冷凍離心法純化黃芪提取液的工藝研究

李航, 李小芳, 李娜

黃芪為實驗室自組處方“腸康寧”中的一味藥物，主要以黃芪中的皂苷和多糖作為指標(biāo)成分。在以微波提取法考查黃芪藥材的提取工藝中，測得黃芪提取液的浸膏得率為43 %左右，浸膏得率太大，對本課題的后續(xù)成型工藝造成不便，需進(jìn)行純化處理。

現(xiàn)有純化工藝，一般是對提取液進(jìn)行醇沉處理[1~2]，此方法雖然具有澄清藥液、減少服用量等優(yōu)點，但也存在乙醇耗量大、工藝復(fù)雜、成本較高等缺點，并且把本方中的有效成分-多糖作為雜質(zhì)除去。將離心分離技術(shù)應(yīng)用于中藥提取液的純化，能基本解決醇沉法易造成的有效成分丟失、水提浸膏分離純化困難等問題[3]，也能明顯改善分離液的澄明度，有利于提高藥效，減少服用劑量，增加制劑的穩(wěn)定性及產(chǎn)品的質(zhì)量等優(yōu)點。

基于上述原因，本試驗采用冷凍離心技術(shù)來優(yōu)化黃芪提取液的純化工藝。

1 儀器和試藥

1.1 儀器

GL-20G-Ⅱ型高速冷凍離心機（上海安亭科學(xué)儀器廠）；HWC-3型微波提取實驗設(shè)備（天水華圓醫(yī)療設(shè)備有限公司）；UV-6000型紫外可見分光光度計（上海美譜達(dá)儀器有限公司）；DZG-6020型真空干燥箱（上海森信實驗儀器有限公司）；BP211D型電子天平（十萬分之一，德國Sartorius）；UPT-I-10T型超純水器（成都超純科技有限公司）；恒溫水浴鍋（金壇市鴻科儀器廠）；各型號移液槍。

1.2 試藥

黃芪藥材（購自成都荷花池中藥材市場，經(jīng)成都中醫(yī)藥大學(xué)中藥鑒定教研室李敏教授鑒定為正品）；黃芪提取液（實驗室自制）；黃芪甲苷對照品（批號110781-200613；中國藥品生物制品檢定所提供）；D-無水葡萄糖對照品(批號l10833-200302，供含量測定用；中國藥品生物制品檢定所提供)。5%苯酚溶液；5 %香草醛-冰醋酸溶液；濃硫酸、高氯酸、氨水、苯酚、冰醋酸、香草醛等均為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1 黃芪提取液的制備

依據(jù)“星點設(shè)計-效應(yīng)面法優(yōu)化黃芪的微波提取工藝”中得出的最優(yōu)工藝制備黃芪提取液：取60 g過2號篩的黃芪藥粉、微波功率650 W、共提取3次、第1次加70%乙醇溶液948 mL提取25 min、第2次加70%乙醇840 mL提取25 min、第3次加840 mL的蒸餾水提取35 min；前2次提取液濃縮到一定程度后，加入第3次提取液，濃縮，定容到100 mL容量瓶，即得0.6 g生藥﹒mL-1的提取液。經(jīng)相應(yīng)實驗測得提取液中黃芪皂苷的含量為10.9631 mg﹒g-1、黃芪多糖的含量為257.6107 mg﹒g-1、浸膏得率為42.57%。

2.2 單因素考查

經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，鮮有系統(tǒng)介紹離心技術(shù)用于純化中藥提取液的報道，所以本試驗首先對提取液濃度、離心溫度、離心時間、離心轉(zhuǎn)速進(jìn)行單因素考查，確定各因素的較佳取值范圍，而后根據(jù)各因素的最佳取值范圍，以浸膏得率為指標(biāo)性成分，進(jìn)行4因素3水平的正交試驗設(shè)計。

2.2.1 提取液濃度對浸膏得率的影響 本單因素試驗共考查了6種提取液濃度，分別為：0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g生藥﹒mL-1，其中0.1~0.5 g生藥﹒mL-1為0.6 g生藥﹒mL-1提取液稀釋到相應(yīng)濃度所得，實驗結(jié)果如圖1所示。

