CN102697839B

CN102697839B - 双水相萃取分离黄芪黄酮、皂苷和多糖的方法

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Publication number: CN102697839B
Application number: CN201210178211.5A
Authority: CN
Inventors: 池汝安; 张越非; 钟玲; 余军霞; 徐志高; 肖春桥
Original assignee: Wuhan Institute of Technology
Current assignee: Wuhan Institute of Technology
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2032-06-01
Also published as: CN102697839A

Abstract

本发明涉及一种双水相分离黄芪中总黄酮、皂苷和多糖的方法，将黄芪药材粉碎，加入溶剂，固液浸提，过滤除杂后得到黄芪总黄酮和皂苷粗提液，取上述黄芪粗提液，浓缩，加入无水乙醇/磷酸氢二钾形成的双水相系统，加水使系统总量为一定值，混匀，静置后分为上下两相；取出含有大量黄芪总黄酮和皂苷的乙醇相，对其进行减压浓缩，得到黄芪总黄酮提取物。本发明的有益效果是：提高了黄芪总黄酮、总皂苷的萃取率，同时能与粗提物中的黄芪多糖进行分离，所使用的溶剂低毒，有利于环保，同时生产成本低，不引起黄芪黄酮、皂苷的失活或变性、分相时间短、界面张力小、不存在有机溶剂的残留。

Description

双水相萃取分离黄芪黄酮、皂苷和多糖的方法

技术领域

本发明属于天然产物有效成分的分离纯化领域，涉及一种双水相萃取分离黄芪黄酮、皂苷和多糖的方法。

背景技术

黄芪为豆科植物蒙古黄芪(Astragalus membranaceus) 或膜荚黄芪(Astragalus membranaceus)的干燥根，具有补气固表、利尿托毒、排脓、敛疮生肌等功效。黄芪中的主要有效成分为黄酮类、皂苷类和多糖。其中黄酮类化合物主要包括芒柄花素( formononetin)、芒柄花苷(ononion)、毛蕊异黄酮(calycosin )及其糖苷等。研究证实黄芪总黄酮具有清除O^2-·和OH-·防止生物膜过氧化的作用，也能显著抑制OH-·对DNA的损伤作用，是黄芪抗氧化作用的主要成分，表现为显著的抗肝脏毒性、抗炎、抗菌及保护心血管系统的作用。黄芪总皂苷在免疫调节、心肌缺血保护等方面有显著活性，其药理作用广泛，包括抗病毒、保肝、抑瘤、改善心脏功能、抗炎镇痛、抑制滑膜成纤维细胞增殖等。

近年来，由于双水相萃取技术具有高效、温和、操作简便、容易放大和能有效保持生物活性等优点，被广泛应用于生物化学、细胞生物学和生物化工等领域。具体涉及到细胞、膜、病毒、蛋白质、核酸等生物产品以及其他天然药物有效成分的分离和纯化。但传统的双水相体系有原料成本较高，高聚物回收利用困难等缺点。随着对双水相技术研究的不断深入，以无机盐代替高聚物的普通有机物双水相体系以其价廉、低毒、体系简单、溶剂的回收利用及后续处理容易等优点，且由于体系组分极性较大，尤其适用于极性物质的提取和纯化，使双水相萃取的工业化成为可能。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足而提出一种双水相萃取分离黄芪粗提物中黄芪黄酮、皂苷和多糖的方法，其不但避免了有毒溶剂的使用，提高了黄芪中总黄酮的提取率，且能将粗提品中的黄酮与亲水性皂苷和少量多糖进行分离，达到纯化黄芪黄酮并分离皂苷的目的，且方法本身操作简单经济。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：双水相萃取分离黄芪粗提物中黄芪黄酮、皂苷和多糖的方法，其特征在于包括有以下步骤：

1）固液浸提：向黄芪药材中加入溶剂，固液浸提，过滤除杂后静置24-48小时，沉淀为多糖，滤液为黄芪粗提液；

2）双水相萃取：将步骤1）所得黄芪粗提液，浓缩至原体积的1/5，加入无水乙醇、磷酸氢二钾和水，形成体系内乙醇/磷酸氢二钾的双水相系统，混匀，保持pH为6.0-9.0，静止后分为上下两相；

3）减压蒸馏，真空干燥：将步骤2）中所得含有大量黄芪总黄酮的乙醇上相，对其进行减压蒸馏、真空干燥，得到黄芪总黄酮提取物，下相为富含黄芪皂苷的水相。

按上述方案，在固液浸提中，所述的溶剂体积分数为50-90%，黄芪药材与溶剂固液比为1g∶5ml- 1 g∶30 ml，加热回流提取3次，每次1小时，将提取液合并得到黄芪粗提液。

