葛根中葛根素提取工艺研究

孙艳雪 王玉华 杨 易 张 烨

内蒙古医科大学药学院，内蒙古 呼和浩特 010110

葛根[1]是豆科植物甘葛藤(粉葛)PuerariathomsoniiBenth.或野葛Puerarialobata(Willd.)Ohwi.的根。味甘、辛，性凉。 归脾、胃、肺经。有[2-4]解肌退热、透疹、生津止渴、升阳止泻、通经活络、解酒毒之功效。常用于外感头痛发热、项背强痛、麻疹不透、口渴、消渴、热痢、泄泻、眩晕头痛、中风偏瘫、胸痹心痛、酒毒伤中。葛根中含有多种有效成分，主要为葛根素。近代有关研究表明，葛根素对突发性耳聋以及心脑血管疾病等有较好的疗效[5-6]。随着人们对葛根的药理作用进行深入研究，将其当作原料加工制作的各类食品药品广受国内外民众好评。目前常用于葛根素提取的方法有醇提法、水提法、微波辅助萃取法、超声波辅助法等。

1 材料与方法

1.1 仪器 TU-1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限公司)；电子天平TA1003(上海菁海仪器有限公司)；HH-2恒温水浴锅(常州市江南实验仪器厂)；N-1300旋转蒸发仪(EYEL4)。

1.2 试药 葛根饮片购于国药控股国大药房内蒙古有限公司，用粉碎机超微粉化后，用密封袋分两次包装备用；葛根素标准品(来源于中国食品药品检定研究院)。95%乙醇、实验过程中所用蒸馏水、无水乙醇。

2 方法与结果

2.1 葛根素标准曲线绘制 精密称量葛根素标准品10 mg，置于50 mL的容量瓶中，加30%乙醇定容，即配制成质量浓度为0.2 mg/mL的葛根素标准品溶液。分别精密吸取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mL置于25 mL容量瓶中，加30%乙醇定容。以30%乙醇作空白对照，在波长为250 nm处测定吸光度，并绘制吸光度和质量浓度的标准曲线。

2.2 单因素试验

2.2.1 乙醇浓度对葛根素提取率的影响 精密称取3份10.000 g的葛根粉，分别加入相95%乙醇、75%乙醇和50%乙醇(固液比1∶20 g/mL)，在90 ℃恒温水浴下用索氏提取器回流提取60 min，所得溶液用旋转蒸发仪除去溶剂后用30%乙醇稀释，取样，在250 nm处测定吸光度并记录数据。

2.2.2 提取时间对葛根素提取率的影响 称取3份10.000 g的葛根粉，按照固液比1∶20(g/mL)加入相应量的95%乙醇，在90℃恒温水浴下分别用索氏提取器回流提取90 min、75 min、60 min，所得溶液用旋转蒸发仪除去溶剂后用30%乙醇稀释，取样，在250 nm处测定吸光度并记录数据。

2.2.3 提取温度对葛根素提取率的影响 称取3份10.000 g的葛根粉，按照固液比1∶20(g/mL)加入相应量的95%乙醇，分别在90℃、85℃、80℃恒温水浴下用索氏提取器回流提取60 min，所得溶液用旋转蒸发仪除去溶剂后用30%乙醇稀释，取样，在250nm处测定吸光度并记录数据。

2.2.4 乙醇浓度对葛根素提取率的影响 称取3份10.000 g的葛根粉，分别按照固液比1∶15、1∶20、1∶25(g/mL)加入相应量的95%乙醇，在90℃恒温水浴下用索氏提取器回流提取60 min，所得溶液用旋转蒸发仪除去溶剂后用30%乙醇稀释，取样，在250 nm处测定吸光度并记录数据。

2.3 正交试验 葛根素提取的因素很多，通过单因素试验确定了各因素的最优水平。但考虑到各因素之间的相互影响，以紫外分光光度法测得的葛根素含量为参考指标，采用正交L9(34)试验设计，研究葛根素的最佳提取条件。正交试验因素水平见表1。

2.4 葛根素标准曲线 以葛根素质量吸光度为纵坐标、浓度为横坐标，可获得线性回归方程：y=0.1313x-0.101(R2=0.9982) 式中：y为吸光度；x为质量浓度(μg/mL)。结果表明，葛根素质量浓度在1.6～9.6 μg/mL范围内，线性关系良好。如图1所示。

