云南松松塔中木质素超声提取工艺研究

詹道丽，黄远飞，缪菊连，陈旭冰*

（1.大理大学药学院，云南大理 671000；2.云南省昆虫生物医药研发重点实验室，云南大理 671000；3.四川好医生药业集团有限公司，四川成都 610031）

云南松松塔中木质素超声提取工艺研究

詹道丽1，2，黄远飞1，3，缪菊连1，陈旭冰1，2*

（1.大理大学药学院，云南大理 671000；2.云南省昆虫生物医药研发重点实验室，云南大理 671000；3.四川好医生药业集团有限公司，四川成都 610031）

采用正交实验设计，以木质素的提取率为指标，通过对提取时间、超声功率、料液比和提取温度4个因素进行探讨，优选云南松松塔中木质素的提取工艺。优选出的最佳超声提取工艺为：提取时间40m in，料液比1∶10（g/m L），超声功率200W，提取温度45℃，加入7滴浓硫酸量。验证试验表明，云南松松塔中木质素的提取率为39.83%（RSD=0.83%，n=5）。该实验优选的云南松松塔中木质素的提取工艺稳定、可行。

云南松；松塔；木质素；超声；提取工艺

云南松（Pinus yunnanensis）为松科松属植物，又名长毛松、飞松，主要分布于我国西南地区。松塔又名松元、松球，是松科植物云南松、马尾松、油松的球果[1]。松塔具有止咳平喘、利尿、通便的功效，民间将新鲜松塔捣汁或用水煎后外用来治疗风湿[2]。

超声提取是利用超声波的空化效应将细胞壁和整个生物体破裂，从而增强组分的溶出，与其他提取方法相比，具有提取效率高、操作简单、节能的特点[3-5]。我们课题组通过前期的实验研究，发现云南松松塔具有抗HIV的作用，其物质基础可能和木质素有关[6，7]。本研究采用正交实验探讨云南松松塔中木质素的超声提取工艺[8，9]，以期筛选出一种高效、简单的提取方法，为云南松松塔的进一步研究提供参考。

1 实验部分

1.1 仪器与材料

1.1.1 实验仪器

NICOLET 380红外光谱仪（美国NICOLET公司），BUCHI R-210旋转蒸发仪（瑞士BUCHI公司），AE240天秤梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司，数码超声清洗仪(昆山市超声仪器有限公司)，8-10箱式电阻炉（沈阳市节能电炉厂），DFY-200摇摆式高速万能粉碎机（温岭市大德中药机械有限公司），101-1型电热鼓风恒温干燥箱（沪南实验仪器厂）。乙醇、丙酮、苯和浓硫酸均为国产分析纯。

1.1.2 实验材料

云南松松塔（采自云南大理苍山），经大理大学药学院生药学教研室周浓副教授鉴定为松科松属植物云南松（Pinus yunnanensis）松塔，样品标本保存于大理大学药学院药物化学教研室。

1.2 实验方法

1.2.1 原料的前处理

松塔自然干燥、粉碎后，过40目筛。

1.2.2 原料的脱脂脱蜡

用体积比为2∶1的苯-乙醇溶液将松塔样品在索式提取器中抽提6h，剩余物于40℃条件下在烘箱内烘干，即得实验所需的脱脂脱蜡样品，备用。

1.2.3 样品中木质素含量的测定

采用Klason法测定松塔中木质素含量[10]。精密称取1.000 0g样品，将样品转移至100mL具塞锥形瓶中，加入约20℃的72%的硫酸15mL，搅拌4h后将其移入1 000mL的锥形瓶中，用560mL蒸馏水稀释至硫酸浓度为3%，加热回流4h。用已恒重的玻璃漏斗抽滤出木质素，大量热水将木质素洗涤至中性，将木质素转移至培养皿中在105℃下干燥至恒重，称量后计算产率，平行测3次，取平均值即为克拉森木质素的含量。

图1 提取时间对提取率的影响

将1.000 0g样品放在坩埚中，在575℃条件下于箱式电阻炉中灰化至恒重，平行测3次，计算灰分百分含量，再按下式计算：样品中木质素总含量=克拉森木质素的含量-样品总灰分，测得云南松松塔中木质素的总含量约为18.14%。

