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(1.浙江樹人大學 生物與環(huán)境工程學院 ,浙江 杭州 310015;2.麗水海關檢驗檢疫綜合技術服務中心,浙江 麗水 323000)
靈芝(Ganoderma lucidum)是一種大型藥用真菌,屬于擔子綱多孔菌科靈芝屬真菌[1],始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》,歷代醫(yī)書均將其列為上品,具有補中益氣、延年益壽、扶正固本、滋陰強壯等功效。靈芝中主要含有多糖、三萜、核苷、生物堿、氨基酸多肽、微量元素等化學成分,其中三萜和多糖是靈芝最主要的兩大活性成分。竹靈芝是一種生長于云南、海南等地的喜熱靈芝(Ganoderma calidophilum),因常盛產(chǎn)于竹林下富含腐竹葉的地表,民間通常稱之為"竹靈芝"。竹靈芝的菌蓋呈半圓形或近扇形,顏色為紫褐色或黑褐色,有似漆樣光澤,有同心環(huán)溝和環(huán)紋并有縱皺,邊緣鈍,直徑2.0~4.5 cm,厚0.3~1.0 cm;菌蓋背面白色或近白色[2]。菌柄一般背側生或背生,呈紫褐色或紫黑色,多彎曲,較細,長約5~12 cm,粗0.3~0.8 cm,有光澤。目前關于靈芝的化學成分及藥理活性的研究非常多[3-7],但是針對竹靈芝的展開的研究還非常少,本文選取了云南竹靈芝作為研究對象,對其三萜的提取工藝進行了研究。
無水乙醇、乙酸乙酯、冰乙酸、高氯酸、香蘭素(以上試劑均為分析純)、熊果酸標準品(上海源葉生物科技有限公司)、竹靈芝(市售,采于云南文山)、容量瓶,電子分析天平,可見分光光度計(日本島津UV-124型)。
精確稱取5mg熊果酸標準品,用適量乙酸乙酯溶解,定容至50mL。分別移取標準品溶液0.2,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0mL置于具塞試管中,置于90℃水浴中,揮干。再加入0.8mL的5%香草醛-冰乙酸溶液以及2mL的高氯酸溶液,混合均勻后,在65℃恒溫水浴中反應15min,冷卻至室溫,用冰乙酸稀釋至10mL,振搖15min后,在波長為548.1 nm處的紫外分光光度計中測其吸光度,記錄數(shù)據(jù),然后以熊果酸濃度為橫坐標,吸光度為縱坐標,繪制標準曲線[8]。
2.2.1 乙醇濃度對竹靈芝中三萜得率的影響
精確稱取1.000g的靈芝子實體粉末4份,分裝于4個250mL的錐形瓶中,分別加入30mL 85%、90%、95%、100%的乙醇,在40℃、150W的超聲功率下提取20min,冷卻到室溫后轉移至50mL的容量瓶中,加乙醇定容至50mL,搖勻并過濾,吸取濾液1mL于25mL比色管中,與此同時參比比色管中加入1 mL 100%乙醇,按標準曲線相同的方法進行反應,測定反應液在548.1nm處的吸光度,計算三萜的得率。
2.2.2 不同料液比對竹靈芝中三萜得率的影響
精確稱取1.000g的靈芝子實體粉末4份,分裝于4個250mL的錐形瓶中,依次按料液比1∶15、1∶20、1∶25、1∶30加入95%乙醇,在40℃、150W的超聲功率下提取20min,冷卻到室溫后轉移至50mL的容量瓶中,加乙醇定容至50mL,搖勻并過濾,吸取濾液1mL于25mL比色管中,與此同時參比比色管中加入1mL100%乙醇,按標準曲線相同的方法進行反應,測定反應液在548.1nm處的吸光度,計算三萜的得率。
2.2.3 提取溫度對竹靈芝中三萜得率的影響
精確稱取1.000g的靈芝子實體粉末4份,分裝于4個250mL的錐形瓶中,各加入30mL 95%乙醇,分別于40℃、50℃、60℃、70℃,150W的超聲功率下提取20min,冷卻到室溫后轉移至50mL的容量瓶中,加乙醇定容至50mL,搖勻并過濾,吸取濾液1mL于25mL比色管中,與此同時參比比色管中加入1mL100%乙醇,按標準曲線相同的方法進行反應,測定反應液在548.1nm處的吸光度,計算三萜的得率。
2.2.4 提取時間對竹靈芝中三萜得率的影響
精確稱取1.000g的靈芝子實體粉末4份,分裝于4個250mL的錐形瓶中,各加入30mL 95%乙醇,于40℃、150W的超聲功率下分別提取20,30,40,50min。冷卻到室溫后轉移至50mL的容量瓶中,加乙醇定容至50mL,搖勻并過濾,吸取濾液1mL于25mL比色管中,與此同時參比比色管中加入1mL 100%乙醇,按標準曲線相同的方法進行反應,測定反應液在548.1nm處的吸光度,計算三萜的得率。
2.2.5 正交實驗
依據(jù)上述單因素實驗的結果,以乙醇濃度(A)、料液比(B)、浸提溫度(C)、提取時間(D)為自變量,以靈芝三萜得率為評估指標,設計L9正交實驗,考察各實驗參數(shù)對靈芝中三萜得率的影響。再使用最佳提取條件,進行三次平行試驗,測試提取工藝的穩(wěn)定性。
