第２２卷第２期 ２０１０年６月 甘肃科学学报 Ｊｏｕｒｎａ１ ｏｆ ＧａＤｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｖｏｌ＿２２ ＮＯ．２ Ｊｕｎ．２Ｏ１０
甘草中提取甘草酸的新工艺研究
李善家 ，王玉丽， 杨明俊，刘左军，王鸣刚
（兰州理工大学生命科学与工程学院，甘肃兰州 ７３００５０）
摘 要： 采用超声强化提取和微波辅助提取２种新方法对甘草中的甘草酸提取工艺进行研究，
以甘草酸得率为考察指标，通过正交试验设计，确定超声强化提取和微波辅助提取各自的最佳提
取条件．结果表明，超声强化提取的最佳工艺条件：温度为３０℃，超声电功率密度为８０ ｗ／ｅｒａ。，超
声作用时间为９Ｏ ｍｉｎ，酸化ＰＨ值为１．０，优化后平均得率为１２．２Ｏ ；微波辅助提取的最佳工艺
条件是：加入混合提取剂（１／２体积１０ 乙醇和＋１／２体积０．５ 氨水），微波功率５５Ｏ Ｗ加热３
次，加热时间为２０ Ｓ，优化后平均得率为１Ｏ．７７ ．经过优选得到的２种甘草酸制备工艺，提取率较
高并且稳定可行．
关键词： 甘草酸；提取工艺；正交试验；得率
中图分类号： Ｒ ２８４．２ 文献标志码： Ａ 文章编号：１００４—０３６６（２０１０）０２—００５３—０５
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ Ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚｉｃ
Ａｃｉｄ ｆｒｏｍ Ｇ．ｕｒａｌｅｎｓｉｓ Ｆｉｓｃｈ
ＬＩ Ｓｈａｎ－ｊｉａ，ＷＡＮＧ Ｙｕ—ｌｉ，ＹＡＮＧ Ｍｉｎｇ－ｊｕｎ，ＬＩＵ Ｚｕｏ５ｕｎ，ＷＡＮＧ Ｍｉｎｇ－ｇａｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｇｅｔ ａ ｈｉｇｈｅｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚｉｃ ａｃｉｄ，ａ ｓｔｕｄｙ ｗａｓ ｍａｄｅ ｏｎ ｔｗｏ ｎｅｗ ｔｅｃｈ－
ｎｉｑｕｅｓ：ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ
ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚｉｃ ａｃｉｄ ａｓ ｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇ ｉｎｄｅｘ，ａｎｄ ｂｙ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｂｏｔｈ
ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ
３０℃，ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｓ ８Ｏ Ｗ／ｃｍ ，ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ａｃｔｉｏｎ ｉｓ ９０ｍｉｎ，ｔｈｅ ｐＨ ｖａｌｕｅ
ｉｓ １．０，ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｒａｔｅ ｉｓ １２．２Ｏ ａｆｔｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ；ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ－ａｓ—
ｓｉｓｔｅｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｍｉｘｅｄ ｅｘｔｒａｃｔａｎｔ ａｄｄｅｄ ｉｓ １０％ｅｔｈａｎｏｌ＋０．５ ａｍｍｏｎｉａ，ｈｅａｔｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ５５０Ｗ ｉｎ