表1 正交试验因素水平

2.5 单因素试验

2.5.1 乙醇浓度对葛根素提取率的影响 选择最合适的溶剂从样品基质中提取目标分析物是开发提取方法的基础步骤。离子液体作为一种环境友好的绿色溶剂，在过去的几十年中得到了越来越多的关注。然而，离子液体也有一些缺点，包括太昂贵而不能大规模用于商业生产，难以再生和有一些毒性等。为此，对不同浓度乙醇对葛根素提取率的影响进行研究。前人对不同乙醇浓度下超声法提取葛根素的提取率进行了研究，发现50%乙醇才是最佳选择。而从表1、图2可以看出当乙醇浓度为75%时提取出的葛根素浓度最高，由此可知，增加乙醇浓度可以提高提取效率。

2.5.2 提取时间对葛根素提取率的影响 如表2、图3所示，随着提取时间的延长，葛根素的提取率75 min达到最大值，随后提取时间越长，提取率越低，这可能是由于在较长时间的加热过程中部分葛根素被破坏所致。而前人同样对不同提取时间下超声法提取葛根素的提取率进行了研究，发现75 min是最优选择。

表1 乙醇浓度对葛根素提取率的影响

表2 提取时间对葛根素提取率的影响

2.5.3 提取温度对葛根素提取率的影响 图4表明，在 85 ℃温度时，葛根素的产率达到顶峰，这可能是由于升高温度导致细胞基质的打开，从而提高葛根素的提取效率，也可能是在高温下，溶剂粘度降低，扩散系数增大，从而提高了提取效率。而在 90 ℃时，葛根素的产率反而下降，这可能是高温下葛根素的分解和烧焦所致。而前人同样对不同温度下超声法提取葛根素的提取率进行了研究，发现 85 ℃是最优工艺条件。

2.5.4 固液比对葛根素提取率的影响 固液比是提高葛根素提取率的一个重要因素。一般来说，溶剂体积越大，提取率越高,然而较高的溶剂体积会使操作困难，导致不必要的浪费。采用不同的固液比进行了一系列实验，以评价固液比的影响。从表4、图5可以看出葛根素提取率在固液比1∶25时达到顶峰。

表3 提取温度对葛根素提取率的影响

表4 固液比对葛根素提取率的影响

2.6 正交试验 对表5数据进行极差分析可得，极差最大的因素是乙醇浓度，葛根素浓度提取率最高的乙醇浓度为75%，这与单因素试验的结果一致，说明乙醇浓度的最佳选择为75%；其次是提取温度，根据上述结果，单因素试验确定在 85 ℃时葛根素提取率最高，而由于各因素间的相互作用，正交试验最终决定采用 90 ℃作为最佳提取温度；再次是固液比，从单因素试验结果可以看出，葛根素提取率在固液比1∶20时达到顶峰，但同样由于各因素间的相互作用，同时考虑到试验误差的影响，最终选用1∶25为最佳固液比；极差最小的因素是提取时间，单因素试验与正交试验一致得出了提取时间为 75 min时提取效果最佳。综上所述，在乙醇浓度为75%、提取温度为 90 ℃、固液比为 1∶25的条件下提取75 min所得葛根素浓度最高，提取率最高。

表5 正交试验表

2.7 验证实验 在最佳提取条件(即乙醇浓度为75%、提取温度为 90 ℃、固液比为1∶25、提取时间为75 min)下，重复3次，所得结果见表6。

表6 验证实验表

结论：经过验证，该工艺有效可靠。

3 讨论

本实验经过单因素试验与正交试验相结合的方法并计算K值与R值，结果表明影响葛根素提取效率的因素按值依次递减为A>D>C>B，因此，当乙醇浓度、提取时间、固液比、提取温度分别为A2、B2、C3、D1(即75%、75 min、1∶25、90℃)时，可获得最高的葛根素浓度。

本实验所得结果与前人超声波辅助提取葛根黄酮的工艺进行对比，研究发现，乙醇热回流法提取葛根素的提取率比超声法略高，但二者相比，乙醇热回流法溶剂用量大，耗时长、能耗高、且由于经常需要加热处理，可能会造成原料的浪费，操作难度大；而超声法具有效率高、耗时短、杂质少、溶剂用量少、成本低、绿色环保等特点，所以其在葛根等药材提取的工业化生产上更加具有良好的应用前景。

葛根药理活性良好，毒副作用较少，其化学成分葛根素除了具有心肌保护作用和缺血再灌注损伤的保护作用外，还具有抗氧化、降血糖，降血压及降血脂等作用[7-12]。因此葛根是一种发展潜力巨大的药物，如何高效绿色，工业化的对葛根有效成分进行提取成为当今人们的热门话题。本实验通过对乙醇热回流法提取葛根素的工艺条件进行优化，同时与超声法进行对比，以期为其他葛根素提取研究提供理论依据。