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響應面法優選知母須根總黃酮提取工藝及其解熱作用研究

發布時間:2019-09-29所屬分類:醫學論文瀏覽:1

摘要:為了研究知母須根總黃酮(TF)最佳超聲提取工藝及其解熱作用。在單因素實驗基礎上,采用響應面法研究乙醇濃度、提取時間、提取次數、料液比等四個因素對總黃酮提取量的影響,根據擬合的數學模型確定最佳提取工藝。以干酵母致熱大鼠為動物模型,通過測定大

  摘要:為了研究知母須根總黃酮(TF)最佳超聲提取工藝及其解熱作用。在單因素實驗基礎上,采用響應面法研究乙醇濃度、提取時間、提取次數、料液比等四個因素對總黃酮提取量的影響,根據擬合的數學模型確定最佳提取工藝。以干酵母致熱大鼠為動物模型,通過測定大鼠血清中TNF-α、PGE-2、IL-6、AVP的含量研究其解熱作用。知母須根總黃酮最佳提取工藝為:乙醇濃度為70%,提取時間40min,液料比為50mL/g,提取次數2次。解熱實驗表明知母須根總黃酮提取物可顯著降低發熱大鼠模型體溫及血清、下丘腦中TNF-α、PGE-2、IL-6的含量,升高發熱大鼠模型血清及下丘腦中AVP的含量。本研究表明知母須根總黃酮具有一定的解熱作用,本文可為知母須根開發利用提供參考依據。

響應面法優選知母須根總黃酮提取工藝及其解熱作用研究

  關鍵詞:知母須根;總黃酮;提取工藝;解熱作用

  知母為百合科植物知母(AnemarrhenaasphodeloideBunge.)的干燥根莖,具有清熱解毒、瀉火滋陰等功效[1]。其須根是知母產地加工過程中產生的廢棄物,總量占根莖采收總量的30%左右,知母須根的廢棄不用造成了一定程度的環境污染和資源浪費。課題組前期研究表明知母須根中主要含有黃酮類、甾體皂苷、多糖等化學成分[2,3]。

  天然植物中的黃酮類成分大多具有較好的解熱、抗炎的藥理活性[4,5],且有文獻研究表明知母須根和主根具有相近的化學成分組成[6]。為更好的利用知母須根這一資源,本研究以知母須根為研究對象,以響應面法優選知母須根總黃酮提取工藝,以干酵母致熱大鼠模型研究其解熱作用,以探討其解熱的作用機制,為知母須根深度開發利用提供理論依據。

  1材料與方法

  1.1儀器與試劑

  紫外可見分光光度計(上海美譜達儀器有限公司,中國,UV1600),酶標儀(賽默飛世爾科技公司,美國)。腫瘤壞死因子-α、白介素-6、前列腺素E-2、精氨酸升壓素等試劑盒均購于上海谷研實業有限公司,芒果苷對照品(成都領航者生物科技有限公司,中國,批號:4773-96-0)。阿司匹林腸溶片(南京白敬宇制藥有限公司,中國,批號:國藥準字H32026500)。

  安琪高活性干酵母(安琪酵母股份有限公司,中國,批號:GB/T20886)。

  1.2藥材與實驗動物

  1.2.1藥材

  知母須根2017年11月份收集于安徽廣印堂中藥飲片股份有限公司知母種植基地,經安徽中醫藥大學金傳山教授鑒定為百合科植物知母(AnemarrhenaasphodeloideBunge.)的須根。

  1.2.2實驗動物

  實驗用SPF級SD大鼠(周齡8周,雌雄各半,180~220g)購于安徽醫科大學實驗動物中心(許可證號:scxk(皖)2017-001),實驗前適應性喂養3天。

  1.3標準曲線的繪制

  精密稱定一定量的芒果苷對照品,溶解并稀釋,分別制成0.83、1.00、1.16、1.33、1.49μg/mL的對照品溶液,加入1mL5%NaNO2,搖勻,靜置6min,加入1mL10%Al(NO3)[7]3,搖勻,靜置6min,加入10mL4%NaOH,搖勻,靜置15min,用70%乙醇定容至25mL,于258nm下測定吸光度,以吸光度和芒果苷質量濃度繪制標準曲線。

