余 平，刘长姣,2，乔春峰，张守勤*

(1.吉林工商学院食品工程分院，吉林 长春 130062；2.吉林大学生物与农业工程学院，吉林 长春 130025；3.香港赛马会中药研究院，香港 999077)

利用超高压技术提取补骨脂中补骨脂素和异补骨脂素

余 平1，刘长姣1,2，乔春峰3，张守勤2,*

(1.吉林工商学院食品工程分院，吉林 长春 130062；2.吉林大学生物与农业工程学院，吉林 长春 130025；3.香港赛马会中药研究院，香港 999077)

补骨脂是我国用于生产各种保健品的传统原料之一，其主要活性成分为补骨脂素和异补骨脂素。本实验通过回流提取法和超高压提取法提取补骨脂中补骨脂素和异补骨脂素的对比实验，证明超高压提取法优于回流提取法。通过均匀试验设计优化超高压提取补骨脂素和异补骨脂素的提取工艺，得到补骨脂素最优提取工艺条件为：压力100MPa，乙醇体积分数 53%，液固比90:1(mL/g)，提取时间3min；异补骨脂素的最优提取工艺条件为：压力100MPa，乙醇体积分数 55%，液固比90:1(mL/g)，提取时间3min。实验证明应用超高压提取法可以实现补骨脂素和异补骨脂素的常温、快速提取，为其在保健品和功能性食品中的应用提供高效的生产方法。

超高压技术；补骨脂；补骨脂素；异补骨脂素

补骨脂为豆科植物补骨脂(Psoralea corylifoliaL.)的干燥成熟果实，具有温肾助阳、纳气、止泻功效[1]，历代中医常用于治肾虚、滑精、小便频数、阳痿、腰膝冷痛、虚寒喘嗽等，外治用于皮肤病、白癫风、秃发等。药理作用研究证明补骨脂具有增强免疫力、抗肿瘤、治疗骨质疏松等作用[2-3]。目前补骨脂广泛应用于各种独具功能的营养保健品的生产。

补骨脂中含有多种活性成分，如香豆素类的补骨脂素、异补骨脂素和补骨脂定、黄酮类得补骨脂乙素，单萜类的补骨脂酚等[4-5]。其主要的生物活性成分为补骨脂素和异补骨脂素，研究证明补骨脂素和异补骨脂素具有抗氧化，促进皮肤色素增生，抗肿瘤活性，抗病毒和影响代谢的作用，是独具功能的营养因子[6-8]。目前补骨脂素和异补骨脂素的提取方法主要有回流法、超声提取法和超临界 CO2流体萃取法[9-10]。回流法提取时间长不利于热敏性成分的提取，具有生产周期长、后续处理工作难、有效成分损失大等缺点；超临界CO2流体萃取法适合提取极性低的目标成分；超声法工作噪声比较大，对容器壁的厚薄及容器放置位置要求较高，工业应用有一定的困难；超高压提取技术是在常温高压条件下，使原料中有效成分迅速溶出，具有提取时间短、得率高、节能、无污染、生物活性好等优点[11-13]。本实验采用超高压提取技术提取补骨脂中补骨脂素和异补骨脂素，并与回流提取法进行对比，确定提取方法并建立最优提取工艺，为其在保健品中的进一步开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

补骨脂 河南省新乡市药材公司；补骨脂素(批号：110739-200309)、异补骨脂素(批号： 110738-200410) 中国药品生物制品鉴定所；RJ-TDL-40B离心机 无锡瑞江仪器厂；超高压等静压机 上海大隆化工设备厂；MA110电子分析天平 上海良平仪器仪表厂；台式快速塑料封口机 温州兴业机械设备有限公司；Agilent 1100高效液相色谱仪 安捷伦科技有限公司。

1.2 回流提取法

精确称取粉碎样品1g，加入不同提取溶剂并称质量。回流提取4h，放冷至室温，加入溶剂使回流样品质量与前次称量质量相同，4000r/min离心10min，取上清液1mL于25mL容量瓶中，定容得待测液。

1.3 超高压提取法

精确称取粉碎样品1g，加入不同体积的提取溶液于袋中，密封后进行超高压处理，并保持一定的提取时间，卸压后，4000r/min离心10min，取上清液1mL于25mL容量瓶中，定容得待测液。

1.4 补骨脂素和异补骨脂素测定

式中：C为经HPLC测定获得的目标成分含量/mg；Vi为提取液总体积/mL；Vj为样品HPLC的测定体积/mL；M为补骨脂样品质量/g。

2 结果与分析

2.1 提取方法确定

精确称取粉碎样品1g，加入不同体积分数分别为55%、70%和90%的乙醇溶液50mL，密封后进行超高压处理，提取压力300MPa，提取3min，卸压后4000r/min离心10min.，上清液为待测液，结果见图1。

