《武汉工程大学学报》  2011年11期 31-34   出版日期：2011-11-30   ISSN:1674-2869   CN:42-1779/TQ

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离子液体微波辅助提取葛根总黄酮


0引言室温离子液体(Room temperature ionic liquids，ILS)是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成，在室温或接近室温下(通常低于100 ℃）呈液体状态的盐类［12］.因为离子液体是一种绿色溶剂，具有很高的极化率，对微波具有强的吸收和热转换能力，非常适合做微波辅助萃取的萃取溶剂［35］.另外，还具有溶解能力强、蒸汽压低、挥发性小、液态范围宽等独特的物理化学性质［6］.而传统的微波萃取溶剂，如甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、甲苯、乙醚等，因其具有较强的挥发性或毒性，在生产过程中会引起环境污染.离子液体作为一种可设计的绿色溶剂，在液液萃取、液相微萃取、双水相萃取、固相萃取和膜分离等样品预处理方面的均有应用;近年来，离子液体在天然产物分离提取方面的应用也见报道［78］.Lu等［9］采用微波辅助萃取法，以1烷基3甲基咪唑为阳离子的离子液体的水溶液为溶剂，对莲子心中酚醛碱的提取进行了研究.李攻科等［10］以离子液体的水溶液为提取剂，通过微波辅助法对石蒜中的石蒜碱、力克拉敏和加兰他敏生物碱等物质的提取进行了研究，并将提取效率与传统萃取法进行了比较，发现该方法快递高效且无污染.葛根的主要成分是黄酮类物质，其中起最主要药理作用的是葛根素.葛根素具有降低心肌耗氧、扩张冠状动脉血管、改善心肌收缩功能、调节血压、解酒护肝等作用，尤其是对于心血管疾病有很好的疗效［11］.因此，本实验采用葛根黄酮为研究对象，研究极性水溶性［bmim］Br作为提取溶剂在提取葛根总黄酮和葛根素中的作用.1实验部分1．1仪器与试剂
1.1.1实验仪器XH100A微波催化合成/萃取仪，北京祥鹄科技发展有限公司生产；DZF6020型真空干燥箱，巩义予华仪器有限公司生产；EL204电子天平，梅特勒托利多(上海）仪器有限公司生产；UV2450型紫外分光光度计，日本岛津(Shimadzu）公司生产；Agilent 1100系列高效液相色谱仪，美国Agilent公司生产；旋转蒸发仪，上海嘉鹏科技有限公司生产，SHZD(III）循环水式真空泵，巩义市英峪予华仪器厂生产；真空干燥箱，上海实验仪器有限公司生产.
1.1.2实验试剂N甲基咪唑，临海市凯合化工厂生产；溴代正丁烷，国药集团化学试剂有限公司生产；乙酸乙酯，国药集团化学试剂有限公司生产；无水乙醇，国药集团化学试剂有限公司生产；葛根，购于三九中药店，产地为湖北英山；葛根素对照品，南京替斯艾么中药研究所生产；整个实验过程中均采用二次蒸馏水.1.2实验方法
1.2.1溴化1丁基3甲基咪唑的合成溴化1丁基3甲基咪唑参考文献采用微波法进行合成［12］，合成过程中采用微波功率为500 W，温度80 ℃，间歇式加热，功率和温度过高会影响反应产率.反应结束后冷却到室温，得到淡黄色黏稠粗品，得到的初产品用乙酸乙酯洗涤、旋转蒸发、真空干燥后，得到淡黄色黏稠液体，产品收率为91.38%.
图1［bmim］Br结构图
Fig.1The Molecular Structure of ［bmim］Br1.2.2葛根标准曲线称取葛根素对照品5.2 mg，用质量分数95%乙醇溶解并定容于50 mL容量瓶中，得0.104 mg/mL的葛根素标准溶液.准确吸取该标准溶液0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mL于10 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释定容，得系列对照品溶液，以1.0 mL质量分数95%乙醇加水至10 mL作空白对照，于250 nm处测定A.
1.2.3葛根总黄酮化合物的提取将葛根块粉粹、过筛，得到粒径0.250～0.850 mm的样品.准确称取0.5 g过筛后的葛根样品，按固液比120进行提取，提取温度为60 ℃，微波功率为500 W，提取10 min，取出冷却后测量.