  1.4知母須根總黃酮提取工藝及提取量的測定

  精密稱定知母須根粉末1g于具塞錐形瓶中,加入適量溶劑進行超聲提取,分別考察不同的乙醇濃度、料液比、提取時間和提取次數對知母須根總黃酮提取量的影響,根據1.3項下的線性方程測定總黃酮含量并計算總黃酮的提取量。總黃酮提取量(mg/g)=提取液中總黃酮含量/藥材重×100%。

  1.4.1單因素實驗

  1.4.1.1乙醇濃度對知母須根總黃酮提取量的影響

  固定超聲時間為30min,料液比為1∶40,提取次數為1次,考察乙醇濃度分別為10%、30%、50%、70%、90%等五個水平對知母須根總黃酮提取量的影響,每個因素平行實驗5次。實驗結果見圖1。

  1.4.1.2提取時間對知母須根總黃酮提取量的影響

  固定乙醇濃度為70%,料液比為1∶40,提取次數為1次,考察超聲提取時間為20、30、40、50、60min等五個水平對知母須根總黃酮提取量的影響,每個因素平行實驗5次。實驗結果見圖2。

  1.4.1.3料液比對知母須根總黃酮提取量的影響

  固定乙醇濃度為70%,提取次數為1次,超聲提取時間為40min,考察料液比為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70等七個水平對知母須根總黃酮提取量的影響,每個因素平行實驗5次。實驗結果見圖3。

  1.4.1.4提取次數對知母須根總黃酮提取量的影響

  固定乙醇濃度為70%,超聲提取時間為40min,料液比為1∶50,分別考察提取次數為1、2、3、4、5等對知母須根總黃酮提取量的影響,每個因素平行實驗5次。實驗結果見圖4。

  1.4.2響應面法優選知母須根總黃酮提取工藝

  在單因素實驗基礎上,選取1.4.1項下影響總黃酮提取量的四個因素進行Box-Behnken試驗設計,以總黃酮提取量為指標,優選最佳提取條件,因素水平見表1。

  1.5總黃酮提取物的解熱作用研究

  1.5.1發熱動物模型建立、動物分組及給藥

  1.5.1.1干酵母混懸液配制

  取干酵母15g于研缽中,緩慢加入蒸餾水90mL并研磨至均勻的混懸液,將混懸液倒入燒杯中,然后取10mL蒸餾水洗滌研缽內壁,最終制備成15%的干酵母混懸液。

  1.5.1.2發熱動物模型建立發熱模型建立

  :將大鼠適應性喂養3天,外部保持環境不變,每日用電子體溫計測量肛溫2~3次,使其適應電子體溫計,取體溫于37.0~38.0℃且體溫變化小于0.3℃的大鼠供實驗造模用。隨機取大鼠若干,每只進行背部皮下注射15%的干酵母混懸液(10mL/kg),每隔1h測定一次肛溫,以基礎體溫上升1℃(5h后)以上的為發熱鼠,視為造模成功。

  1.5.1.3動物分組及給藥

  將已測定肛溫的實驗大鼠隨機分5組(正常組、模型組、阿司匹林(陽性藥)組、知母須根總黃酮提取物組),每組10只。前期研究表明,知母須根總黃酮提取物在劑量為4g/kg時即可發揮解熱作用。實驗用陽性藥為阿司匹林,給藥劑量為0.1g/kg,給藥方式為灌胃給藥。

  給藥組先用知母須根總黃酮提取物組連續灌胃給藥三天,第四天造模,造模后再灌胃知母須根總黃酮提取物一次,分別于造模前、造模后、末次給藥0.5、1、2、3、4、5h測量各組大鼠肛溫。

