声波辅助提取杜仲皮中的杜仲胶和杜仲黄酮
摘要：对声波辅助提取杜仲皮中的杜仲胶和杜仲黄酮进行了研究。 通过筛分和风选方式分选物料，分别提取胶和黄酮，使杜仲有效成分得到较大利用。 研究声频率、功率、提取时间和物料质量浓度对杜仲胶提取量的影响。 结果表明，频率 40 kHz 时提取效果较好，提取量随功率、时间的增加和物料质量浓度的减少而提高。 空气压缩机风速为 4. 9 m/s 时，物料分选效果和 1 mm 筛选效果近似。 通过前期分选，杜仲胶和杜仲黄酮没有损失。 将杜仲粉碎后，粉末中杜仲胶的含量远小于絮状物中杜仲胶含量，并且先提取杜仲胶再提黄酮，更有利于杜仲胶和杜仲黄酮的利用。
杜仲( Eucommia ulmoides Oliv。 ) 为木兰纲金缕梅亚纲杜仲目杜仲科落叶乔木，又名扯丝皮、丝棉皮、思仙、思仲、木绵、石思仙、丝连皮，为名贵药用植物。 随着对杜仲在医疗、工业、保健等多个领域研究的不断深入，尤其是具有胶塑二重性的杜仲胶，已经引起了人们的广泛关注。 除杜仲胶外，杜仲中还含有具有抗菌利胆、止血、增高白血球及抗病毒作用的绿原酸、黄酮类化合物等有效成分，黄酮类化合物中槲皮素具有抗自由基等作用。
目前对杜仲资源的利用，主要用于提取杜仲黄酮。 因为杜仲胶经济价值不及杜仲黄酮，所以在提取黄酮过程后，杜仲胶就被舍弃。 本实验将杜仲皮首先分成两部分，分别用于提取杜仲胶和杜仲黄酮，减少杜仲中有效成分的损失。
声波是频率高于 20 kHz 的声波，声辅助提取法是借助于声过程中产生的强烈空化作用来破坏植物细胞壁，加速细胞内容物脱离植物基体进入溶剂的过程。 声产生的机械振荡作用还可加快两相间的传质过程，提高传质速率，增大提取效率。 声辅助提取法的另一优点是低温提取，对于某些热不稳定的化合物尤为有效。 Corrales 等比较了声辅助提取法、静水压法和脉冲电场法对从葡萄中提取花青素的能力。 Sanz 等利用声场从大米中提取砷，提取率达到 95%，提取时间只需几分钟，比传统提取方法减少数小时。 Matthieu等利用声辅助提取法提取苹果渣中的多酚物质，提取率提高 20%。 Venkatasubramanian 等利用声技术从甜菜中提取色素，提取率提高 8%。Aparna 等研究了从杏仁中声辅助提取杏仁油的工艺，使提取时间缩短为 6 h，提取率提高 77%。曹雁平等、易克传等对利用声辅助提取法从植物中提取茶多酚、咖啡因、大蒜素、绞股蓝总皂甙等有效物质进行了深入研究，结果表明，声辅助提取技术可以加快提取速度，提高提取效率。
1 材料与方法
1. 1 材料和仪器
杜仲皮，购于河北祁新中药公司，产地四川。FW-100 型高速万能粉碎机，中兴伟业公司; ZW-0. 05/7-x 型无油空气压缩机，中浩公司; JXD-02 型功率声器，金星公司; ＲVC 2-18型离心浓缩机，美国 CHＲIST 公司; ＲF-5301pc 型分光光度仪，日本岛津公司; AVANCE III 型核磁共振仪，瑞士布鲁克公司。
石油醚( 沸程 60 ～ 90 ℃) 、丙酮，分析纯，购于北京化工厂。
1. 2 实验方法
1. 2. 1 杜仲皮前处理
将 5 g 杜仲皮原料烘干后，用粉碎机粉碎。 粉碎是为了破坏杜仲皮细胞壁和纤维质，使胶丝外露，有利于有机溶解提取。
1. 2. 2 物料分选
杜仲皮粉分成絮状物和粉状物两部分，直径 1mm 以内称为粉状物，大于 1 mm 为絮状物，分别用于提取杜仲胶和杜仲黄酮。 使用通过 1 mm 孔径筛分( 体积不同) 和风选筛分( 比重不同) 两种方法进行区分杜仲皮粉中的絮状物和粉状物。 在空气压缩机出风口接一长细管，出风口直径 1. 2 cm，面积1. 13 cm2，，使其出风匀，物料在出风口处下落直至静止受到风力影响，下落高度 10 m。 参数为物料质量及空气压缩机出风量，考察物料移动距离及分选质量。 将絮状物和粉末分开，絮状物用于提取杜仲胶，粉状物用于提取杜仲黄酮。
1. 2. 3 声提取工艺流程
由于杜仲胶在高温的石油醚中有很好的溶解性，将处理后的絮状物原料与石油醚混合装入圆底烧瓶置于 85 ℃声水浴场中提取杜仲胶，以一定的声条件提取，圆底烧瓶上接冷凝回流装置，避免有机提取溶剂损失。 将粉状物原料用体积分数为70%的乙醇在 85 ℃下，提取杜仲黄酮。
1. 2. 4 杜仲胶的析出与精制
由于低温环境下杜仲胶在石油醚中的溶解度急剧下降，将提取液过滤后，置于 －20 ℃冰箱 3 h 冷冻析出杜仲胶，滤去溶剂得到粗胶，将粗胶用丙酮洗涤，离心浓缩后过滤得到纯白色精胶。
1. 2. 5 提取条件的选择
