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Introduction
青风藤是防己科植物青藤 Sinomenium acuturn (Thunb) Rehd et Wils.及毛青藤 S. acutum (Thunb) Rehd. et Wils. var. cinereum . et Wils.的干燥藤茎,广泛分布于我国南方及东南亚地区。2020版《中国药典》记载,青风藤具有祛风湿、通经络和利小便等功效,临床主要用于治疗风湿痹痛和关节肿胀。青风藤含有多种化学成分,其中,以青藤碱为代表的生物碱类是其中主要的药效成分,引起了药学研究者的广泛关注。如何高效从青风藤中获取青藤碱成为青风藤资源开发值得关注的一个问题。在这个过程中,活性成分的提取效率是其开发利用时优先考虑的方面,而提取溶剂的选择是影响提取效率的关键因素。因此,高效低毒、安全环保的提取溶剂对于青藤碱的高效提取至关重要。天然低共熔溶剂(Natural Deep Eutectic Solvents, NADES)是指一种或多种液体/固体通过氢键作用,按一定比例组合形成的混合溶剂,主要包括氢键供体(HBD)和氢键受体(HBA)。与传统有机溶剂(如甲醇、乙醇、丙酮等)相比,NADES具有成本低廉、环境友好、低挥发性、高溶解能力以及结构可设计性和易生物降解性等诸多优势,被公认为一种新型的绿色提取溶剂,成为提取和改善溶解性和生物利用度的理想选择。近年来,应用NADES提取植物黄酮、酚酸、皂苷类和生物碱等多种天然活性成分取得了显著的成果,在医药、食品等领域具有广泛的应用前景,由于NADES不仅提高了提取效率,还降低了提取过程中的能耗和污染物排放,也为植物资源的持续利用提供了新的途径。目前,利用NADES提取青风藤中活性青藤碱类成分的系统研究尚未见报道。
长沙学院唐伟卓教授团队研究了利用NADES溶剂提取青风藤中青藤碱的工艺,采用单因素和响应面实验优化了超声和微波两种现代中药活性成分提取方法提取青藤碱的最佳工艺条件,研究结果为青风藤中青藤碱的高效获取提供了科学依据。
图1 青风藤药材及青藤碱结构
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Results and Discussion
最佳NADES溶剂类型的筛选:
超声提取法:在超声时间:20min、超声功率240W、含水量40%、料液比1:20 (g/mL))的条件下,以青风藤的含量为评价指标,优选了9种不同HBD和HBA组成的NADES溶剂的提取效果。结果发现,DES-4(氯化胆碱:乳酸=1:2)对青藤碱的提取效率最高(图2),被选为后续进行进一步研究的最优NADES。
NADES溶剂筛选结果
微波提取法:在微波时间15min、微波功率300W、含水量40%、料液比1:20 (g/mL))条件下,以青风藤的含量为评价指标,优选了9种不同HBD和HBA组成的NADES溶剂的提取效果。结果发现,DES-9(氯化胆碱:乳酸=2:1)对青藤碱的提取效率最高(图3),被选为后续进行进一步研究的最优NADES。
NADES溶剂筛选结果
超声、微波提取青藤碱单因素实验结果:
超声提取:重点考察超声功率、超声时间和溶剂含水量三个因素对青藤碱提取效果的影响。运用控制单一变量法,通过改变超声功率(160、200、240、280和320 W)、超声时间(10、15、20和30分钟)以及含水量(20%、25%、30%和40%),进行了单因素实验,确定最佳超声时间为20分钟,最佳超声功率为240 W,最佳含水量为30% (图4)。
图4 超声提取青藤碱单因素实验结果
微波提取:重点考察微波功率、微波时间和溶剂含水量作为影响提取过程的关键因素。为了全面评估每个变量的影响,通过改变微波功率(200、240、280、320、360 W)、微波时间(10、20、30、40、50分钟)以及含水量(10%、20%、30%、40%、50%),进行了单因素实验(图5)。结果显示,微波辅助提取的最佳提取时间为18 min,最佳提取功率为400 W,最佳溶剂含水量为50%。
图5 微波提取青藤碱单因素实验结果
超声、微波提取青藤碱响应面实验结果:
采用Design-Expert 8.0.6软件,根据Box-Behnken响应面试验设计原理,开展相关实验。结果发现,在超声提取过程中,各因素对青风藤中青藤碱提取效果影响大小依次为:含水量>超声时间>超声功率(图6A);在微波提取过程中,各因素对青风藤中青藤碱提取效果影响大小依次为:含水量>微波功率>微波提取时间(图6B)。进一步通过分析和优化,最终利用超声法辅助NADES溶剂提取青风藤的最佳提取工艺为:DES (氯化胆碱:乳酸=1:2) 、料液比1:20 g/mL、超声时间19.49 min、超声功率240 W、含水量31.47 %。在该提取工艺的条件下,青藤碱的理论提取的含量可达16.03mg/g。
利用微波法辅助NADES溶剂提取青风藤的最佳提取工艺为:DESs(氯化胆碱:乳酸=2:1)、微波提取时间20.70 min、微波功率423.33 W、含水量57.67%。在此工艺条件下提取青风藤中青藤碱,含量可达20.08 mg/g。可以看出,微波法在青藤碱的提取效率上要优于超声法。
图6 超声(A)和微波(B)提取青藤碱响应面实验结果
图7 不同溶剂提取青藤碱实验色谱图(A.乙醇超声提取;B.乙醇微波提取;C. NADES超声提取; D.NADES微波提取)
进一步,采用传统的乙醇溶剂进行超声和微波提取,与采用NADES溶剂进行超声和微波提取青藤碱进行比较。结果发现,采用绿色的NADES溶剂在提取效果上明显优于传统的乙醇溶剂。
3 Conclusion
本研究首次研究了超声和微波辅助NADES溶剂提取青风藤中青藤碱的提取工艺。通过单因素和响应面实验最终确定了两种方法下的最佳提取参数。超声法辅助NADES溶剂提取青风藤的最佳提取工艺为:DES (氯化胆碱:乳酸=1:2) 、料液比1:20 g/mL、超声时间19.49 min、超声功率240 W、含水量31.47 %。在该提取工艺的条件下,青藤碱的理论提取的含量可达16.03mg/g。微波法辅助NADES溶剂提取青风藤的最佳提取工艺为:DESs(氯化胆碱:乳酸=2:1)、微波提取时间20.70 min、微波功率423.33 W、含水量57.67%。在此工艺条件下提取青风藤中青藤碱,含量可达20.08 mg/g。另外,与传统乙醇溶剂提取相比,NADES溶剂在提取率上明显要好,上述研究结果为青风藤资源的综合开发与高效利用提供了重要的技术支撑和科学依据。
4 作者简介
通讯作者
唐伟卓,男,长沙学院小分子天然药物研究中心教授。主要研究方向为基于天然药物发现技术的新药用资源开发和中药创新药研究。近年来,重点围绕湖湘特色药用植物和海洋生物资源中活性成分的提取制备工艺、质量分析方法和化学生物学功能等方面开展相关研究。主持/完成国家自然科学基金等各级科研课题8项,入选湖南省普通高校青年骨干教师培养对象和长沙市杰出创新青年培养计划。在J. Nat. Prod.、J. Ethnopharmacol.、Ind. Crop. Prod.等杂志发表论文30余篇,获国家授权发明专利3项。担任湖南省中药与天然药物专业委员会委员、湖南省植物生理与分子生物学学会理事,以及Traditional Medicine Research、Food & Medicine Homology等杂志青年编委。
论文网址:
https://doi.org/10.26599/FMH.2026.9420106
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