图1 提取方法对补骨脂素(A)和异补骨脂素(B)得率的影响Fig.1 Effect of extraction methods on the yields of psoralen and isopsoralen

从图1可知，55%乙醇溶液为提取溶剂时，补骨脂素和异补骨脂素的得率高于提取溶剂为甲醇、95%和75%的乙醇溶液，且超高压提取法两种目标成分的得率高于回流提取法。Qiao等[14-15]研究发现补骨脂中含有补骨脂苷和异补骨脂苷，并推测两个苷在水、葡萄糖苷酶存在的条件下，可以转化为相应的两个香豆素，即补骨脂素和异补骨脂素；在酶被破坏的情况下，则不能转化。以甲醇为溶剂提取时，原料中的葡萄糖苷酶被甲醇破坏，两个苷不能转化为香豆素。以55%乙醇溶液为提取溶剂时，酶不能被完全破坏，因此存在着苷转化成香豆素的过程，所得补骨脂素和异补骨脂素得率则偏高。

图2 补骨脂超高压和回流提取样品HPLC图谱Fig.2 HPLC chromatograms of UHPE and reflux extracts from Fructus Psoraleae

超高压提取样品中补骨脂素、异补骨脂素的得率均高于回流提取样品。主要是由于超高压提取是常温、短时提取，原料中葡萄糖苷酶破坏较小，补骨脂苷、异补骨脂苷较多转化为相应的补骨脂素和异补骨脂素。而回流提取过程中温度偏高，时间较长，酶活性被破坏，因此转化少，提取率低。从图2中的4个成分的峰面积也可以看出，超高压提取样品的色谱图中，补骨脂素、异补骨脂素的峰面积较大，但补骨脂苷、异补骨脂苷的峰面积较小。所以确定采用超高压法提取补骨脂中补骨脂素和异补骨脂素。

2.2 单因素试验

2.2.1 提取时间对得率的影响

图3 提取时间对补骨脂素和异补骨脂素得率的影响Fig.3 Effect of extraction time on the yields of psoralen and isopsoralen

精确称取粉碎样品1g，加入体积分数55%乙醇溶液50mL，密封后进行超高压处理，提取压力300MPa，提取1、3、5、7、9min，卸压后4000r/min离心10min，上清液为待测液。结果见图3。

从图3可知，补骨脂素和异补骨脂素的得率在提取时间1～3min内增加明显。当提取时间大于3min，两目标成分的得率无显著差异，进一步体现了超高压提取的快速优势。这主要是由于高压能够提高溶剂渗透速率，加快溶质的传质速率[16]，缩短了渗透过程所需的时间。

2.2.2 液固比对得率的影响

精确称取粉碎样品1g，加入体积分数55%乙醇溶液15、35、55、75、95mL，密封后进行超高压处理，提取压力300MPa、提取3min、卸压后4000r/min离心10min，上清液为待测液，结果见图4。

图4 液固比对补骨脂素和异补骨脂素得率的影响Fig.4 Effect of liquid-to-solid ratio on the yields of psoralen and isopsoralen

从图4可知，补骨脂素和异补骨脂素的得率随液固比的增大而增大。在提取过程中，溶剂用量的增加，可以增加溶剂与有效成分的接触面积，增大基质内外的浓度差，促进目标成分溶解在提取溶剂中，所以随着溶剂用量的增加补骨脂素和异补骨脂素的得率随之增加。但在实际应用中溶剂用量过多将增加后续工作量与生产成本，所以要根据实际情况选择合适的液固比。

2.2.3 提取溶剂对得率的影响

常用提取溶剂中，乙醇具有溶解性能好、无毒、价格便宜、来源方便，可回收反复使用等优点，同时根据提取方法对比试验，确定乙醇为提取溶剂。精确称取粉碎样品1g，加入体积分数15%、35%、55%、75%、95%的乙醇溶液50mL，密封后进行超高压处理，提取压力300MPa、提取3min，卸压后4000r/min离心10min.，上清液为待测液，结果见图5。

从图5可知，当乙醇体积分数在15%～55%之间，补骨脂素和异补骨脂素的得率随乙醇体积分数的增加而增大。当乙醇体积分数大于55%时，补骨脂素和异补骨脂素的得率呈下降趋势，可见较低体积分数的乙醇溶液更易于目标成分的提取。

图5 提取溶剂对补骨脂素和异补骨脂素得率的影响Fig.5 Effect of ethanol concentration on the yields of psoralen and isopsoralen

