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甘蔗叶总黄酮提取工艺及抗炎活性的研究

2013-09-17侯小涛马丽娜邓家刚王礼蓉郝二伟赵超超

中成药 2013年9期
关键词:提取液抑制率光度

侯小涛, 马丽娜, 邓家刚*, 王礼蓉, 郝二伟, 赵超超, 刘 鹏

(1.广西医科大学药学院,广西南宁530021;2.广西中药药效研究重点实验室,广西南宁530001;3.广西中医药大学药学院,广西南宁530001)

甘蔗Saccharum officinarum为禾本科多年生甘蔗属植物,我国主要分布在广西、广东、台湾、福建及云南等省区[1],其中广西甘蔗产量占全国一半以上[2],东南亚太平洋诸岛国、大洋洲岛屿和古巴等地也广为种植。甘蔗具有很高的综合利用价值,除了作为重要制糖原料外,茎秆、秆梢与叶片还可供药用、制酒精、养酵母等多种用途[1]。药理研究表明,甘蔗叶对小鼠血糖有抑制作用[3-4];醇提取物有较好的抑菌活性[5],乙酸乙酯部位是体外抗肿瘤的主要活性部位[6]。甘蔗叶含有丰富的黄酮类成分,LC-MS在线测定甘蔗叶中含11种黄酮类化合物[7-8]。本实验研究了从甘蔗叶中提取总黄酮的工艺,以优选最佳提取方法,并采用3种炎症模型对甘蔗叶总黄酮进行抗炎作用的研究。

1 材料

1.1 动物 清洁级ICR小鼠,体质量18~22 g,均由广西医科大学动物实验中心提供,生产许可证号:SCXK(桂)2009—2002。

1.2 药物与试剂 甘蔗叶均采集于广西甘蔗研究所28号、32号高产示范田,经广西甘蔗研究所许树宁高级农艺师鉴定为禾本科甘蔗属植物甘蔗Saccharum officinarum的叶。

芦丁 (中国药品生物制品检验所),甲醇,乙醇均为分析纯,水为蒸馏水。生理盐水 (贵州天地药业有限责任公司),阿司匹林 (江苏平光制药有限责任公司,批号10071745),伊文斯蓝 (上海源叶生物科技有限公司),醋酸 (上海试一化学试剂有限公司),二甲苯 (天津富宇精细化工有限公司)。

1.3 仪器 岛津UV160紫外-可见分光光度计;BP211DSartorius电子天平 (北京赛多利斯天平有限公司);B3500S—MT超声波清洗器 (必能信超声上海有限公司)。

2 方法与结果

2.1 总黄酮提取工艺研究

2.1.1 标准溶液的制备 精密称取在105℃干燥下的芦丁对照品10.40 mg,置50 mL量瓶中,加甲醇溶解,摇匀,定容至刻度,即得对照品溶液。

2.1.2 最大吸收波长的选择 采用AlCl3比色法,分别移取4.0 mL芦丁对照品和适量甘蔗叶总黄酮提取液于25 mL量瓶中,加入1%AlCl3溶液3.0 m L,定容至刻度,摇匀,静置20 min[9],在200~600 nm之间进行扫描。

2.1.3 标准曲线的绘制 精密吸取芦丁标准品溶液(0.208 mg/mL)0.0、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 mL,置于25 mL量瓶,加入3.0 mL 1%的AlCl3溶液,混匀后加甲醇定容至刻度线,放置20 min。以第一个为空白,于417 nm测吸光度 (A)。以芦丁的质量浓度C(mg/mL)为横坐标,吸光度A为纵坐标绘制标准曲线,结果表明,芦丁的质量浓度在0.024 96~0.041 6 mg/mL线性关系良好,回归方程为:A=2.411 1C-0.324 8,r=0.999 7。