  1.5.2大鼠血清及下丘腦中細胞因子的測定

  待大鼠體溫測定后,腹腔注射15%的水合氯醛溶液1mL/100g麻醉大鼠,分別進行腹主動脈取血及分離大鼠下丘腦。全血以3000rpm離心15min,取上清液;下丘腦樣本稱定重量后用生理鹽水研磨成10%的下丘腦勻漿;按照試劑盒的要求測定血清及下丘腦中TNF-α,IL-6,AVP,PGE-2水平。

  2結果與分

  2.1標準曲線的繪制

  由實驗結果可知,芒果苷在0.83~1.49μg/mL之間質量濃度與吸光度呈現良好的線性關系,線性方程為y=0.3867x+0.0772(r=0.9995)。結果見圖1。

  2.2各因素對總黃酮提取量的影響

  由實驗結果(圖2)可知,不同乙醇濃度、提取時間、料液比、提取次數對知母須根總黃酮提取量均有影響。單因素實驗結果顯示,以70%乙醇作為最佳提取溶劑,最佳料液比為1∶50,最佳提取時間為40min,最佳提取次數為2次。

  2.3響應面試驗數據分析

  根據“2.2”項下單因素實驗優選出的最佳因素水平,選取乙醇濃度,提取時間,料液比,提取次數等四個因素,采用Box-Behnken進行試驗設計,實驗共29組,每組實驗共平行三份,探討各因素水平對超聲提取知母須根總黃酮提取量的影響,結果見表2。本設計方案中A、B、C、D為三維空間的頂點,構成析因點,析因設計實驗共12組;區域中心點為零點,零點實驗編號為3、11、13、17、19共5組,作為中心設計實驗,可對實驗誤差進行估算。最終擬合的總黃酮提取量(Y)的二次多項式方程為:

  Y=53.62-3.98A-0.022B+0.18C+5.39D-0.73AB-0.46AC+6.71AD-0.090BC-1.22BD-0.075CD-16.89A2-3.48B2-3.12C2-4.92D2

  本模型的一次項、二次項等項方差分析結果及模型的決定系數能夠反映該分析模型是否可靠,結果見表3。該模型的P<0.05,有一定的著性,另外該模型的校正決定性系數RAdj2=0.5049,說明該模型對知母須根總黃酮成分超聲提取實驗的擬合程度好,可靠性較高,能夠對實驗數據進行解釋分析。由A、B、C、D各因素的F值可知,影響知母須根總黃酮提取量的因素從高至低依次是提取次數(D)、乙醇濃度(A)、提取時間(B)、液料比(C)。

  由響應面圖與等高線圖結果顯示,固定液料比與提取次數,總黃酮提取量隨著乙醇濃度和提取時間的同時增加呈現先升高后下降的趨勢,由等高線圖可看出,乙醇濃度所呈現的等高線分布較為密集,說明乙醇濃度在總黃酮提取量上較提取時間的影響大,由等高線橢圓的規則程度可以判斷,乙醇濃度和提取時間有較為顯著的交互作用,另外當乙醇濃度不變時,隨著提取時間的增加總黃酮提取量呈現下降趨勢,可能原因為部分黃酮類成分在超聲過程中結構受到了破壞或發生了轉變,故提取時間不宜過長。由此可得即當乙醇濃度為58%~77%時,提取時間為40min時,知母須根總黃酮響應值最高。固定提取時間與提取次數,隨著乙醇濃度和液料比的同時增加總黃酮提取量呈現先升高后下降的趨勢,根據分析,當乙醇濃度為58%~77%時,液料比為45~55mL/g時,知母須根總黃酮響應值最高。分析比較并模擬出最佳提取工藝:乙醇濃度為70%,提取時間40min,液料比為50mL/g,提取次數2次。在此條件下,知母須根總黃酮成分含量的預測值為53.62mg/g。