將測得的吸光度對熊果酸溶液的濃度進行線性回歸分析,得出回歸方程為y=1.9938x-0.0129,R2=0.9978,表明熊果酸溶液在0.02至0.2 mg/L之間與吸光度線性關系良好,實驗結果見圖1。
圖1 熊果酸濃度與吸光度之間的關系
Fig.1 Relationship between ursolic acid concentration and the absorbance
實驗結果見圖2,總體來講,隨著乙醇的濃度不斷提高,竹靈芝中三萜類化合物的提取效果越來越好。當乙醇濃度為90%時,靈芝三萜得率僅為0.260%;而當乙醇濃度為100%時,靈芝三萜類化合物提取得率最高,為1.070%,可能原因為三萜類化合物的極性普遍較小,隨著乙醇濃度的增加,提取液極性降低,更加容易溶解出靈芝三萜。
圖2 不同提取條件與三萜得率之間的關系
Fig.2 the extraction yield of triterpenoids under different extraction conditions
隨著提取溶劑的用量不斷增加,靈芝中提取得到三萜類化合物的得率不斷提升,料液比超過1∶25后,三萜類化合物的得率增加趨于平緩,甚至略微下降??紤]到溶劑的利用率及經(jīng)濟價值等問題,料液比1∶25是較優(yōu)的提取料液比。
當其它條件一定時,隨著溫度的增加,靈芝三萜的提取效果先增加后降低,在50℃時有相對較好的提取效果,提取得率達到了1.050%??赡苁怯捎陔S著提取溫度升高,分子運動變得更加激烈,從而加快了分子的運動,同時溶劑向靈芝內(nèi)部更好地滲透,促進了有效成分在試劑中的溶出,有利于細胞內(nèi)三萜類化合物的浸出。當提取溫度超過50℃后,靈芝三萜的提取得率隨著浸提溫度的上升反而下降,其原因可能是因為溫度開始接近乙醇的沸點,導致乙醇的揮發(fā)量越來越大,從而導致了靈芝三萜的提取得率急劇下降。
隨著超聲提取時間的增加,靈芝中三萜類物質(zhì)的提取得率先上升再下降,在30min時達到最高,提取得率達到了1.080%,而超過30min后,隨著超聲時間的增加,三萜類化合物的提取得率反而降低,懷疑是長時間的超聲處理破壞了靈芝中三萜類化合物的結構,從而降低了靈芝三萜類化合物的提取得率。
在單因素試驗結果的基礎上,本實驗以三萜類化合物的提取得率為檢測指標進行正交試驗,選取了乙醇濃度、料液比、提取溫度、提取時間等四個因素,設計了4因素3水平的正交實驗,因素水平見表1,試驗結果見表2。
表1 正交試驗因素水平表Tab.1 Factor level of orthogonal experiment
表2 正交試驗結果表Tab.2 Orthogonal experiment chart and result
由表2進行極差分析可知,提取工藝參數(shù)對靈芝三萜類化合物提取得率的影響程度大小依次為:提取時間(D)>乙醇濃度(A)>浸提溫度(C)>料液比(B),其中影響最大的是提取時間,影響最小的是料液比。最佳提取工藝條件應選擇A1B1C1D1,提取得率為1.758%,即選擇100%的乙醇濃度,1∶20的料液比,40℃的浸提溫度,20min的提取時間。
在上述最佳提取條件下,即100%的乙醇濃度,1∶20的料液比,40℃的浸提溫度,20min的提取時間條件下,進行靈芝中三萜類化合物的提取試驗,并進行3次平行實驗,分別測定靈芝三萜類化合物的提取得率,結果見表3。從表3可知該最佳試驗方案所測定的靈芝三萜類化合物提取得率均優(yōu)于其它試驗方案,且重復性較好,表明該提取方法穩(wěn)定可靠。
表3 最優(yōu)提取條件下靈芝三萜提取得率的平行試驗
(1)以熊果酸作為標準物質(zhì),在濃度0.02至0.2 mg/mL范圍內(nèi)反應產(chǎn)物與吸光度之間線性關系良好。
(2)以無水乙醇作為溶劑,在超聲輔助的情況下對云南竹靈芝中的三萜類化合物進行提取,單因素實驗結果表明:隨著乙醇濃度的增加,三萜類化合物的得率快速增加;隨著料液比增加,三萜類化合物的提取得率先增加再趨于平緩;隨著提取溫度的升高,提取得率先增加后減少,在50℃附近有最好的提取效果;隨著提取時間的增加,靈芝三萜提取得率先提高后降低。
(3)正交實驗的極差分析表明實驗條件中,各因素對提取得率的影響為提取時間(D)>乙醇濃度(A)>浸提溫度(C)>料液比(B),由正交實驗結果得出最佳提取工藝條件為100%的乙醇濃度,1∶20的料液比,40℃的浸提溫度,20min的提取時間。在該條件下對云南竹靈芝中的三萜類物質(zhì)進行三次提取,三萜的得率平行性較好,且均高于單因素實驗及正交實驗中的任何一次單獨的實驗,平均得率達到了1.757%。表明通過正交實驗得到的實驗條件提取效果較好,其平行性也非常好。