ｔｈｒｅｅ ｔｉｍｅｓ，ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ２０ｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｒａｔｅ ｉｓ １０．７７ ａｆｔｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｔＷＯ ｏｐｔｉ—
ｍｉｚｅｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚｉｃ ａｃｉｄ ａｒｅ ｓｔａｂｌｅ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｌｅ，ｆｏｒ ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｈｉｇｈｅｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ
ｒａｔｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚｉｃ ａｃｉｄ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ；ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｒａｔｅ
甘草（Ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚａ）系豆科（Ｌｅｇｕｍｉｎｏｓａｅ）甘草
属（Ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚａ）植物的根及根茎，为我国一种传
统、重要中药材，有“十方九草”之说，被尊称为“国 老”．目前，被《中国药典》认定的甘草药材原植物有
３种 ¨，即乌拉尔甘草、胀果甘草和光果甘草，其中
以乌拉尔甘草分布最广，产量最多，质量最好．甘草
收稿日期：２００９－１１－０５ 基金项目：甘肃省重点中医药科技项目“甘草种质创新及标准化种植技术研究”（ＧＺＫ一２００９—
２）资助 ５４ 甘肃科学学报 ２０１０年第２期
具有清热解毒、止咳祛痰、补脾和胃、调和诸药的功
效［２］．近年来发现甘草还具有明显的抗炎、抗溃疡、
抗病毒、抗癌活性和抗变态反应等作用．Ｈａｔａｎｏ
等［３ 报道了甘草抗艾滋病毒（ＡＩＤＳ）的作用，引起了
药理学家和化学家的极大关注．现代医学研究证明，
甘草的主要有效成分是甘草酸（ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚｉｃ ａｃｉｄ）及
甘草次酸（ｇｌｙｃｙｒｒｈｅｔｉｎｉｃ ａｃｉｄ）等，甘草酸是一种天
然甜味剂，其甜度为蔗糖的２００～３００倍，可广泛用
于食品、饮料、医药、化妆品、卷烟等行业［４］．
受技术条件和工艺限制，应用传统方法提取的甘
草酸粗品的纯度低，并且提取效率也低，对甘草资源
的利用不充分，影响了我国传统中药甘草产业的发
展．目前，国内外涌现出了许多提取中药材有效成分
的先进新技术，其中包括超声波强化提取和微波辅助
提取等方法．微波辅助提取技术通过调节微波加热的
各种参数，可选择有效加热目标成分，以利于提取与
分离，其穿透力强，选择性高，加热效率高，操作简便、
安全、快速、节能；超声波强化提取原理是利用超声波
的空化作用来促进物理和化学变化，具有提高效率，
节约原料，改善产品质量等优点［５ ］．我们根据甘草酸
的理化性质，以甘草酸的提取过程为对象，以甘草酸
提取得率为研究指标，采用超声强化提取和微波辅助
萃取２种新方法对甘草中的甘草酸进行提取工艺的
比较研究，以期获得优化的提取工艺条件，为今后甘
草酸的提取研究提供理论和实践依据．
１ 实验部分
Ｉ．１材料
原料药材为甘肃民勤产乌拉尔甘草（Ｇ．ｕｒａｌｅｎｓｉｓ
Ｆｉｓｅｈ），甘草酸标准品购自中国药品生物制品检定所．
实验试剂主要有无水乙醇（分析纯，北京化学试
剂厂）、氨水（化学纯，北京化学试剂厂）、浓硫酸（分
析纯，北京化学试剂厂）；实验仪器主要有微波炉（型
号：ＷＰ７５０，顺德市格兰仕微波炉电器有限公司）、 紫外分光光度计（型号：７５２，北京瑞利分析仪器公
司）、超声波发生器（型号：ＫＱ－２５ｏＤＥ，昆山市超声
仪器有限公司）．
Ｉ．２方法
（１）超声强化提取法分别称取经真空干燥箱
６０℃干燥至恒质量的甘草粗粉样（孔径０．４２ ｍｍ）