2.1.4 甘蔗叶总黄酮提取工艺流程 甘蔗叶样品烘箱干燥→粉碎过40目→加入乙醇→回流提取→抽滤→减压浓缩→定容→黄酮提取液。

2.1.5 样品总黄酮量及提取率的测定 精密吸取甘蔗叶待测液2 mL,按照1.2.2项下方法操作,测定吸光度,按照回归方程计算提取液中的总黄酮量。

2.1.6 单因素实验

2.1.6.1 提取温度的考察 取5份2 g甘蔗叶细粉,每份按照固液比1∶25加入70%乙醇分别在50、60、70、80、90℃水浴中回流提取1 h,过滤,将提取液离心5 min,取其清液定容至50 mL量瓶,分别移取2.0 mL提取液,各加入1%AlCl3溶液2.0 mL,定容至10 mL,按照标准曲线操作,分别在417 nm处测定其吸光度值为0.390、0.412、0.451、0.566、0.511。随着温度的升高,吸光度增加,即黄酮类化合物的提取率增加,在80℃时达到最大。然后随着温度的继续升高,吸光度降低,其原因可能是温度过高,引起黄酮类化合物结构被氧化破坏,导致其提取率的降低。

2.1.6.2 料液比考察 取5份2 g甘蔗叶细粉,分别按照料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30,加入70%乙醇,在80℃水浴中回流提取1 h,过滤,将提取液离心10 min,取其清液定容至50 m L量瓶,分别移取2.0 m L提取液,各加入1%AlCl3溶液2.00 mL,定容至10 mL,按照标准曲线操作,分别在417 nm处测定其吸光度为0.333,0.412、0.542、0.558、0.570。随着溶剂量的增加,吸光度也有不同程度的增加。

2.1.6.3 乙醇体积分数考察 取5份2 g甘蔗叶细粉,按料液比1∶25,分别加入50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液,在80℃水浴中回流提取1 h,过滤,将提取液离心10 min,取其清液定容至50 mL量瓶,分别移取2.0 mL提取液,各加入1%AlCl3溶液2.00 mL,定容至10 mL,在417 nm处按标准曲线操作测定其吸光度值,分别为0.345、0.448、0.514、0.499、0.471。开始时随着乙醇体积分数的提高,吸光度值增加,乙醇体积分数达到70%后则有所降低。当乙醇体积分数达到70%以上时,可能由于一些醇溶性杂质及色素亲脂性强的成分溶出也增多,干扰因素随之增大,从而导致黄酮类化合物的提取率下降。

2.1.6.4 提取时间的考察 取5份2 g甘蔗叶细粉,按料液比1∶25,加入70%的乙醇溶液,在80℃水浴中,分别回流提取1、2、3、4、5 h过滤,将提取液离心10 min,取其清液定容至50 mL量瓶,分别移取2.00 mL提取液,各加入1%AlCl3溶液2.0 mL,定容至10 mL,按标准曲线操作在417 nm处测定其吸光度值,分别为0.350、0.362、0.383、0.469、0.379。随着提取时间的增加,吸光度值也随之增加,提取率应该是有所提高,但是超过一定的提取时间后,有可能会破坏黄酮类化合物的结构,导致其提取率降低。

2.1.7 正交试验

2.1.7.1 正交试验设计 根据单因素试验结果,选择对本实验影响最大的3个因素,即提取温度 (70℃、80℃、90℃)、乙醇的体积分数 (70%、80%、90%)、料液比(1∶20、1∶25、1∶30),提取时间 (2 h、3 h、4 h)做四因素三水平的正交试验,以甘蔗叶中总黄酮量为评价指标,对提取工艺进行优化。采用L9(34)设计正交试验,因素水平见表1。

表1 因素水平

2.1.7.2 正交试验结果与分析 以单因素实验结果为基础,每个因素取三个水平数按L9(34)设计正交试验,确定最佳提取工艺。见表2,方差分析见表3。

表2 正交试验结果

表3 正交试验方差分析

根据正交实验结果表2,各因素影响甘蔗叶总黄酮提取效果的主次顺序为B>A>C>D,即料液比>提取温度>乙醇体积分数>提取时间。由表3可知,因素A、B有显著性的差异,而因素C、D无显著性的差异,需要结合单因素考察结果,确定最佳提取工艺为提取温度80℃,料液比为1∶25,50%乙醇,提取时间为2 h。