按上述方案，步骤1）所述溶剂为甲醇、乙醇和水中的任意一种或者它们的混合。

按上述方案，步骤2）所述的无水乙醇加入的质量分数为体系的22%-40%，所述的磷酸氢二钾加入的质量分数为体系的15%-22%。

按上述方案，步骤2）所述的双水相萃取中静止分相温度为8-80℃，分相时间为10分钟。

按上述方案，在减压蒸馏，真空干燥中，减压蒸馏的温度为50-80℃。

本发明的反应原理：当能与水混溶的普通的有机溶剂，如乙醇、异丙醇、丙酮等，加入到某些电解质水溶液中，利用盐离子的水化作用，使盐离子夺取原来与有机溶剂水合的水分子而释放出有机溶剂分子，可形成有机溶剂/无机盐双水相体系。当生物物质或天然产物中的有效成分进入双水相体系时，由于表面性质、电荷作用和各种力（憎水键、氢键和离子键）的存在和环境因素（浓度、温度、pH 值以及离子的种类和强度等）的影响，生物物质或天然产物中的有效成分易在两相间形成选择性的分配。利用这一点，可以实现生物物质和天然产物中有效成分的提取、浓缩和分离。

与已有技术相比，本发明的优点在于：

1）分相迅速，回收率高

在实验中观察到，采用双水相萃取法，约10分钟即可分相，并且没有乳化层，缩短了实验周期，且回收率高；

2）过程集成

双水相萃取既达到了纯化的目的，又浓缩了料液，浓缩倍数达到4倍以上；

3）避免了有毒溶剂正丁醇的使用，采用低毒的无水乙醇，利用环保且节约试剂；

4）界面张力小，有助于两相之间的质量传递；

5）黄芪黄酮在体系中的分配系数K为10.33，萃取率Y高达96.6%，同时对该体系萃余后上下相中黄芪皂苷和多糖含量进行测定，上相中黄芪皂苷去除率达到92.01%；黄芪多糖全部富集在下相水相，即去除率高达100%，这有利于黄芪粗提取液中总黄酮的分离和纯化；

6）易于工艺放大和连续操作，与后续纯化工序可直接相连，无需进行特殊处理。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，不是对本发明的限制。

实施例1：

（1）固液浸提

取粉碎的黄芪药材1.0 g，精密称定，在70℃水浴中用20 mL体积分数为60%乙醇加热回流提取1h，重复3次后过滤，合并滤液，静置24小时后，过滤得沉淀为多糖，滤液即为黄芪粗提液；

（2）双水相萃取

取上述黄芪粗提液，浓缩至原体积的1/5，加入磷酸氢二钾、乙醇和水组成双水相系统，使其中无水乙醇占体系质量分数为25%，磷酸氢二钾占体系质量分数为16%，混匀，保持pH为6.8，室温下放置10分钟，静置分相，其中总黄酮在乙醇上相的收率为86.8%，皂苷在下相中的收率为89.2%。

（3）浓缩萃取液

取出乙醇上相，置于70℃减压蒸馏，真空干燥后得到黄芪总黄酮提取物。

利用紫外分光光度法测定双水相萃取体系中黄芪总黄酮和总皂苷的浓度，按下列公式进行计算：

相比计算公式：

Figure 2012101782115100002DEST_PATH_IMAGE001

其中，V_t、V_b分别是上、下相体积（mL）；

目标萃取物的双水相分配系数计算公式：

Figure 2012101782115100002DEST_PATH_IMAGE002

其中，C_t、C_b分别是上、下相目标萃取物的质量浓度（g/L）；

萃取率（收率）计算公式：

测量方法：

（1）总黄酮的含量测定

具体步骤如下：以芦丁为对照品，在259.5 nm用紫外分光光度计测定其黄芪总黄酮的含量，计算得回归方程为A=30.3571C+0.01357，相关系数R=0.99995。

（2）总皂苷的含量测定

具体步骤如下：采用香草醛-冰醋酸显色法，取黄芪总皂苷的对照品黄芪甲苷配制标准溶液，加入显色剂香草醛-高氯酸-冰醋酸等预处理后，用分光光度计在456 nm测量吸光度，得标准曲线的回归方程为A =3.0378C-0.0599，相关系数R = 0.9996；经双水相体系萃取的供试液（稀释到一定浓度），取其上下相经香草醛-冰醋酸法显色后，用紫外分光光度计在456 nm测量吸光度。

