离子液体微波辅助提取土茯苓中黄酮的研究
作者：张越非，甘琳，池汝安，张美
【摘要】 目的优化[bmim]Br 水溶液作为溶剂时提取土茯苓总黄酮的工艺条件。方法采用微波辅助提取技术，以土茯苓总黄酮提取率为指标，考察pH值、提取时间、微波功率、提取液浓度和固液比对土茯苓总黄酮提取率的影响。结果土茯苓总黄酮提取最佳条件为：提取剂[bmim]Br水溶液浓度为1.0 mol/L，最佳pH为9，最佳固液比为1∶20，微波功率为500W，提取温度为70℃，萃取10 min，其粗黄酮的得率为13.9mg/g。结论与传统的乙醇提取方法相比，该方法使用的溶剂量少，微波功率低，快速高效，环境友好，且提取率高。
【关键词】 离子液体[bmim]Br; 土茯苓; 黄酮; 微波辅助提取
离子液体，又称室温离子液体(Room Temperature Ionic Liquid，RTIL)或室温熔融盐。它是在室温及邻近温度下完全由离子组成的液体物质[1]。离子液体由于其独特的优点而受到越来越多的关注，如熔点、黏度、密度以及溶解能力都能通过改变离子液体的结构而得到调整[2]。另外，离子液体中无分子存在，还具有蒸气压低，不挥发，不易燃，毒性小，导电性强，溶解能力强，在300℃以下能稳定存在[3]等优点，因而在电化学、化学反应、分析化学和分离过程等领域都具有广阔的应用前景。
最近研究表明离子液体体系萃取条件温和，适合于生物分子和易乳化体系的分离。Smironva等[4]以DCH18C6为萃取剂，考察了[C4mim][PF6]体系中氨基酸的萃取过程，即使对于亲水性强的甘氨酸，其萃取率亦能达到95%。刘庆芬等[5]在利用疏水性离子液体[C4mim][PF6]萃取青霉素的基础上，又研究了由亲水性离子液体[C4mim][BF4]和NaH2PO4形成的双水相体系萃取青霉素的新方法，萃取率可达93.7%。由于萃取过程中pH值在4.05～4.72弱酸范围内，可以有效避免传统有机溶剂乙酸丁酯萃取时青霉素易降解破坏和乳化严重的现象。
在微波辅助萃取(MAE)中草药中有效活性成分时，萃取溶剂需要有一定的极性才能吸收微波进行内部加热，通常选用极性较强的溶剂或者是极性溶剂和非极性溶剂的混合液，如甲醇、乙醇、二氯甲烷-甲醇、水-甲苯等。但这些挥发性有机溶剂在样品前处理过程中会引起环境污染。离子液体非常适合做MAE萃取溶剂，因为离子液体是由离子组成的，具有蒸气压低、挥发性小、溶解能力强、萃取能力好、液态范围宽等独特的物理化学性质，同时对微波具有强的吸收和热转换能力。离子液体作为一种可设计的绿色溶剂广泛应用在液液萃取、液相微萃取、固相微萃取、膜分离和双水相萃取等样品预处理方面。与有机溶剂相比，离子液体做溶剂可以减少萃取分离过程中的环境污染，但在常温下离子液体的黏度较大，扩散能力较差，难以直接应用于中草药等固体基质中有效成分的萃取分离[6]。通过添加共溶剂或者升高温度，可以显著降低离子液体的黏度，提高溶剂的扩散能力，而离子液体仍能保持好的溶解和萃取能力。文献报道离子液体溶液可作为MAE溶剂[1，7]萃取中药材中有效活性成分。
土茯苓的化学成分含有水溶性生物碱，甾体皂苷(如β-谷甾醇)、黄酮类及色素的混合物，此外还含有多糖、单宁、微量挥发油及淀粉等[8，9]，经研究发现，土茯苓黄酮类化合物主要为黄酮类，极性较大。因此，本文采用土茯苓作为研究对象，研究极性的离子液体作为提取溶剂在提取土茯苓黄酮类化合物中的作用。
1 仪器与试剂
XH-100A微波催化合成/萃取仪(北京祥鹄科技发展有限公司)，DZF-6020型真空干燥箱(巩义予华仪器有限公司)，Seveneasy pH计(Mettler Toledo)，EL204电子天平(Mettler Toledo)， UV-2450型紫外分光光度计(SHIMADZU)。
N-甲基咪唑(临海市凯合化工厂);溴代正丁烷(上海化学试剂采购供应五联化工厂);醋酸乙酯(国药集团化学试剂有限公司);芦丁(Rutin)对照品(中国药品生生物制品检定所提供，批号0080-9705);土茯苓(购于三九中药店，经湖北中药研究院王克勤研究员鉴定为百合植物光叶菝契);整个实验过程均采用二次蒸馏水。
2 方法
2.1 溴化1-丁基-3-甲基咪唑([bmim]Br)的合成在100 ml的圆底烧瓶中，加入13.12 g(约0.16 mol)的N-甲基咪唑，然后在超声环境下用滴管将24.08 g(约0.176 mol)溴代正丁烷缓慢加入甲基咪唑中[10]，加料过程约10 min;将烧瓶放入微波炉反应器中，接好冷凝回流装置，微波功率选择500 W，温度80℃，间歇式加热，加热时间为每次30 s共7次，每次停止加热后，振荡摇匀，使反应物均匀分散在体系中。反应结束后冷却到室温，得到淡黄色黏稠液体[bmim]Br，得到的初产品用20 ml去离子水稀释，将水溶液倒入60 ml分液漏斗中，用5 ml醋酸乙酯洗涤5次。取出下层水溶液，70℃旋转蒸发除去水，剩余物质在70℃下真空干燥8 h，得到淡黄色黏稠液体，密封放入冰箱中冷冻，得到产品34.130 7 g，收率为91.77%。
2.2 土茯苓黄酮类化合物的萃取将土茯苓饮片粉碎、过筛，得到粒径为30～60目的样品。准确称取0.5 g粒度为30～60目的土茯苓样品于100 ml圆底烧瓶中，加入10 ml [bmim]Br水溶液，调整pH值为9左右，放入搅拌子，在70℃，微波功率为500 W下萃取 10 min，取出冷却后测量。
2.3 分析方法总黄酮的分析采用紫外-可见分光光度法，以芦丁为对照品，试样中加入铝离子试剂，同时控制适宜pH值，使黄酮化合物与铝盐形成络合物，在可见光区能获得稳定的特征吸收峰，可直接进行分光光度测定。