圖 1 提取液濃度對浸膏得率的影響

由圖1 可知，隨著提取液濃度的增大，浸膏得率呈減小趨勢；0.5 g生藥﹒mL-1和0.6 g生藥﹒mL-1的浸膏得率相差不大。

2.2.2 離心溫度對浸膏得率的影響 本單因素試驗共考查了6個梯度范圍，他們分別為：-5 ℃~0 ℃、0 ℃~5 ℃、6 ℃~10 ℃、11 ℃~15 ℃、16 ℃~20 ℃、20 ℃~30 ℃。所得實驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 離心溫度對浸膏得率的影響

由圖2 所知：隨著溫度升高，浸膏得率呈逐漸增大的趨勢；6℃~10℃和11℃~15℃之間，浸膏得率增幅較大，16℃~20℃和20℃~30℃相比，浸膏得率變化不明顯。

2.2.3 離心時間對浸膏得率的影響 此單因素試驗共考查了7個時間梯度，它們分別為：10、20、30、40、50、60、90 min。所得實驗結(jié)果如圖3所示。

圖 3 離心時間對浸膏得率的影響

由圖3可知：隨著離心時間的延長，浸膏得率呈漸小趨勢；10 min和20 min之間浸膏得率減幅較大，20 min~ 40 min減幅漸弱，60 min和90min的浸膏得率變化不大。

2.2.4 離心轉(zhuǎn)速對浸膏得率的影響 此單因素試驗共考查了7個轉(zhuǎn)速梯度，它們分別為：2000、4000、6000、10000、12000、14000、18000 r﹒min-1。所得實驗結(jié)果如圖4所示。

圖 4 離心轉(zhuǎn)速對浸膏得率的影響

由圖4可知，隨著離心轉(zhuǎn)速的增加，浸膏得率呈逐漸減小的趨勢，其中4000 r﹒min-1~6000 r﹒min-1、12000 r﹒min-1~18000 r﹒min-1間的浸膏得率變化幅度較大。

2.3 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合本試驗實際，確定了4因素3水平的正交試驗設(shè)計。以浸膏得率作為指標(biāo)性成分，且浸膏得率越小越好。利用正交設(shè)計助手Ⅱ進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，正交試驗因素水平見表1；相應(yīng)正交試驗設(shè)計見表2；方差分析見表3。

表1 正交試驗因素水平

表2 正交試驗表

表 3 方差分析表

由表2、表3可知，4因素對提取工藝的作用強弱為：B＞A＞D＞C,直觀分析得到的最佳純化工藝為：A3B3C1D1，而比較D的均值可以發(fā)現(xiàn)：-5℃~10℃和11℃~20℃的均值差別不大。從減少能耗角度考慮，決定選擇-5℃~10℃做為最佳離心溫度，因此得到黃芪提取液的最佳純化條件為：0.5 g﹒mL-1、離心轉(zhuǎn)速18000 r﹒min-1、離心時間60 min、離心溫度5℃~10℃。

2.4 驗證性試驗

根據(jù)最佳試驗結(jié)果，本試驗有作了3組平行試驗來驗證實驗方案的重復(fù)性，結(jié)果表明重復(fù)性良好，所得數(shù)據(jù)如表4所示。

表 4 高速冷凍離心法的驗證性試驗

3 討論

由驗證性試驗可知：純化后的黃芪提取液浸膏得率縮小了9 % 左右，黃芪提取液的純度由63.09 %上升到81.48 %，基本達(dá)到后續(xù)成型工藝的需要。

高速離心作為一種物理分離技術(shù)，其在分離過程中能有效防止中藥有效成分的損失，最大限度地保留藥物的活性成分，且還可以縮短工藝流程，降低成本，值得推廣和使用，可為工業(yè)化大生產(chǎn)提供一定的借鑒和參考。

[1] 袁佳.丹參和紅花提取液醇沉工藝及包裹損失現(xiàn)象的研究[D].浙江大學(xué), 2011,10.

[2] 劉曉謙,仝燕,王錦玉,等.復(fù)方苦參注射液醇沉工藝優(yōu)化及醇沉顆粒沉降過程研究[J].中國中藥雜志,2011,36(22): 3108.

[3] 周晶,馮淑華.中藥提取分離新技術(shù)[M].科學(xué)出版社,2011,249.