微波功率对甘草酸辅助萃取的影响研究

`````微波化学会议论文微波功率对甘草酸辅助萃取的影响研究蒋启华1,刘作华2*,曹渊2,孙大贵2,陶长元2(1重庆医科大学药学院,重庆400041;2重庆大学化学化工学院,重庆400044)摘要:以甘草的粗粉为原料，用乙醇作溶剂，用微波辅助萃取法提取甘草酸，研究了微波功率对微波辅助萃取甘草酸的影响,在50%的乙醇溶液作溶剂，微波功率300W，作用时间10min，温度70℃，液固比20:1（ml/g）下，萃取率达到1.47%。与传统提取法进行比较，得出微波辅助萃取甘草酸比传统方法更节约时间，效率更高。关键词:微波,甘草酸,萃取我国作为甘草资源的大国，早在两千年前就已利用甘草治病解毒，所谓的“十方九草”源出于此。然而我国现在对甘草的研究、开发和利用方面却远远落后于日、韩等国，甘草往往仅仅作为初级原料向日、韩等国出口。近年来通过对甘草的多种有效成分的研究，国内外对甘草的药用价值评价日益上升，尤其对甘草中的一种有效成分甘草酸非常重视。甘草酸（glycyrrhizicacid,GA）是豆科(legumrrihiza)甘草属(glycyrrhiza)植物的根或根茎中提取的一种天然甜味剂，其分子式为C42H62O16，分为α、β两种异构体，其甜度约为砂糖的250倍，蔗糖的200～300倍。它广泛用于食品、化妆品、卷烟等行业，尤其在临床应用方面[1-2]，除了止咳平喘外，具有治疗胃溃疡、十二指肠溃疡和口腔溃疡的作用，并且还可解毒、降血脂、降血压、改善脂肪代谢，另外甘草酸在抗变态反应、抗肿瘤、流行性乙肝脑炎、抗炎症、抗溶血、抗过敏、抗老化等方面也有着显著的作用。随着对甘草酸的进一步研究，其所适应的病症越来越多，近年来又证明了甘草酸抗病毒是其主要的药效之一，众多临床应用表明甘草酸可以抑制乙肝病毒（HBV）感染细胞表面抗原（HbsAg）的分泌，显著降低谷氨酞转肽酶（ALT）、抑制肝细胞纤维增生、促进肝细胞再生的作用，并且对非甲、非乙型肝炎有预防效果。日本学者在80年代就报道了甘草酸素对艾滋病病毒（HIV）的作用[3]，实验证明，甘草酸可以明显抑制HIV增殖，并具免疫激活作用，可增强机体的免疫力。所以甘草酸具有极大的市场潜力和广阔的市场前景，目前，开发甘草酸的独特应用价值已成为一个研究的热点。如何进一步地开发利用甘草，充分发挥其巨大的市场潜力，关键步骤在于提高其有效成分的分离与提取效率，研究出简便、高效的精制方法，其中如何得到高纯度的药用甘草酸是其中的关键。目前国内外对甘草酸的提取[4-6]，主要分为粗提与精制两步：粗提方法有水提取法[7]、稀氨水提取法[8]、氨性醇提取法[9]；精制方法有超滤法、结晶法、树脂法（离子交换树脂法、大孔吸附树脂法）、聚酰胺法等[2]。而我国至今主要用水回流法提取甘草酸，该法存在提取时间长、所用水量大、提取液含杂质多、操作麻烦、甘草酸类药物提取率低、成本高等缺点，而且产品的产量和质量无法提高，这严重阻碍了我国甘草资源的研究开发和利用，也造成了甘草资源的极大浪费；同时这也是我国在天然植物研究、开发和利用，特别是提取中共同存在的一大难题，急需解决。而微波在天然植物有效成分的提取中取得了良好的效果，表现出了省时、选择性好、收率高、操作方便等一系列满足技术和市场方面的优点。为此，提出利用微波的各种优良特性，在不影响甘草酸的物化，生物活性的基础上，探索在不同条件下如何利用微波促进甘草酸收率的提高。微波萃取技术具有以下特点：质量好，有效保护了天然物中的功能成分；对萃取物具有较高的选择性；萃取速度快，缩短了生产时间；降低了溶剂消耗及废物产生量，符合绿色化学与环境保护要求；可以提高收率及提取物质的纯度。本实验以甘草的粗粉为原料，辅以微波加热手段，探索溶剂组成、作用时间、液固比、微波功率、温度等因素对甘草酸提取率的影响，从而筛选出一条最优化工艺。1实验部分1.1实验试剂及仪器甘草饮片，新疆，重庆天圣药业有限公司饮片厂；甘草酸单铵盐标准品，中国药品生物制品检定所提供；无水乙醇，甲醇，冰醋酸，重庆川东化工（集团）有限公司化学试剂厂提供。蒋启华(1973-),男,重庆市人,博士研究生,讲师,主要从事药物开发方面的研究.*通讯联系人重庆医科大学基础研究资助项目及重庆大学应用基础研究项目`````XH－100A型微波催化合成/萃取仪，北京祥鹄科技发展公司；1100高效液相色谱仪，美国Agilent有限公司提供。