木质素的提取率（%）=提取方法提取出来的木质素质量/松塔中木质素质量×100%。

2 实验结果与讨论

2.1 提取时间对木质素提取率的影响

称取云南松松塔粉末1.000 0g，置于具塞锥形瓶中用超声波提取，因文献报道丙酮-乙醇法[10]提取木质素时提取率较高，因而选取体积比（V丙酮∶V95%乙醇）为2∶3的丙酮与95%乙醇作为提取剂，料液比1∶10（g/mL），加入7滴浓硫酸，提取温度45℃，超声功率180W，提取时间分别选用30、40、60、70min和90min。实验结果如图1所示，从图中可以看出，提取率随提取时间先增加后降低，当提取时间为40min时提取效果最好。这可能是因为反应时间过长，部分木质素降解，吸附在了松塔残渣上；或者是反应时间过长对木质素结构有破坏。

2.2 超声功率对木质素提取率的影响

称取云南松松塔粉末1.000 0g，置于具塞锥形瓶中用超声波提取，实验条件为：料液比1∶10（g/mL），加入7滴浓硫酸，提取温度45℃，提取时间40min。超声功率分别选用100、120、160、180W和200W。实验结果如图2所示，从图中可以看出，提取率随超声功率的增加而增加，当超声功率为200W时提取效果最好。这是因为增大超声波功率意味着增大了超声波的声能密度，加强了空化效应，空气泡中的温度和压力相应提高，有利于木质素与其他物质的解离；而功率过大，则会破坏木质素结构，或者是所得产品易在空气中潮解而使木质素同其他物质一起被提取出来。

图2 超声功率对提取率的影响

2.3 料液比对木质素提取率的影响

称取云南松松塔粉末1.000 0g，置于具塞锥形瓶中用超声波提取，实验条件为：7滴浓硫酸，提取温度45℃，提取时间40min，超声功率200W。料液比分别选用1∶8、1∶9、1∶10、1∶11和1∶12 （g/mL）。实验结果如图3所示，从图中可以看出，当料液比为1∶10（g/mL）时提取效果最好。原因在于料液比过低，提取剂不能完全浸泡松塔粉末，影响提取率；而料液比过高时，溶剂量浓度过低，反应热容有限，木质素裂解、溶解过程获得的能量有限，使得提取率偏低。

图3 料液比对提取率的影响

2.4 提取温度对木质素提取率的影响

称取云南松松塔粉末1.000 0g，置于具塞锥形瓶中用超声波提取，实验条件为：料液比1∶10（g/mL），加入7滴浓硫酸，超声功率200W，提取时间40min。提取温度分别选用25、30、35、40℃和45℃。实验结果如图4所示，从图中可以看出，木质素的提取率随提取温度的增加而显著提高，但由于温度太高能耗较大，还可能发生木质素的降解、重排等副反应，致使其提取率降低。因此，温度不宜过高，在所选取温度下，提取温度为45℃时提取效果最好。

图4 提取温度对提取率的影响

2.5 正交实验设计

根据以上单因素实验对木质素提取率的影响，以木质素的提取率为指标，选取提取时间、超声功率、料液比和提取温度4个因素进行正交实验设计，以确定在云南松松塔中木质素提取的最佳实验条件。正交实验设计和实验结果见表1和表2。

表1 水平因素表

由表2可知，4个考查因素对云南松松塔中木质素的提取率的影响如下：提取时间A＞料液比B＞提取温度D＞超声功率C。最佳工艺组合为A2B2C3D1，即提取时间40min，料液比1∶10（g/mL），超声功率200W，提取温度45℃，加入少量（7滴）浓硫酸作为催化剂。