１５ ｇ于Ａ、Ｂ、Ｃ ３个锥形瓶中，分别加入０．５ 氨水
７５ ｍＬ，并改变各种参数进行超声提取实验，不断摇
匀搅拌，超声后于５ ０００ ｒ／ｒａｉｎ离心２０ ｍｉｎ，过滤，
滤渣重复上述提取步骤２次（第２次加入０．５ 氨
水４５ ｍＬ，第３次加入０．５ 氨水３０ ｍＬ），合并３次
滤液，加浓硫酸调ｐＨ到一定值，使其沉淀完全，静
置１ ｈ，抽滤，于６０℃真空干燥至恒质量，得甘草酸
粗品￣４，７，８３．
（２）微波辅助提取法 准确称取甘草粗粉样
（孔径０．４２ ｍｍ）５ ｇ，将其加入到２５０ ｍＬ的圆锥瓶
中，加入５Ｏ ｍＬ的提取剂，将圆锥瓶放人微波炉中，
设置微波功率，微波加热时间，对甘草酸进行提取．
时间到后，将圆锥瓶取出，用离心机进行离心，记录
上清液的体积，并将其稀释１００倍，测其吸光度，依
据标准曲线和甘草酸得率计算公式算出甘草酸含
量．进行多次辐照实验时，在用微波炉进行第１次加
热后，应先将圆锥瓶取出，用冷水冷却３ ｍｉｎ，再将
其放人微波炉中设置微波时间、微波功率进行第２
次加热，多次加热可以重复提取步骤（实验所用混合
提取剂是１／２体积的１Ｏ％乙醇和１／２体积的０．５
氨水）［９，１ｏ３．
１．３工艺设计
（１）超声强化提取工艺设计选择超声强化提
取法影响甘草酸提取过程的主要因素：温度、超声电
功率密度、超声作用时间、硫酸酸化时的ｐＨ值，确
定不同的水平，为了得到优化的工艺参数，采用Ｌ。
（４。）正交试验设计，在前期单因素实验的基础上确
定的试验因素和水平如表ｌ所示．
表１ 不同超声强化提取条件对甘草酸得率的影响试验设计
（２）微波辅助提取工艺设计 准确称取干燥的
甘草粉样，选择微波辅助提取甘草酸提取过程的主
要影响因素：加人的溶剂、加热次数、微波功率及加 热时间进行单因素实验．为了得到优化的工艺参数，
采用Ｌ。 （５ ）的正交试验设计，在前期单因素实验的
基础上确定的试验因素和水平如表２所示．
第２２卷 李善家等：甘草中提取甘草酸的新工艺研究 ５５
表２不同微波辅助提取条件对甘草酸得率的影响试验设计
１．４测定方法
（１）甘草酸粗品中甘草酸定量测定一比色法
标准曲线制备：取甘草酸纯品０．２５ ｇ，溶于５０ ｍＬ
５０％的乙醇溶液中，分别取上述甘草酸标准液１、２、
３、４、５ ｍＬ，用５Ｏ 的乙醇溶液稀释到２５０ ｍＬ，在
２５４ ｎｍ处测其吸光度，以５０ 的乙醇溶液作空白，
测得各自的吸收，可得Ｃ一（Ａ—Ｏ．００７ ６）／１２．１８７ ４６，
相关系数Ｒ。＝０．９９９ ６．
样品测定：取样品甘草酸０．２５ ｇ，溶解于５０ ｍＬ
５Ｏ 的乙醇中，取４ ｍＬ该溶液用５Ｏ 乙醇溶液稀
释至２５０ ｍ Ｌ．在２５４ ｎｍ处测得吸光值Ａ，按标准曲
线计算其含量 ¨ 。］
Ｈ／ｇ￣＃ｉｌ＝ ×１００％，
式中Ｃ为标准曲线所得浓度值（／￣ｇ／ｍＬ），Ｗ为样品
质量（ｇ）． （２）甘草酸的纯度计算
甘草酸纯度一 禹 × ００
２结果与分析
２．１超声强化提取正交试验结果
Ｌ。（４。）正交试验结果见表３，采用超声强化提
取时，以甘草酸粗品提取率为指标，其值越高越好．
由表３可知，对正交试验结果进行极差分析表明，超
声强化提取时各因素对甘草酸提取工艺影响的主次
顺序依次为Ｂ＞Ｃ＞Ａ＞Ｄ，即超声电功率密度对甘
草酸提取影响最大，酸化ｐＨ值对甘草酸提取影响
最小．在实验范围内，最佳条件为Ａ。Ｂ。Ｃ３Ｄ ，即温
度为３Ｏ℃，超声电功率密度为８０ Ｗ／ｃｍ２，超声作
用时间为９０ ｒａｉｎ，酸化ｐＨ值为１．０，即得到甘草酸
粗提物．
表３ （４ ）正交试验及结果
１ ２
１
２６．Ｏ３ ３Ｏ．７１ ２５．３８ １．７８ ７．７９ １Ｏ．Ｏ２ ８．５７ ８．２８
１０．９４ ７．５３ ９．９６ ９．７５ ９．２８ ＣＴ＝８２．１２
２．２微波辅助提取正交试验结果
Ｌ （５ ）正交试验结果见表４．采用微波辅助提取
时，以甘草酸粗品提取率为指标，其值越高越好．由表
４可知，对正交试验结果进行级差分析表明，微波辅 助提取时各因素对甘草酸提取工艺影响的主次顺序
依次为Ａ＞Ｂ２＞Ｃ＇￣Ｄ，￣ｐＪＪｎ人的溶剂对甘草酸提取影
响最大，加热时间对甘草酸提取影响最小．在实验范
围内，最佳条件为Ａ Ｃ３Ｄ１，即加入的溶剂为混合提 ２ ３ ３ １ ２ ３ ２ ３１ ２ ３ ４
５