为1：5.1：10,1：15，1：20和1：25( g/mL)，提取1次。

1.3.4正交试验

在单因素试验结果的基础上，设计L16(45)的微波萃取法正交试验，考察乙醇体积分数、料液比、提取时间、提取次数和提取功率对提取效果的影响，正交试验因素水平见表1，并在最优条件下进行验证试验。

2结果与分析

2.1单因素试验结果与讨论

2.1.1提取时间的影响

由图1分析可知，时间过短，目标成分不能充分溶出，时间过长，可能导致目标成分的热分解以及溶剂的损失。当提取时间为10 min时，山姜素和小豆蔻明含量均达到最大。

2.1.2提取功率的影响

    由图2分析可知，山姜素和小豆蔻明的含量随微波功率的增加先增加后减小，在700 W时达到最大，可能是由于随着微波功率的增加，分子运动加剧，细胞膜破碎程度加大，微波功率过大，则对细胞内物质的选择加热性能差异减小，一些杂质物质先被溶出，从而造成含量降低。

2.1.3乙醇体积分数的影响

由图3分析可知，当乙醇体积分数在40%～100%范围内变化时，山姜素和小豆蔻明的提取含量变化不明显。

2.1.4料液比的影响

由图4分析可知，溶剂相对用量太少，不利于山姜素和小豆蔻明的浸出，在料液比达到1：10(g／mL)以上后，提取量变化不大。

2.2正交试验结果与讨论

2.2.1  正交试验设计及试验结果

由表2可知，以山姜素含量为指标，直观分析结果表明各因素对测定结果影响顺序是：D>E>A>B>C，最佳提取条件为：A4B4C3D4E4；以小豆蔻明的含量为指标，直观分析结果表明各因素对测定结果的影响顺序是：C>A>E>B>D，最佳提取条件为：A3B4C3D3E3；以总含量为指标，直观分析结果表明各因素对测定结果的影响顺序是：E>D>A>B>C，最佳提取条件为：A4B4C3D4E4。

由方差分析表3可知，微波功率对小豆蔻明的提取含量影响有统计学意义，最佳提取功率选为800W，而乙醇体积分数、提取时间、料液比和提取次数对山姜素和小豆蔻明的提取量均无显著影响。本着经济有效的原则，最后确定最佳提取工艺为：采用100%乙醇、提取12 min、功率800 W、料液比1：12（g/mL）、提取2次，即A4B4C3D2E2。

2.2.2验证试验

在最佳提取工艺条件下，用同样方法检测，重复5次，山姜素和小豆蔻明的平均含量分别为8.73 mg/g和0.99 mg/g，总含量为9.72 mg/g，与正交表的最高得率相当。表明选取的最佳工艺稳定、可靠。同一批药品在回流法最优条件下提取，山姜素和小豆蔻明的含量分别为8.61 mg/g和0.94 mg/g，表明微波萃取法的提取量稍高于加热回流法，且大大缩短了提取时间。

取10 g草豆蔻粉末，在微波萃取法最佳工艺条件下提取，进行放大试验，用同样方法检测，测定结果山姜素和小豆蔻明的质量分别为8.75 mg/g和1.12 mg/g，放大结果良好，上述提取工艺为山姜素和小豆蔻明的最佳提取工艺。

3结论

用乙醇作为提取溶剂，通过单因素试验和正交试验，确定了草豆蔻中山姜素和小豆蔻明微波萃取法最佳工艺为：100%乙醇、温度80℃、提取12 min、功率800 W、料液比为1：12( g/mL)、提取2次。提取工艺合理，操作简单，为山姜素和小豆蔻明的进一步纯化奠定了坚实的基础。4摘要  

利用微波辅助提取法，采用单因素和正交试验对草豆蔻中山姜素和小豆蔻明的提取工艺进行优化，确定最佳工艺条件为：100%乙醇、12倍溶剂用量、提取时间12 min、微波功率800 W，提取2次，山姜素和小豆蔻明的提取率分别为8.73 mg/g和0．99 mg/g。所选取的提取工艺提取效率高、稳定，为草豆蔻的药物综合利用提供了依据。