表2 L9(34)正交实验结果表

2.6 最佳提取工艺的验证

按照优选工艺进行5次重复试验，得到云南松松塔中木质素的提取结果如表3所示。

表3 优化提取工艺重现性试验结果

从表3可计算得到云南松松塔中木质素的平均提取率为39.83%，相对标准偏差（RSD）为0.83%，说明正交实验优选出的工艺是稳定的。

2.7 木质素红外光谱分析

由于木质素是一种混合物，很多鉴别方法并不适用，因此采用红外光谱进行鉴别。将提取到的木质素用KBr压片，采用NICOLET 380红外光谱仪测定红外光谱图，如图5所示。

图5 云南松松塔木质素的红外光谱图

由图5可知，木质素分子的特征吸收峰包括：3 525～3 445/cm为羟基O-H伸缩振动吸收峰；1 710～1 700/cm为非共轭羰基、酯基；1 670～1 630/cm为共轭羰基；1 610～1 600/cm为芳香核振动吸收峰；1 300～1 200/cm为与紫丁香核和愈创木核有关的振动吸收峰；1 030～1 070/cm为仲醇、醚的C-O弯曲振动吸收峰；840～880/cm为芳香环C-H弯曲振动吸收峰。该红外光谱图与木屑中木质素和油茶果壳中木质素标准图谱基本一致[10，11]。

3 结论

本实验采用超声提取云南松松塔中的木质素，得出最佳提取条件为：提取时间40min，料液比1∶10 （g/mL），超声功率200W，提取温度45℃，加入少量浓硫酸作为催化剂，在此条件下，木质素的提取率达到39.83%。超声提取方法具有提取率高、方法简单、能耗低、溶剂用量少的特点，是提取云南松松塔中木质素的一种理想方法。

[1]中国科学院中国植物志编委会.中国植物志[M].北京:科学出版社,1999:255-256.

[2]国家中医药管理局中华本草编委会.中华本草[M].上海:上海科学技术出版社,1999:306-307.

[3]黄弦,左月明,罗光明,等.多指标评价栀子超声提取工艺[J].时珍国医国药,2013,24(7):1568-1571.

[4]李泽华,刘林生,徐祖疆,等.超声提取南蛇藤根中扁蒴藤素的工艺研究[J].中药材,2015,38(5):1079-1080.

[5]胡斌杰,韩艳霞,姬红.正交实验法超声提取灵芝多糖最佳工艺研究[J].中药材,2008,31(1):142-143.

[6]刘光明,吕永俊,李好枝,等.云南松松塔中抗HIV活性成分的研究初报[J].大理学院学报,2009,8(2):69-71.

[7]史志婷,刘熙,张海珠.云南松松塔抗HIV-1活性提取物急性毒性实验研究[J].大理学院学报,2014,13(8):4-6.

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Study on the Ultrasonic Extraction Technology of Lignin from Pinecone of Pinus yunnanensis

Zhang Dao-li1, 2, Huang Yuan-fei1, 3, Miu Ju-lian1, Chen Xu-bing1, 2*
(1. College of Pharmacy, Dali University, Yunnan Dali 671000; 2. The Key Laboratory of Medical Insects and Spiders Resources for Development & Utilization Yunnan Province, Yunnan Dali 671000; 3.Gooddoctor Pharmaceutical Group, Sichuan Chengdu 610031)

To optimize extraction technology of Ligin from pinecone of Pinus yunnanensis. Taken the extraction rate of lignin as index, the optimal extraction conditions of lignin (including extraction time, ultrasonic power, and ratio of material-liquid, extraction temperature) were investigated with orthogonal experimental design. The optimal parameters were as follows: extraction time of 40 min, ratio of material-liquid of 1:10（g/mL）, ultrasonic power for 200 W, extraction temperature of 45℃, sulfuric acid as catalyst. Verification test showed the extraction rate of lignin in ponecone of Pinus yunnanensis was 39.83% (RSD = 0.25%，n = 5). The optimal method was stable and feasible.

Pinus yunnanensis; Pinecone; Lignin; Ultrasonic; Extraction technology

TQ461

A

2096-0387（2016）01-0023-04

云南省教育厅基金项目（2014Y398），国家自然科学基金项目（81260632）。

陈旭冰（1978-），女，硕士，副教授，研究方向：天然药物化学研究。