2.1.8 工艺验证 精密称取同一批甘蔗叶细粉末2 g,平行3份,根据最佳水平组合处理:加入25倍量的50%乙醇,回流提取,在80℃下,提取2 h,过滤,分别移取2.00 mL提取液,各加入AlCl3溶液3.0 mL,定容至10 mL,摇匀,静置20 min后,在417 nm处测量吸光度值。利用回归方程计算出提取溶液中总黄酮的量,得到甘蔗叶总黄酮的平均量为6.77 mg/g,即1 g样品中含6.77 mg甘蔗叶总黄酮。

2.2 甘蔗叶总黄酮抗炎作用的研究

2.2.1 二甲苯致小鼠耳廓肿胀度的影响[10]取小鼠50只,雄性,体质量18~22 g,随机分为5组,每组10只,分别为空白对照组 (生理盐水)、阳性对照组 (阿司匹林0.2 g/kg)、高剂量组 (4 g/kg)、中剂量组 (2 g/kg)、低剂量 (1 g/kg)组。除空白组给生理盐水外,其余各组均给予相应的药物,每天灌胃给药1次,连续5 d。末次给药45 min每只小鼠以0.02 mL二甲苯滴于右耳致炎,15 min后颈椎脱臼处死,沿耳廓基线剪下两侧耳片。用6 mm直径打孔器分别在左、右耳同一部位打下圆耳片,称定质量,以左右耳片质量差值表示肿胀程度,并计算肿胀抑制率。见表4。

抑制率=[(空白组肿胀度-给药组肿胀度)/空白组肿胀度]×100%

表4 二甲苯所致小鼠耳廓肿胀的影响 (±s,n=8)

表4 二甲苯所致小鼠耳廓肿胀的影响 (±s,n=8)

注:与对照比较,**P <0.01,*P <0.05

组 别 剂量/(g·kg-1) 肿胀度/mg 抑制率/%P对照组 生理盐水24.25±5.28 -阿司匹林组 0.2 14.25±5.78 41.23 **甘蔗叶总黄酮低剂量组 1 17.5±5.55 27.83 *甘蔗叶总黄酮中剂量组 2 15.88±5.17 33.15 *甘蔗叶总黄酮高剂量组 4 15.12±5.51 36.41**

由表4可知,甘蔗叶总黄酮1 g/kg、2 g/kg组与对照组相比,小鼠耳廓肿胀程度显著下降 (P<0.05),4 g/kg组与对照组相比,小鼠耳廓肿胀程度极显著下降 (P<0.01),说明甘蔗叶总黄酮能显著抑制二甲苯致小鼠耳肿胀。

2.2.2 对小鼠腹腔毛细血管通透性的影响[10]取小鼠50只,雄性,体质量18~22 g,随机分为5组,每组10只,分别为空白对照组 (生理盐水)、阳性对照组 (阿司匹林0.2 g/kg)、高剂量组 (4 g/kg)、中剂量组 (2 g/kg)、低剂量(1 g/kg)组。除空白组给生理盐水外,其余各组均给予相应的药物,每天灌胃给药1次,给药容量0.2 mL/10 g,连续5 d。末次给药后45 min每只小鼠尾静脉注射0.25%伊文斯蓝-生理盐水0.1 mL/10 g,同时腹腔注射0.6%醋酸溶液0.2 mL/只。15 min后,脱颈椎处死小鼠,立即注入6 mL生理盐水冲洗腹腔,剪开腹腔,滤出腹腔洗出液,离心(2 000 r/min,10 min),取上清液于590 nm处测定OD值,以A值判断小鼠腹腔毛细血管的通透性。见表5。

抑制率=[(空白组OD值-给药组OD值)/空白组OD值]×100%

由表5可知,甘蔗叶总黄酮1、2、4 g/kg组与对照组相比,伊文思蓝渗出量显著下降 (P<0.05),说明甘蔗叶总黄酮能显著抑制醋酸致小鼠毛细血管通透性增加。

表5 小鼠腹腔毛细血管通透性的影响 (±s,n=10)

表5 小鼠腹腔毛细血管通透性的影响 (±s,n=10)

注:与对照组比较,*P<0.05

组 别 剂量/(g·kg-1)OD值 抑制率/%对照组 生理盐水0.343±0.094 -阿司匹林组 0.2 0.233±0.0287 32.07甘蔗叶总黄酮低剂量组 1 0.264±0.050 23.03甘蔗叶总黄酮中剂量组 2 0.262±0.033 23.61甘蔗叶总黄酮高剂量组 4 0.257±0.027 25.07

