黃連中鹽酸小檗堿不同提取工藝的比較研究

趙柳英, 蔡鳳蓮, 莫亞軍, 楊 蓉

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黃連中鹽酸小檗堿不同提取工藝的比較研究

趙柳英2, 蔡鳳蓮1, 莫亞軍1, 楊 蓉*1

(1. 湖南師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院, 湖南 長沙, 410012; 2. 湖南康源制藥有限公司, 湖南 瀏陽, 410329)

以黃連中鹽酸小檗堿的提取效率和純度為指標(biāo), 對乙醇回流浸提法、硫酸常溫浸提法和超聲波輔助萃取法進(jìn)行比較. 結(jié)果發(fā)現(xiàn)乙醇回流浸提法、硫酸常溫浸提法及分別以乙醇、硫酸為溶劑的超聲波輔助萃取法的提取率為2.7%、2.6%、3.1%和3.5%, 產(chǎn)品純度為79.01%、89.81%、85.21%和95.91%. 超聲波輔助萃取法具有簡便快速和節(jié)能高效的優(yōu)點(diǎn), 是一種值得在工業(yè)上推廣的提取新工藝.

黃連; 鹽酸小檗堿; 乙醇回流浸提法; 硫酸常溫浸提法; 超聲波輔助萃取法

中藥黃連為毛茛科多年生草本植物黃連()的根莖, 有清熱燥濕、瀉火解毒的功效[1], 其主要活性成分——鹽酸小檗堿被廣泛應(yīng)用于治療敏感病原菌所致的胃腸炎、細(xì)菌性痢疾等腸道感染疾病[2].

目前, 針對鹽酸小檗堿提取工藝的研究比較多, 其中傳統(tǒng)的如酸水常溫浸提法、乙醇回流浸提法等,已非常成熟并已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn), 但這些方法均存在耗時(shí)長、產(chǎn)率和產(chǎn)品純度不高等問題[3—4]; 針對以上不足, 郭孝武[5]等采用超聲波輔助萃取法、陳小全[3]等采用微波輔助萃取法對從黃連中提取鹽酸小檗堿的工藝進(jìn)行了研究, 結(jié)果表明這2種現(xiàn)代提取工藝均能有效提取鹽酸小檗堿. 但是, 在同樣的實(shí)驗(yàn)條件之下, 超聲波輔助萃取法與酸水常溫浸提法、乙醇回流浸提法相比, 究竟能在多大程度上提高鹽酸小檗堿的提取效率和產(chǎn)品純度、縮短提取時(shí)間, 目前尚未見報(bào)道, 本研究即以此為目的, 提出采用超聲波輔助萃取法對傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改進(jìn), 提高從黃連中提取鹽酸小檗堿的效率, 這一方面順應(yīng)了國家節(jié)能降耗的要求, 另一方面也為優(yōu)選含鹽酸小檗堿制劑的前處理工藝提供依據(jù).

1 儀器與試劑

1.1 儀器

電子天平, 長沙湘平科技發(fā)展公司; 721-紫外分光光度計(jì), 上海市第三分析儀器廠; AF-21干燥箱, 東堂電器廠; 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE-5299, 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司; KQ-400KDB型高功率數(shù)控超聲波清洗器, 昆山市超聲波儀器有限公司; TGL-16M高速臺(tái)式冷凍離心機(jī), 長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司; Agilent1100系列高效液相色譜, 美國安捷倫; 其余器材: 布氏漏斗、濾紙、比色皿、燒杯、容量瓶、量筒.

1.2 試劑

乙醇、乙腈(AR), 天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司; 氯化鈉、冰乙酸, 上海山浦化工有限公司; 鹽酸、硫酸, 株洲石英化玻有限公司; 丙酮, 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司; 95%乙醇(AR), 湖南師范大學(xué)試劑廠; 黃連, 四川產(chǎn); 鹽酸小檗堿對照品.

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 乙醇回流浸提法

稱取10 g磨細(xì)的中藥黃連至250 mL圓底燒瓶中, 加100 mL乙醇, 熱水浴中回流0.5 h, 靜置、冷卻0.5 h后抽濾, 濾渣用上述操作重復(fù)處理2次, 合并濾液. 將濾液減壓濃縮至棕紅色糖漿狀, 加入35 mL 1%醋酸溶液, 加熱使其溶解, 趁熱抽濾, 再在濾液中滴加濃鹽酸至溶液渾濁, 置冰箱中靜置、冷卻既有黃色針狀晶體析出, 待析晶完全后抽濾, 用冰水洗滌晶體2次、丙酮洗滌1次, 將晶體烘干、稱重, 即為鹽酸小檗堿粗品[4].

將粗品用10倍質(zhì)量的熱水加熱溶解、煮沸, 滴加濃HCl調(diào)pH值至2, 靜置冷卻后抽濾. 濾液在空氣中冷卻至室溫即有針狀晶體析出, 抽濾收集晶體, 將晶體置55 ℃左右的烘箱中烘干, 即得鹽酸小檗堿精制品.