1.2.4分析方法葛根总黄酮的分析采用紫外分光光度法，以葛根素为对照品进行分析.提取液中葛根素的分析采用高效液相色谱法，以葛根素为对照品，色谱条件见表1.表1色谱条件
Table 1The conditions of chromatography项目色谱参数色谱柱InertsiLODSC18色谱柱
(250 mm×4.6 mm，5 μm）流动相甲醇水(2575）(v/v)检测波长250 nm柱温25 ℃流速1 mL/min进样量10 μL2结果与讨论2.1固液比对提取率的影响液体中溶质的扩散系数不仅与物系的种类、温度有关，且随溶质的浓度而变，而固液比对体系中溶质的浓度影响最大，因此合适的固液比不仅有利于溶质的溶出，还能提高溶剂的提取效率.实验采用浓度为0.5 mol/L的［bmim］Br的水溶液，固定微波功率为600 W，提取时间为8 min，通过改变固液比的值，研究固液比对葛根总黄酮提取率的影响.结果如图2所示：当固液比从110到120时，因为增加了提取液的用量，有利于葛根总黄酮的溶出，因此提取液中总黄酮量有很明显的增加.但当固液比大于120后，提取液中黄酮总量基本保持不变，且当固液比大于140后，还出现了缓慢减少，综上可知即使继续增加溶剂的量，也无法提高葛根总黄酮的提取率，并且加大了溶剂的消耗量，也不利于后续的溶剂回收，不符合经济高效的要求，因此选择最佳固液比为120.第11期李倩，等：离子液体微波辅助提取葛根总黄酮
武汉工程大学学报第33卷
图2固液比对提取黄酮总量的影响
Fig.2Effect of solidliquid ratio on the extraction of flavonoids2.2提取温度对提取效果的影响从理论上讲，提取温度越高，分子运动越剧烈，越有利于溶质的扩散，但温度过高不但增加能耗，而且对天然产物的稳定也不利，因此需要考察不同的温度对葛根中总黄酮溶出率的影响.实验准确称取0.5 g葛根样品，采用10 mL 0.5 mol/L的［bmim］Br水溶液作为提取剂，在微波功率600 W，提取时间8 min的条件下，测定不同温度下提取液中总黄酮的浓度，结果如图3所示.当温度从室温到70 ℃变化时，随着提取温度的提高，提取液中葛根总黄酮浓度明显的增大，而温度达到70 ℃左右时，总黄酮浓度趋于稳定.继续提高提取温度，提取液中总黄酮量明显下降，可能是因为当提取温度过高时，会导致部分葛根总黄酮分解.考虑要经济高效为前提，最佳提取温度为70 ℃.2.3提取时间对提取效果的影响准确称取0.5 g葛根样品，采用10 mL 0.5 mol/L的［bmim］Br水溶液作为溶剂，在微波功率600 W，提取温度70 ℃的条件下，改变提取时间，研究提取时间对葛根中总黄酮溶出率的影响.结果发现(见图4），［bmim］Br水溶液溶出葛根黄酮的速度很快，加热初(提取2 min时）就能明显观察到溶液中有黄酮溶出，而且随着时间增加，葛根黄酮质量浓度也在缓慢增加，到8 min最大值时，比2 min 时的黄酮质量浓度高出9%；而当提取时间超过10 min后，提取液中总黄酮的质量浓度有稍许下降，这可能是由于微波的强热效应，使葛根总黄酮部分发生分解，导致了总量的下降.因此，提取时间宜在8 min左右.图3提取温度对提取液中黄酮浓度的影响
Fig.3Effect of temperature on the extraction of flavonoids图4提取时间对提取液浓度的影响
Fig.4Effect of time on the extraction of flavonoids2.4功率对提取效率的影响微波加热功率过低，提取液升温缓慢，功率过高温度又不容易控制，因此必须微波功率对提取效果的影响.实验采用10 mL 0.5 mol/L的离子液体提取0.5 g葛根，固定微波萃取时间为8 min，提取温度为70 ℃，改变微波功率，测量提取液中的葛根总黄酮质量含量.结果如图5所示，微波提取功率为500 W时黄酮提取率最高，且此时提取液温度平稳上升，有利于提取.图5微波功率对提取效率的影响
Fig.5Effect of microwave power on the extraction of
flavonoids2.5［bmim］Br的浓度对提取率的影响由于纯的［bmim］Br为淡黄色粘稠液体，［bmim］Br水溶液的粘度会随着浓度的增加而增大，提取剂的浓度过大，不但会增加成本，而且还会影响后续的固液分离，因此需要对［bmim］Br的浓度的影响进行研究.实验固定提取固液比为120，萃取温度为70 ℃，微波功率500 W，萃取时间为8 min，研究不同提取剂浓度对提取液中总黄酮质量含量的影响.结果如图6所示，当［bmim］Br浓度从0.2 mol/L逐渐增加到1.0 mol/L，总黄酮的萃取量明显增加，当离子液体浓度大于1.0时，提取液中总黄酮的质量浓度基本保持不变，这说明即使继续增大溶剂浓度，葛根总黄酮的溶出量也不会有很大的提高，并且继续增大提取液的浓度，提取液的粘度会明显增大，分离提取液会产生损失，这一现象与课题组前期工作比较类似［12］.因此，从萃取成本及操作上的综合考虑，最终选择1.0 mol/L［bmim］Br溶液作为微波辅助提取葛根总黄酮的溶剂.在最佳条件下得到葛根黄酮的得率为8.05%.图6提取液浓度对提取效率的影响
Fig.6Effect of the concentration of ［bmim］Br solution on
the extraction of flavonoids2.6离子液体与传统提取剂乙醇的比较最后本实验采用［bmim］Br水溶液在最优化的条件下提取葛根黄酮，并与质量分数为80%乙醇溶液做萃取剂［13］的提取效果进行比较，所得提取液分别用紫外分光光度法测定其葛根总黄酮的含量.通过比较可以得出，用［bmim］Br溶液作为提取剂比乙醇作为提取剂提取液的黄酮总量要高13.5%，同时，采用高效液相色谱对两种溶剂提取后的溶液进行分析，测定提取溶液中葛根素的含量，发现采用［bmim］Br溶液提取的提取液中葛根素的含量比乙醇提取液中葛根素含量高15.6%.图7葛根提取液的HPLC分析色谱图
Fig.7The chromatogram of flavonoids in Radix Puerariae注：A为用乙醇提取的色谱图谱；B为离子液体提取色谱图；C为葛根素标准品色谱图.3结语以离子液体［bmim］Br水溶液为溶剂，研究［bmim］Br水溶液在微波条件下提取葛根总黄酮的提取率.实验结果表明：1.0 mol/L ［bmim］Br的水溶液为溶剂，固液比120，微波功率500 W，在70 ℃微波辅助萃取8 min，其总黄酮的得率为8.05%.与本课题组前期的工作比较，发现离子液体微波辅助萃取葛根黄酮具有以下优点：萃取时间短，溶剂量少，提取率高.参考文献：