2.3 优化试验

单因素试验结果表明，超高压提取时间长于3min，对目标成分得率的影响较小，因此确定提取时间为3min，不作为优化工艺的考察因素。液固比直接影响补骨脂素和异补骨脂素的得率，根据单因素试验确定液固比在20:1～90:1。提取溶剂乙醇溶液的体积分数确定在35%～75%。从单因素试验结果可知，当乙醇体积分数大于75%时，得率明显下降，所以确定乙醇体积分数为35%～75%。提取压力是超高压提取法中的关键因素，试验选用100～500MPa压力范围。采用均匀试验设计的方法对超高压提取工艺条件进行优化，结果见表1，方差分析见表2。

补骨脂素的最优提取条件为压力100MPa、乙醇体积分数53%、液固比90:1，最优得率为1.2675%，回归方程如下：

Y＝0.0007947X1＋0.0859555X2＋0.0204625X3＋0.0000021X12－0.0000143X1X2－0.0000253X1X3＋0.0006297X22－0.0001992X2X3－2.2074169(R＝0.9998)

表1 U10(103)均匀试验设计方案及结果Table 1 U10(103) uniform design and results

表2 均匀试验结果方差分析表Table 2 Analysis of variances of psoralen yield with various extraction conditions

异补骨脂素的最优提取条件为：压力100MPa，乙醇体积分数55%，液固比90:1，最优得率1.2014%，回归方程如下：

Y＝0.0011894X1＋0.0878647X2＋0.0187271X3＋0.0000015X12－0.0000158X1X2－0.0000239X1X3－0.0006435X22－0.0001796X2X3－2.3108594(R＝0.9996)

由优化试验结果可知，乙醇体积分数在53%～55%之间有利于补骨脂中补骨脂素和异补骨脂素的提取，这主要与补骨脂素和异补骨脂素的极性相关，可用相似相溶原理解释，同时在此乙醇体积分数下，葡萄糖苷酶可以促进补骨脂苷和异补骨脂苷向补骨脂素和异补骨脂素转化。在100～500MPa范围内，低压力易于补骨脂素和异补骨脂素的提取，低压力可减小对葡萄糖苷酶的破坏作用，又可加快溶质的扩散速率，提高提取率。此外超高压提取可以实现短时间内完成提取，提取时间仅为3min，低于回流提取时间。这主要是由于超高压可以加快溶剂的渗透速率，并可在一定程度上降低细胞结构对传质的阻力，加快传质速率，因此可以大大缩短提取时间。

3 结 论

本实验通过回流提取和超高压提取补骨脂中补骨脂素和异补骨脂素的对比试验，确定超高压提取法为提取方法。通过单因素试验确定优化试验因素与各因素的水平，利用均匀试验设计的方法确定补骨脂素的最优提取条件为压力100MPa、乙醇体积分数53%、提取时间3min、液固比90:1(mL/g)，异补骨脂素的最优提取条件为压力100MPa、乙醇体积分数55%、液固比90:1(mL/g)、提取时间3min。最优条件下补骨脂素和异补骨脂素的得率分别为1.2675%和1.2014%。超高压提取实现了常温快速提取，提高了目标成分得率，缩短提取时间，提高了提取效率，为补骨脂活性成分的提取提供了一种更加高效的方法。

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Application of Ultra High Pressure Technology in Extraction of Psoralen and Isopsoralen fromFructus Psoraleae

YU Ping1，LIU Chang-jiao1,2，QIAO Chun-feng3，ZHANG Shou-qin2,*
(1. Branch of Food Engineering, Jilin Business and Technology College, Changchun 130062, China；2. College of Biological and Agricultural Engineering, Jilin University, Changchun 130025, China；3. Institute of Chinese Medicine, Hong Kong Jockey Club, Hong Kong 999077, China)

Fructus Psoraleaeis one of the most popular raw materials for health products in China. The major bioactive components ofFructus Psoraleaeare psoralen and isopsoralen. In the present work, ultra high pressure extraction (UHPE) was used to extract psoralen and isopsoralen fromFructus Psoraleaeand compared with the reflux extraction. We found that UHPE resulted in higher yields of psoralen and isopsoralen than the refulx extraction. Using a uniform design, the optimum UHPE conditions including pressure, ethanol concentration, liquid-to-solid raio (mL/g) and extraction time were determined to be 100 MPa, 53%, 90:1 and 3 min for psoralen and 100 MPa, 55%, 90:1 and 3 min for isopsoralen, respectively. UHPE proved to enable normal temperature and rapid extraction of psoralen and isopsoralen, thereby providing an efficient production approach for applying psoralen and isopsoralen in health products and functional products.

ultra high pressure extraction；Fructus Psoraleae；psoralen；sopsoralen

R284.2

A

1002-6630(2011)20-0039-05

2011-06-29

国家自然科学基金面上基金项目(30472135)

余平(1963—)，男，副教授，硕士，研究方向为农产品深加工。E-mail：vikyliu@126.com

*通信作者：张守勤(1946—)，男，教授，研究方向为天然产物提取工艺及设备。E-mail：zsq@163.com