2.2 硫酸常溫浸提法

稱取10 g磨細(xì)的中藥黃連至裝有100 mL 0.5%硫酸溶液的燒杯中, 加熱煮沸約5 min后, 靜置浸提24 h, 抽濾、收集濾液. 在濾液中加入食鹽至飽和, 用稀鹽酸調(diào)pH至2, 放置析晶, 抽濾收集晶體. 晶體中加熱水至其剛好完全溶解, 然后煮沸, 用石灰乳調(diào)pH值至8.5～9.8, 抽濾、收集濾液, 將濾液置冰箱中冷卻既有結(jié)晶析出, 待析晶完全后抽濾, 將晶體烘干、稱重, 即為鹽酸小檗堿粗品[4, 6].

鹽酸小檗堿粗品精制同“乙醇回流浸提法”的精制步驟.

2.3 以乙醇為溶劑的超聲波輔助萃取法

稱取10 g磨細(xì)的中藥黃連至250 mL圓底燒瓶中, 加100 mL乙醇后, 置超聲波清洗器中, 在20 kHz功率下、恒溫60 ℃超聲萃取30 min[5, 7]. 后續(xù)操作同“乙醇回流浸提法”.

2.4 以硫酸為溶劑的超聲波輔助萃取法

稱取10 g磨細(xì)的中藥黃連至250 mL圓底燒瓶中, 加100 mL0.5%硫酸溶液后, 置超聲波清洗器中, 在20 kHz功率下、恒溫60 ℃超聲萃取30 min[5, 7]. 后續(xù)操作同“硫酸常溫浸提法”.

2.5 高效液相色譜法定量檢測

2.5.1 色譜條件

Eclipse XDβ-C18色譜柱(150 mm × 416 mm, 5 μm); 流動(dòng)相: 乙腈: 磷酸二氫鉀(35: 65); 紫外檢測器: 檢測波長265 nm; 柱溫: 35 ℃; 洗脫速度: 1 mL/min.

2.5.2 標(biāo)準(zhǔn)品制備

取鹽酸小檗堿標(biāo)準(zhǔn)品適量, 研細(xì), 精密稱取后至容量瓶中, 加水至刻度線、搖勻, 超聲波處理30 min, 放冷、過濾即得標(biāo)準(zhǔn)品試液.

2.5.3 供試品制備

取各方法制得的精制品適量, 研細(xì), 精密稱取后至容量瓶中, 加水至刻度線、搖勻, 超聲波處理30 min, 放冷、過濾即得樣品試液.

3 結(jié)果與討論

3.1 提取和精制結(jié)果

表1 不同提取方法提取和精制結(jié)果

提取方法黃連加入量/g粗品提取量/g精制品提取量/g提取率/%純度/% 乙醇回流浸提法100.480.272.779.01 硫酸常溫浸提法100.430.262.689.81 以乙醇為溶劑的超聲波輔助萃取法100.500.313.185.21 以硫酸為溶劑的超聲波輔助萃取法100.530.353.595.91

3.2 討論

3.2.1 乙醇回流浸提法

以乙醇為溶劑利用加熱回流的方式進(jìn)行提取, 回流時(shí)間為30 min, 結(jié)果顯示, 產(chǎn)品提取率不高且純度是4種方法中最低的.

3.2.2 硫酸常溫浸提法

本法根據(jù)小檗堿的硫酸鹽在水中的溶解度大, 而其鹽酸鹽幾乎不溶于水的性質(zhì)來提取鹽酸小檗堿. 應(yīng)注意的是: 首先, 硫酸水溶液濃度不能過高, 否則會(huì)生成重硫酸小檗堿, 其溶解度(1:150)明顯較硫酸小檗堿(1:30)小, 從而影響提取效果; 其次, 浸提時(shí)間對產(chǎn)品的提取率影響明顯, 有報(bào)道稱, 浸漬12 h約可浸提80%的小檗堿, 浸漬24 h可浸提92%的小檗堿, 本實(shí)驗(yàn)采用浸漬24 h、單次浸提的方式進(jìn)行提取. 結(jié)果顯示, 該方法精制品提取效率與乙醇法相當(dāng), 而產(chǎn)品純度明顯優(yōu)于乙醇法, 如換算成純的鹽酸小檗堿來計(jì)算提取效率, 則硫酸法的提取效率更高.

3.2.3 超聲波輔助萃取法

該方法是利用超聲波產(chǎn)生強(qiáng)烈空化效應(yīng)、機(jī)械振動(dòng)和攪拌作用等原理, 加速植物有效成分進(jìn)入提取劑. 空化作用產(chǎn)生相當(dāng)大的破壞應(yīng)力, 可破壞植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu), 使鹽酸小檗堿充分暴露; 機(jī)械振動(dòng)和攪拌作用則加快鹽酸小檗堿在媒介中的傳遞擴(kuò)散, 兩種作用相互促進(jìn), 從而提高小檗堿的提取效率、縮短提取時(shí)間[8].