选取频率为 28，40，50，135 kHz 的声波，在声功率 0. 05，0. 15 ，0. 25，0. 35 ，0. 45 W/cm2，提取时间1. 0，1. 5，2. 0，2. 5，3. 0 h，物料质量浓度50. 00，62. 50，83. 33，125. 00，250. 00 mg / mL 的范围内进行研究。
1. 2. 6 芦丁标准溶液的配制
105 ℃ 干燥的芦丁标准品 15 mg，加甲醇溶解并定容至 100 mL，配置成 150 μg/mL 的芦丁标准溶液。 取 0. 5，1. 0，2. 0，3. 0，4. 0 mL，加入体积分数为30% 乙醇至 5 mL，加 0. 3 mL 质量分数为 5% 的NaNO2，5 min 后加 0. 3 mL 质量分数为 10% 的 Al( NO3)3，6 min 后加 2 mL1 mol/L 的 NaOH，用 30%乙醇加至 10 mL，510 nm 测吸光度绘制曲线，用于杜仲黄酮定量。
2 结果与讨论
2. 1 物料分选
对 5 g 已用粉碎机打碎的杜仲原料进行风选，通过和 1 mm 孔径筛分选的结果比较可知，风速为 4. 9 m / s 时，分选效果已经基本达到目的，和 1 mm 筛选效果( 3 g 杜仲皮粉得到 2 g 絮状物) 近似。
2. 2 不同形态物料杜仲胶和杜仲黄酮含量的比较
将絮状物和粉状物的粒度以 1 mm 为界，直接提取黄酮，絮状物中可提取 ω( 黄酮) =1%。 先提取杜仲胶再提取黄酮，絮状物可提取 ω ( 黄酮) =2. 5% 。 直接提取黄酮，粉末中可提取 ω ( 黄酮) =1. 45% 。 先提取杜仲胶再提取黄酮，粉末可提取黄酮 4%。 直接提取杜仲胶，絮状物中可提取 ω( 杜仲胶) =9%。 先提取黄酮再提取杜仲胶，絮状物可提取 ω( 杜仲胶) =1%。 直接提取杜仲胶，粉状物中可提取 ω( 杜仲胶) = 2. 5%。 先提取黄酮再提取杜仲胶，粉末可提取 ω( 杜仲胶) =0. 5%。
通过对絮状物料和粉末状物料分别在 85 ℃下，物料质量浓度50. 00 mg/mL，用石油醚浸提2 h 提取杜仲胶和 85 ℃ 下，与物料质量浓度 50. 00 mg/mL，用体积分数为 70% 乙醇溶液浸提 2 h 提取杜仲黄酮的结果比较发现，将杜仲粉碎后，粉状物中杜仲胶的含量远小于絮状物中杜仲胶含量。 并且，对物料先提取胶再提黄酮，更有利于杜仲胶和杜仲黄酮的利用。
2. 3 声条件影响分析
2. 3. 1 声频率对提取效果的影响
用石油醚 85 ℃ 提取 2 h，物料质量浓度 50. 00mg / mL，3 g 杜仲絮状物，将声功率设定为 0. 25W / cm2，研究声频率分别为 28，40，50，135 kHz 下的提取效果，与非声提取效果进行比较，40 kHz 的声频率对杜仲胶的提取效果较好，相对于非声，提取量提高 234%。
2. 3. 2 声功率对提取效果的影响
用石油醚 85 ℃ 提取 2 h，物料质量浓度 50. 00mg / mL，3 g 杜仲絮状物，将声频率设定为 40 kHz，研究功率分别为0.05，0.15，0.25，0.35，0.45 W/cm2下的提取效果，杜仲胶的提取量随声功率的提高而增长。
2. 3. 3 时间对提取效果的影响
用石油醚在 85 ℃下提取，物料质量浓度 50. 00mg / mL，3 g 杜仲絮状物，将声频率设定为 40 kHz，声功率设定为 0. 25 W/cm2，研究声时间分别为1. 0，1. 5，2. 0，2. 5，3. 0 h 下的提取效果， 杜仲胶的提取量随提取时间的提高而增长。
2. 3. 4 物料质量浓度对提取效果的影响
用石油醚在 85 ℃下提取 2 h，将声频率设定为 40 kHz，声功率设定为 0. 25 W/cm2，3 g 杜仲絮状物，研究物料质量浓度分别为 50. 00，62. 50，83. 33，125. 00，250. 00 mg / mL 条件下的提取效果，杜仲胶的提取量随物料质量浓度的提高而减小。
2. 4 杜仲胶的定性
2. 4. 1 韦氏法
用韦氏法定性产物，将所得提取物 0. 1 g 剪成细小颗粒，将其放入坩埚里，滴加少量的 CCl4，待其发生溶胀后，加入 4 ～ 6 滴溴水，再在样品表面加入 2 g 苯酚将其覆盖。 为加快其反应，将坩埚放置于沸水浴上，以蒸汽辅助加热 5 min，使 CCl4挥发。 观察产物颜色，若为紫色、褐色或蓝色，则证明产物为杜仲胶。 这种定性方法的优点是灵敏度高。 本实验中所提取的产物呈褐色。
2. 4. 2 提取物的核磁谱图
将微量提取物溶解于氘代苯，进行1H-NMＲ 分析。 对结果进行解析并与标准样品谱图对比，确定结构为杜仲胶。
来源：惠合浓缩器
