目的
优化ZTC1+1Ⅱ型天然澄清剂用于桑叶提取液除杂的工艺。
方法
以桑叶生物碱保留率、黄酮保留率、多糖保留率和固形物去除率为指标,进行单因素实验,分别考察澄清剂加入顺序、澄清剂加入量、药物浓度、作用温度、搅拌时间、搅拌速率及水浴保温时间对除杂效果的影响。在单因素实验的基础上,应用效应面分析法优化澄清工艺条件。
结果
ZTC1+1Ⅱ型天然澄清剂2组分加入顺序为先B组分后A组分,澄清剂B组分加入量为10%药液体积,A组分为5%,药物浓度为0.17 g·mL-1,作用温度为76 ℃,搅拌速率120 r·min-1,搅拌10 min,80 ℃水浴保温30 min,静置12 h的工艺条件下,桑叶生物碱保留率为92.5%,桑叶黄酮保留率为90.2%,桑叶多糖保留率为91.1%,固形物去除率为26.5%。
结论
ZTC1+1Ⅱ型天然澄清剂能够有效纯化桑叶提取液,且基于效应面法优化的工艺条件,方法简单可行,澄清度好。
Objective
To determine the optimum process of ZTC1+1Ⅱnatural clarifying agents edulcorated mulberry leaf extracts.
Methods
The remaining rate of mulberry leaf alkaloid, flavone,polysaccharide and the solids removal rate were used as indexes, optimized by single factor experiment to study the effect of some factors, such as the order and dosage of clarifying agents, the concentration and the temperature of the extracting solution, whisking time, whisking speed and holding time, response surface methodology was selected to decide the best clarfication process.
Results
The optimal process: the order of the ZTC1+1Ⅱ natural clarifying agents was part B after part A, the dosage of clarifiers B and A were 10% and 5% volume of the extract, the extract solution was 0.17 g·mL-1, the temperature was 76 ℃, the whisking speed was 120 r·min-1, the whisking time was 10 min, 80 ℃ holding 30 min, and standing time was 12 h, the remaining rate of mulberry leaf alkaloid, flavone and polysaccharide were 92.5%, 90.2% and 91.1%, the solids removal rate was 26.5%.
Conclusion
ZTC1+1Ⅱ natural clarifying agents could effectively purify the extracts of mulbery leaf, optimized by the response surface method, the method is simple and feasible, and clarity is good.
桑元止渴胶囊是广州军区广州总医院的自制制剂,其中的中药有效成分是从桑叶中提取出的多糖、黄酮和生物碱,主要用于2型糖尿病的辅助治疗。但是,由于桑元止渴胶囊原生产工艺中桑叶总生物碱成分通过乙醇提取后,回收乙醇得到浑浊液,其中含有大量的非水溶性成分,黏性较大,难以用普通的过滤方式去除,且含有的叶绿素等杂质形成的油性沉淀对后续纯化工艺中使用的树脂柱具有毒性作用,使得树脂柱使用寿命降低,操作困难,同时,最终的提取物吸湿性较大,生产成本较高。因此,为了降低生产成本,改善该产品的防潮性能,提高其产品质量,笔者采用ZTC1+1Ⅱ型天然澄清剂对桑叶提取物进行纯化的单因素实验,然后通过星点设计-效应面法进行实验,优化ZTC1+1Ⅱ型天然澄清剂纯化桑叶提取物的最优条件,报道如下。