该实施例中，黄芪总黄酮在上相的吸光度为0.621，下相的吸光度为0.245，带入总黄酮回归方程计算得到浓度C_t为0.02 g/ml、C_b为0.0076 g/ml，于是分配系数K为2.623。此时系统相比R为2.5，则上相总黄酮的收率为86.8%。黄芪总皂苷在上相的吸光度为0.034，下相的吸光度为0.232，带入总皂苷回归方程计算得到浓度C_t为0.031 g/ml、C_b为0.096 g/ml，于是分配系数K为3.304。此时系统相比R为2.5，则下相总皂苷的收率为89.2%。

实施例2：

（1）固液浸提

取粉碎的黄芪药材1.0 g，精密称定，在80℃水浴中用20 ml体积分数为70%乙醇加热回流提取1h，重复3次后过滤，合并滤液，静置48小时后，过滤得沉淀为多糖，滤液为黄芪粗提液；

（2）双水相萃取

取上述黄芪粗提液，浓缩至原体积的1/5，加入磷酸氢二钾、乙醇和水组成双水相系统，使其中无水乙醇占体系质量分数为22%，磷酸氢二钾占体系质量分数为20%，混匀，保持pH为7.5，室温下放置10分钟，静置分相，其中总黄酮在乙醇相的收率为92.8%，皂苷在下相中的收率为89.4%；

（3）浓缩萃取液

该实施例中，黄芪总黄酮在上相的吸光度为0.675，下相的吸光度为0.135，带入总黄酮回归方程计算得到浓度C_t为0.0218 g/ml、C_b为0.004 g/ml，于是分配系数K_总黄酮为5.45。此时系统相比R为2.36，则上相总黄酮的收率为92.8%。黄芪总皂苷在上相的吸光度为0.031，下相的吸光度为0.274，带入总皂苷回归方程计算得到浓度C_t为0.03 g/ml、C_b为0.11 g/ml，于是分配系数K_总皂苷为3.574，则下相总皂苷的收率为89.4%。

实施例3：

（1）固液浸提

取粉碎的黄芪药材1.0 g，精密称定，在90℃水浴中用30 ml体积分数为80%乙醇加热回流提取1h，重复3次后过滤，合并滤液，静置48小时后，过滤得沉淀为多糖，滤液即为黄芪粗提液；

（2）双水相萃取

取上述黄芪粗提液，浓缩至原体积的1/5，加入磷酸氢二钾、乙醇和水组成双水相系统，使其中无水乙醇占体系质量分数为28%，磷酸氢二钾占体系质量分数为18%，保持pH为8.2，室温下放置10分钟，静置分相，其中总黄酮在乙醇相的收率为87.2%，皂苷在下相中的收率为86.02%；

（3）浓缩萃取液

该实施例中，黄芪总黄酮在上相的吸光度为1.405，下相的吸光度为0.572，带入总黄酮回归方程计算得到浓度C_t为0.046 g/ml、C_b为0.0184 g/ml，于是分配系数K为2.5，此时系统相比R为2.725，则上相总黄酮的收率为87.2%。黄芪总皂苷在上相的吸光度为0.013，下相的吸光度为0.104，带入总皂苷回归方程计算得到浓度C_t为0.024 g/ml、C_b为0.054 g/ml，于是分配系数K为2.258，则下相总皂苷的收率为86.02%。

Claims

1.双水相萃取分离黄芪粗提物中黄芪黄酮、皂苷和多糖的方法，其特征在于包括有以下步骤：

1）固液浸提：向黄芪药材中加入溶剂，所述的溶剂为乙醇溶液，固液浸提，过滤除杂后静置24-48小时，沉淀为多糖，滤液为黄芪粗提液；

2.根据权利要求1 所述的双水相萃取分离黄芪粗提物中黄芪黄酮、皂苷和多糖的方法，其特征在于：在固液浸提中，所述的溶剂体积分数为50-90%，黄芪药材与溶剂固液比为1g∶5ml- 1 g∶30 ml，加热回流提取3次，每次1小时，将提取液合并得到黄芪粗提液。

3.根据权利要求1 所述的双水相萃取分离黄芪粗提物中黄芪黄酮、皂苷和多糖的方法，其特征在于：步骤2）所述的无水乙醇加入的质量分数为体系的22%-40%，所述的磷酸氢二钾加入的质量分数为体系的15%-22%。

4.根据权利要求1 所述的双水相萃取分离黄芪粗提物中黄芪黄酮、皂苷和多糖的方法，其特征在于步骤2）所述的双水相萃取中静止分相温度为8-80℃，分相时间为10分钟。

5.根据权利要求1 所述的双水相萃取分离黄芪粗提物中黄芪黄酮、皂苷和多糖的方法，其特征在于：在减压蒸馏，真空干燥中，减压蒸馏的温度为50-80℃。