  2.4驗證試驗結果

  根據所擬合的最佳提取條件進行驗證試驗,共平行3次,所得知母須根總黃酮含量為53.79mg/g,與模型預測值53.62mg/g接近,表明該模型重現性良好。

  2.5大鼠體溫測定結果

  實驗結果(見表4)顯示造模后5h內,與正常組相比,模型組大鼠體溫顯著升高(P<0.01),表明造模成功。知母須根總黃酮提取物在末次給藥5h后與模型組相比體溫顯著下降(P<0.05),表明知母須根總黃酮提取物有一定的解熱作用。

  2.5血清中相關細胞因子的測定

  血清中相關因子測定結果顯示,與正常組相比,模型組大鼠血清中TNF-α、PGE-2、IL-6、AVP含量顯著升高。與模型組相比,知母須根總黃酮提取物可降低血清中TNF-α、PGE-2(P<0.05)及IL-6(P<0.001)的含量,升高血清AVP(P<0.05)的含量。

  2.6大鼠下丘腦中相關細胞因子的測定

  下丘腦中相關因子測定結果顯示,與模型組相比,知母須根總黃酮提取物可降低大鼠下丘腦中TNF-α(P<0.05)、IL-6、PGE-2(P<0.01)的含量,升高下丘腦中AVP(P<0.05)的含量。結果見表6。

  3結論

  本文采用了Box-Behnken方法優選出知母須根總黃酮最佳提取工藝為乙醇濃度70%,提取時間40min,液料比50mL/g,提取次數2次。解熱實驗研究表明,知母須根總黃酮提取物具有一定的解熱作用,其解熱機制可能是通過降低發熱大鼠模型血清中TNF-α、PGE-2、IL-6的含量、升高發熱大鼠模型血清中AVP的含量而發揮作用的。

  芒果苷是知母須根中成分含量較高的一種黃酮苷類成分,且知母須根中各主要黃酮苷類成分在258nm下均有較強紫外吸收[8],因此選擇芒果苷為對照品具有合理性。超聲提取法具有操作簡便,提取時間短,提取效率高等優勢,因此本文優選出的最佳工藝具有較強的可操作性。

  期刊推薦:《中國醫院藥學雜志》1981年創刊,是中國藥學會主辦、中國科協主管的國內外公開發行的醫院藥學專業性學術期刊,為中國精品科技期刊。主要介紹國內外醫院藥學創新性成果、藥學先進技術、臨床合理用藥、中西藥制劑、醫院調劑、醫院藥學學科的科學管理與改革、藥學基礎知識及理論等。

  TNF-α是一種內源性致熱原,是發熱疾病過程中的一個中間環節,模型組的大鼠血清TNF-α顯著升高,因此導致大鼠發熱[9,10],PGE-2是體溫調節最主要的物質,尤其是在感染性發熱中其含量會顯著升高,PGE-2與受體結合后影響體溫調節點水平,從而引起機體體溫的變化[11],IL-6是各種發熱的中間物質,其生物學效應呈現多樣性,在發熱機制中具有舉足輕重的作用[12]。AVP是內源性的解熱物質,在機體發熱時機體會通過分泌AVP來保護機體[13]。本文研究結果表明知母須根總黃酮提取物可以顯著降低發熱大鼠血清及下丘腦中TNF-α、PGE-2、IL-6的含量,升高AVP的含量,表明知母須根總黃酮提取物具有一定的解熱作用。

  知母須根是知母生長發育過程中的非藥用部位,其與知母主根從同一組織生長分化而來。知母藥性寒涼、具有清熱解毒之功,本文研究結果表明,知母須根總黃酮提取物也同樣具有一定的解熱作用,可為知母須根的綜合開發利用提供一定的依據。然而天然藥物中化學成分較多,其發揮藥效作用的機制復雜,知母須根總黃酮的解熱作用和化學成分尚需進一步研究。

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