先比較同樣使用乙醇為溶劑的加熱回流方式和超聲波輔助萃取方式, 兩者提取時(shí)間都為30 min, 但前者需要不斷加熱保持微沸, 而后者則是60 ℃恒溫提取, 避免了高溫可能對有效成分的破壞作用, 結(jié)果顯示, 后者確實(shí)既提高了提取率也提高了產(chǎn)品純度; 再比較同樣使用硫酸水溶液為溶劑的常溫浸提方式和超聲波輔助萃取方式, 可以看到后者大大縮短了提取時(shí)間, 而且有效提高了提取率和產(chǎn)品純度, 該方法得到的鹽酸小檗堿純度可達(dá)到95.91%.

4 結(jié)論

目前, 工業(yè)上常用的是酸水法提取鹽酸小檗堿, 因?yàn)椴牧媳阋?、工藝簡? 但由于使用了酸水, 因此存在腐蝕設(shè)備、易造成污染的問題; 而以乙醇為溶劑的提取方法則克服了酸水法的以上缺點(diǎn), 具有溶劑可回收反復(fù)使用、不腐蝕設(shè)備、無毒、對環(huán)境無污染的特點(diǎn)[4]. 但是在提取率相當(dāng)?shù)那闆r下, 乙醇回流浸提法得到的產(chǎn)品純度沒有硫酸常溫浸提法得到的產(chǎn)品純度高, 即便是采用超聲波輔助萃取也是同樣的結(jié)果, 因此在提取溶劑選擇方面, 若從環(huán)保的角度考慮應(yīng)選擇乙醇, 而從經(jīng)濟(jì)的角度考慮則應(yīng)選擇硫酸. 另外, 傳統(tǒng)的加熱回流、常溫浸提與現(xiàn)代的超聲波輔助萃取方法相比較, 超聲波輔助萃取法在縮短提取時(shí)間的同時(shí), 還提高了提取率和產(chǎn)品純度, 極大體現(xiàn)了現(xiàn)代萃取方法的優(yōu)越性, 但是該方法需要增加設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用, 采用此方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的方法進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)是否經(jīng)濟(jì), 還需通過精確地計(jì)算才能確定.

[1] 王浴生. 中藥藥理與應(yīng)用[M]. 北京: 人民衛(wèi)生出版社, 1993: 965.

[2] 中國商品大辭典編委會(huì). 中國商品大辭典[M]. 北京: 中國商業(yè)出版社, 1992: 94.

[3] 陳小全, 翟虎, 邵輝瑩, 等. 黃連素提取方法的改進(jìn)[J]. 西南民族大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2007, 33(5): 1122—1123.

[4] 張來新, 楊瓊, 李小衛(wèi). 黃連中提取黃連素[J]. 貴州化工, 2003, 28(2): 30—32.

[5] 郭孝武, 張福成, 林書玉. 超聲提取對黃連素提出率的影響[J]. 中國中藥雜志, 1995, 20(11): 673—674.

[6] 楊志勝, 秦秀芹, 王蕊娥, 等. 提取黃連素最佳條件的選擇[J]. 西北藥學(xué)雜志, 1996, 11(1): 16—17.

[7] 龐小雄, 徐位良. 黃連中鹽酸小檗堿提取實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)[J]. 廣東藥學(xué)院學(xué)報(bào), 1996, 12(4): 261—262.

[8] 楊健, 馬艷輝, 馬潤宇. 超聲波法提取玉米芯木聚糖的研究[J]. 北京化工大學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 32(3): 106—109.

Comparative study of different extraction technologies of berberine hydrochloride in

ZHAO Liu-ying2, CAI Feng-lian1, MO Ya-jun1, YANG Rong1

(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan Normal University, Changsha 410012, China; 2. Hunan Kangyuan Pharmaceutical Co., Ltd., Liuyang 410329, China)

The efficiency and the purity of the berberine hydrochloride inwere as index to compare the aqueous ethanol refluxing method, the sulfuric acid ambient temperature extraction method and the ultrasonic assisted extraction method. The yield of berberine hydrochloride by the aqueous ethanol refluxing method, the sulfuric acid ambient temperature extraction method and the ultrasonic assisted extraction method, which was with ethanol and sulfuric acid as solvent, was 2.7%, 2.6%, 3.1% and 3.5%, and the purity was 79.01%, 89.81%, 85.21% and 95.91%. The ultrasonic assisted extraction method is a new extraction method that is worth popularizing in industry for simplicity, celerity and high efficiency.

; berberine hydrochloride; aqueous ethanol refluxing; sulfuric acid ambient temperature extraction; ultrasonic assisted extracion

10.3969/j.issn.1672-6146.2013.04.005

S 567.5+2; R 284.2

1672?6146(2013)04?0021?03

email: 31438588@qq.com.

2013-09-29

湖南省校企合作人才培養(yǎng)示范基地(湘教通[2012]163號); 湖南師范大學(xué)校青年基金資助項(xiàng)目(化090637)

(責(zé)任編校:劉曉霞)