1.2实验方法萃取物中甘草酸的浓度通过高效液相色谱法测定。色谱分析前，首先将通过微波辅助萃取方法得到的萃取物抽滤后定容至250ml，取4ml在4000r/min的转速下进行5min的离心分离分离走悬浮物，在C18柱（4.6mm×150mm）上进行洗脱分离。测定条件如下，流动相为甲醇：0.033mol/L乙酸溶液（65:35），流速1ml/min，检测波长λ＝254nm，进样量10ul，柱温30℃。在上述色谱条件下，甘草酸的保留时间约为7.6min。标准品和样品的色谱图见图2和图3。由两图可看出样品中存在甘草酸，且保留时间与标准品相近，从样品图还可看出在该色谱条件下甘草酸的峰与其他杂质峰很好的分离，杂质干扰小，因此，上述色谱条件可用于测定甘草酸含量。2实验结果与讨论2.1标准曲线的绘制准确称取甘草酸单铵盐10mg，用35％的甲醇溶液溶解并定容至10ml。用移液管取5ml，用35％的甲醇定容至10ml，依次进行四次取液，配成标准液浓度换算成甘草酸浓度分别为0.978mg/ml，0.489mg/ml，图1甘草酸标准曲线Fig.1CalibrationcurveofGA`````0.2445mg/ml，0.12225mg/ml，0.061125mg/ml，按上述色谱条件依次进样，得到一标准曲线图2.3。由图2.3可见甘草酸浓度在0.061125mg/ml到0.978mg/ml之间与峰面积呈很好的线性关系。回归方程为Y=69.87714＋6223.50304X，相关系数R＝0.99955，P＜0.0001。时间/min2468mAU0255075100125150175峰高7.555图2甘草酸标准品色谱图Fig.2HPLCchromatogramofGAinStandard时间/min2468mAU0100200300400500600700峰高7.527图3微波作用下甘草酸样品色谱图Fig.3HPLCchromatogramofGAinsampleforMAE2.2微波功率对甘草酸提取率的影响图4微波功率对甘草酸提取率的影响Fig.4TheeffectofthepowerofmicrowaveonpercentageextractionofGA`````准确称取甘草粗粉10g，加入160ml50％的乙醇溶液，分别在100W，300W，500W，700W，900W的微波功率，设定试验温度70℃下作用15min，抽滤出提取液，用50％的乙醇溶液洗涤滤渣2次，合并滤液，并定容至250ml。取4ml进行高速离心分离，取上层清液做高效液相色谱测定，计算提取率，结果见图4。从图4可知，在不同功率的微波作用下，甘草酸的提取率均能达到1.38以上，这是微波的热效应和非热效应共同作用的结果[9,10]。3结论（1）微波辅助提取甘草酸是可行的，微波辅助提取是微波热效应和非热效应共同作用的结果。（2）微波功率对辅助提取甘草酸的提取率有一定的影响，在50%的乙醇溶液作溶剂，微波功率300W，作用时间10min，温度70℃，液固比20:1（ml/g）下，萃取率达到1.47%参考文献[1]潘学军,刘会洲,贾光和,等.从甘草中提取甘草酸不同提取方法的比较[J].过程工程学报,2001,1(1):102-105.[2]潘学军,刘会洲,徐永源.微波辅助提取(MAE)研究进展[J].化学通报,1999,5:7-14.[3]王巧娥,沈金灿,于文佳,等.甘草中甘草酸的微波萃取[J].中草药,2003,34(5):407-409.[4]叶怀义,龚赋岚,尚明.微波化甘草酸提取的研究[J].哈尔滨商业大学学报(自然科学版),2003,19(4):461-463.[5]郭锦棠,杨俊红,李雄勇,等.微波与索氏提取甘草酸[J]的正交实验研究.中国药学杂志,2002,37(12):919-922.[6]杨俊红,郭锦棠,朱养妮,等.中草药的不同提取方法与强化传质机理研究[J].化工进展,2002,21(9):660-662.[7]杨俊红,郭锦棠,朱养妮,等.甘草酸的提取动力学特性与强化传质机理[J].工程热物理学报,2002,23(增):161-164.[8]刘川生,王平,王立飞,等.微波萃取技术在天然药物提取中的研究进展[J].中国天然药物,2003,1(3):187-192.[9]金钦汉.微波化学[M].科学出版社.1999[10]胡文祥,王建营.协同组合化学[M].科学出版社,2003.