BP211D型电子天平(德国赛多利斯公司,感量:1 mg);电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司);KQAS1000GTDE高频恒温数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司); Lab Tech紫外可见-分光光度计(北京莱伯泰科仪器有限公司);EYELAN21001旋转蒸发仪(日本东京理化器械株式会社)。
桑叶(广东和翔制药有限公司,批号:131201,产地:江苏,经广东和翔制药有限公司质检部鉴定为桑科植物桑
按照桑元止渴胶囊中颗粒制备的工艺条件,取桑叶粉(过孔径0.60 mm 药筛)1 000 g置圆底烧瓶中,按料液比1:10 加入适量70 %乙醇,80 ℃加热回流提取2次,每次60 min,过滤,合并滤液,回收乙醇至完全;药渣加水,料液比1:10,80 ℃提取2次,每次60 min,过滤,浓缩,取滤液与醇提物合并,制成桑叶提取物5 000 mL,即得药物浓度为1:5的浓缩液,备用[1]。
澄清剂A组分:称取A组分5.0 g,先用少量纯化水将其搅成糊状,然后加纯化水至500 mL,溶胀24 h,搅拌均匀,即得 1%A组分黏胶液;澄清剂B组分:称取B组分5.0 g,用少量1%醋酸溶解B组分并搅成糊状,然后加1%醋酸溶液至500 mL,溶胀24 h,搅拌均匀,即得1%B组分黏胶液[2]。
2.3.1 桑叶生物碱含量测定
采用雷氏盐比色法测定[1]。以4-羟基哌啶为对照品,利用4-羟基哌啶标准曲线计算桑叶生物碱含量。以4-羟基哌啶溶液的摩尔浓度(mol·L-1)为横坐标(
2.3.2 桑叶黄酮含量测定
采用硝酸铝-亚硝酸钠比色法测定[1]。以芦丁为对照品,利用芦丁标准曲线计算桑叶黄酮含量。以芦丁溶液质量浓度(mg·mL-1)为横坐标(
2.3.3 桑叶多糖含量测定
采用改进的苯酚-硫酸法测定[1]。以葡萄糖为对照品,利用葡萄糖标准曲线计算桑叶多糖含量。以葡萄糖溶液质量浓度(μg·mL-1)为横坐标(
2.4.1 活性成分保留率
将“2.1”项的提取液适度稀释后,分别按“2.3.1”“2.3.2”和“2.3.3”项方法测定桑叶多糖、黄酮和生物碱溶液的吸光度,根据各自的标准曲线方程计算多糖、黄酮的质量浓度和生物碱的摩尔浓度,然后根据稀释倍数和溶液体积计算含量,生物碱含量以1-脱氧野尻霉素(1-deoxyno jirimycin,1-DNJ)摩尔质量计算。由下列公式计算活性成分保留率:多糖、黄酮和生物碱保留率(%)=澄清剂处理后活性成分含量/澄清剂处理前活性成分含量×100%。
2.4.2 固形物去除率
精密量取澄清处理前后提取液各25 mL,置已干燥至恒质量的蒸发皿,水浴蒸干,105 ℃烘干3 h,迅速置于干燥器中冷却至常温,后精密称质量[3]。计算固形物去除率,按下式公式计算:固形物去除率(%)=(澄清前固形物质量-澄清后固形物质量)/澄清前固形物质量×100%。
2.4.3 综合评分(overall desirability,OD)
在用澄清剂对桑叶提取物进行除杂处理时,既要最大可能减少目标活性成分的损失,又要保证较好的澄清效果,所以,选取生物碱保留率(
2.5.1 澄清剂A、B两组分加入顺序
取桑叶提取液适量,分别稀释至不同浓度,测定pH值=6.1,根据ZTC1+1Ⅱ型澄清剂说明书,ZTC1+1Ⅱ型澄清剂使用时不需要调节待处理液的pH值,由于本次实验待处理液pH值=6.1,相对于蛋白质等电点pH值=4.8为碱性环境,所有,先加入澄清剂B组分后加入A组分,且组分用量比为2:1[5]。
2.5.2 澄清剂用量对除杂效果的影响
取“2.1”项桑叶提取物50 mL,平行5份,置于100 mL锥形瓶中,在双数显恒温磁力搅拌器上加热恒温至80 ℃,分别加入待处理药液体积的4%,6%,8%,10%和12%的1% B组分黏胶液,在恒温80 ℃,搅拌速率120 r·min-1条件下搅拌10 min,保温30 min;再分别加入待处理药液体积的3%,4%,5%和6%的1%A组分黏胶液,在恒温80 ℃,搅拌速率120 r·min-1条件下搅拌10 min,保温30 min,静置12 h后过滤,取滤液定容至50 mL,测定各指标,结果表明,澄清剂加入量对除杂效果影响显著,随着澄清剂加入量增大,固形物去除率也随之变高,在澄清剂B组分加入量为10%,A组分加入量为5%后趋于稳定;同时,活性成分保留率随之降低。