2.2.3 对小鼠棉球肉芽肿形成的影响[10]小鼠50只,雄性,体质量18~22 g,乙醚麻醉,在各鼠的背部正中央去毛并用75%的乙醇消毒,然后用手术剪刀开0.5 cm长的小口,用眼科镊子将己精密称为10 mg的灭菌棉球从小切口植入皮下,之后用手术针缝合小鼠皮肤。然后随机分成5组,按2.2项给药剂量给药,从手术当天开始,灌胃给药每天1次,连续7 d。末次给药后5 h脱颈处死小鼠,用剪刀和镊子打开原切口,将棉球连同周围结缔增生组织一起取出,剔除脂肪组织,放入烘箱中60℃烤至恒定质量,称定质量 (mg)。将称得的质量减去棉球原质量即得肉芽肿的质量,计算肉芽肿胀抑制率。见表6。

肉芽肿胀抑制率=[(对照组平均肉芽肿质量-给药组平均肉芽肿质量)/对照组平均肉芽肿质量]×100%

表6 小鼠棉球肉芽肿形成的影响 (±s,n=10)

表6 小鼠棉球肉芽肿形成的影响 (±s,n=10)

注:与对照组比较,**P <0.01,*P <0.05

组 别 剂量/(g·kg-1)肉芽肿质量/mg 抑制率/%P对照组 生理盐水35.5±5.928 -阿司匹林组 0.2 22.75±4.928 35.91 **甘蔗叶总黄酮低剂量组 1 31.123±5.640 12.33甘蔗叶总黄酮中剂量组 2 29.75±5.884 16.2 *甘蔗叶总黄酮高剂量组 4 27.125±5.503 23.59*

实验结果显示甘蔗叶连续灌胃7 d能抑制小鼠棉球肉芽肿的形成,与空白对照组比较,差异显著。其中低剂量组有作用趋势,但无统计学意义。

3 讨论

测定总黄酮时,常选择显色系统NaNO2-Al(NO3)3-NaOH显色测定总黄酮的量,在此条件下,选择芦丁做对照品,在510 nm处对照品有吸收峰,但样品溶液没有吸收峰;因此,更换显色剂,选择AlC13溶液作为显色剂,200~800 nm扫描,结果对照品溶液与样品溶液在417 nm处有最大吸收峰,因此选用芦丁为对照品,显色剂为三氯化铝溶液。三氯化铝显色分光光度法测定中药中总黄酮的量,是根据黄酮类化合物分子中含有的3-羟基、4-羰基或5-羟基、4-羰基或邻二酚羟基可以与铝盐定量结合,形成有色络合物的原理,通过测定有色络合物的吸光度,来测定中药中总黄酮含量的方法[9]。化学成分研究表明[7-8],甘蔗叶中含有的黄酮苷类成分符合以上结构特征,因此,可用三氯化铝显色分光光度法测定总黄酮的量。

关于提取方法的选择,在前期中比较了回流法、超声法、浸渍法的提取效率,结果表明用回流法的提取效率最佳;通过对不同提取溶剂甲醇-水、乙醇-水的考察,结果表明用乙醇-水的提取效率最佳,故本研究在此基础上,利用正交试验法对甘蔗叶总黄酮的提取工艺进一步优化。结果显示最佳提取工艺为提取温度为80℃,料液比为1∶25,提取乙醇体积分数为50%,提取时间为2 h。

本实验研究发现,在炎症渗出和肿胀模型中,甘蔗叶总黄酮能显著抑制二甲苯致小鼠耳廓肿胀 (抑制率分别为27.83%、33.15%、36.41%)、显著拮抗醋酸致小鼠腹腔毛细血管通透性增高 (抑制率分别为23.03%、23.61%、25.07%),中、高剂量均能显著抑制小鼠棉球肉芽肿 (抑制率分别为16.2%、23.59%)。实验表明,甘蔗叶总黄酮有抗炎作用,但是对于抗炎作用的物质基础及机制有待进一步研究。参考文献:

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