2.5.3 药物浓度、作用温度、搅拌时间、搅拌速率及水浴保温时间对除杂效果的影响
取“2.1”项桑叶提取液适量,按单因素实验设计实验,澄清剂B组分加入量为药液量的8%,相应的A组分加入量为4%,其余操作基本同“2.5.1”项方法。实验结果表明,药物浓度和作用温度对除杂效果影响明显,而搅拌时间、搅拌速率和水浴保温时间对除杂效果影响较小。搅拌速率120 r·min-1,搅拌10 min,80 ℃水浴保温30 min即可达到较好的除杂效果。
选择澄清剂加入量、药物浓度和作用温度3个主要影响因素作为考察因素,以桑叶活性成分的保留率和固形物去除率为效应值,搅拌速率120 r·min-1,搅拌10 min,水浴保温30 min为固定条件。根据Box-Be hnken设计原则安排实验,因素水平见
应用Design Expert 8.0.5版软件对实验数据进行回归分析,建立桑叶提取液除杂工艺综合评分与3个除杂工艺条件因素的数学回归模型:OD=91.80+0.29A+0.85B-2.31C+0.68AB-0.45AC+0.18BC+0.40A2+0.18B2-3.15C2,模型回归显著(
方差分析表明各因素对桑叶提取液除杂效果影响顺序为C>B>A,其中B、C和C2项对效应值影响极显著,A、AB和A2对效应值影响显著。在回归方程基础上,应用Design Expert 8.0.5版软件绘制效应面及等高线图,若等高线为椭圆则表明2个因素交互作用明显,若为圆形则表明交互作用不明显[6]。结果见
利用Design Expert 8.0.5版统计软件预测桑叶提取液除杂工艺综合评分,得到的优化除杂方案是药物浓度为0.17 g·mL-1,澄清剂加入量B组分为10%药液体积,A组分为5%,作用温度为75.88 ℃,搅拌速率为120 r·min-1,搅拌10 min,80 ℃水浴保温30 min,预测在此工艺条件下除杂工艺综合评分为94.7%;从实际操作考虑,将除杂工艺条件修正为作用温度76 ℃,其余工艺条件不变。
取“2.1”项桑叶提取液5份,每份50 mL,采用上述修正后的最佳除杂工艺进行实验,按照“2.4”项的评价指标和方法计算OD平均值为94.1%,其中,桑叶生物碱保留率为92.5%,桑叶黄酮保留率为90.2%,桑叶多糖保留率为91.1%,固形物去除率为26.5%,与模型预测值94.7%的偏离率[(预测值-实际值)/预测值×100%]为0.63%,并且实验结果高于效应面实验的其他组合,说明实验结果稳定。
ZTC1+1Ⅱ型天然澄清剂是一种新型的食品添加剂,其澄清原理是采用“1 + 1”澄清技术,其中一组分起主絮凝作用,使得不同可溶性大分子间“架桥”连接从而使分子迅速增大;另一组分起辅助絮凝作用,其中的再“架桥”作用可保证游离或结合的第一种组分从溶液中分离除去。具有安全无毒,澄清效率高,成本低廉,适用性广泛等优点,主要用于去除中药提取液中的淀粉、蛋白质、鞣质、黏液质等,而对提取液中的多糖、黄酮、生物碱和皂苷等活性成分能够很好的保留。
由于桑元止渴胶囊主要用于2型糖尿病的辅助治疗,其中桑叶提取物的主要活性成分为桑叶多糖、黄酮和生物碱。所以,在用ZTC1+1Ⅱ型天然澄清剂除杂纯化的过程中要尽可能保留桑叶多糖、黄酮和生物碱活性成分,故选择活性成分保留率作为评价指标;另外,ZTC1+1Ⅱ型天然澄清剂能够选择性地除去桑叶提取液中的胶质、蛋白、叶绿素、鞣质等成分,为保证其除杂效果,所以选取固形物去除率一同作为评价指标进行综合评分。鉴于两种评价指标相互矛盾,在数理统计时根据其重要程度给每个指标一个权重,用权重影响该指标在方案得分中所占的分值。其中,生物碱成分在桑叶中的含量最低,黄酮含量较高,多糖含量最高,但是在降血糖活性方面,生物碱的降糖效果最好,黄酮活性次之,多糖活性较弱,同时,固形物的去除率又与桑叶提取物的吸湿性相关,所以,在进行澄清效果综合评分中选择生物碱、黄酮、多糖保留率和固形物去除率分别占有综合评分值的40%,20%,10%和30%[1]。
The authors have declared that no competing interests exist.