黃芩中4 種黃酮類化合物的亞臨界水提取研究

程燕 ，曲紹風 ，李福偉 ，丁尚志 ，王岱杰 ，王珊珊，王振華

(1.山東省分析測試中心，山東 濟南 250014;2.淄博市環(huán)境保護基金管理處，山東 淄博 255000)

近年來發(fā)展起來的各種新型提取分離技術中，尤以超臨界流體萃取(Supercritical Fluid Extraction)，SFE技術最為引人注目。目前，廣泛研究的超臨界流體有超臨界二氧化碳、超臨界甲醇、超臨界水等［1-5］。

亞臨界水(Subcritical Water)是指溫度低于其臨界溫度(Tc=647 K)，而密度高于臨界密度的水。亞臨界水提取(Subcritical Water Extraction，SCWE)是一種嶄新的提取方法，是通過改變溫度和壓力來降低水的極性(ε ＜10)，最終導致其對脂溶性組分的溶解能力增加。通過改變溫度和壓力，水的極性可在較大范圍內變化，從而能在一個較寬的范圍內對中等極性乃至非極性組分具有良好的溶解性。亞臨界水對脂溶性組分溶解能力類似于有機溶劑，可以提取中藥材中極性強和相對分子質量較高的物質，正好彌補超臨界CO2萃取的不足［6-8］。

1 實驗部分

1.1 儀器、材料、試劑

美國UltiMate 3000 LC 高效液相色譜儀;加熱攪拌控制儀(江蘇海安石油科研儀器有限公司);METTLERXA205 電子天平(梅特勒-托利多公司)。

黃芩藥材從市場購買并經(jīng)過專家鑒定。黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素對照品購自上海源葉生物科技有限公司。所用試劑均為分析純，水為超純水。甲醇購自Tedia Company。甲酸、甲醇購自北京化學試劑公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 亞臨界水提取法

將黃芩樣品粉碎、過60 目篩子。黃芩提取反應的實驗都是在6.0 mL 的萃取釜內進行。典型操作步驟如下:精密稱取小于60 目的黃芩藥材粉末適量和一定體積的水加入萃取釜，然后將萃取釜擰緊，放入預先加熱好的控制儀中。反應時間從把萃取釜放入控制儀中開始計時，反應一定時間后迅速冷卻萃取釜。打開冷卻后的萃取釜，將反應后的混合物轉移至25.00 mL 的比色管中，用體積分數(shù)為70%的甲醇洗萃取釜3 遍，將洗出物倒入同一比色管中，定容。

1.2.2 有機溶劑提取法

精密稱取小于60 目的黃芩藥材粉0.3 g 于圓底燒瓶，加體積分數(shù)為70%的乙醇40 mL，加熱回流3 h，冷卻、過濾，濾液置于100 mL 容量瓶中，用少量體積分數(shù)為70%的乙醇洗滌圓底燒瓶和濾渣，洗液濾入同一容量瓶中，用乙醇定容搖勻。

2 結果與討論

圖1 亞臨界水條件下溫度對黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素的萃取產(chǎn)量的影響Fig.1 Impact of temperature on the SCWE of baicalin，wogonoside，baicalein，and wogonin for subcritical water

2.1 亞臨界水提取條件考察

2.1.1 提取溫度的影響

本文研究了水量為4.0 mL 時，反應溫度對萃取產(chǎn)量的影響，其結果如圖1 所示。反應溫度從110℃升至160℃，黃芩苷、漢黃芩苷的萃取產(chǎn)率逐漸降低;而黃芩素、漢黃芩素的萃取產(chǎn)率逐漸增加。溫度對轉化率的影響有以下幾方面的作用:首先，溫度越高，水的介電常數(shù)、極性越低，從而更有利于有機物的溶解;其次，溫度升高，水的粘度降低，有利于藥材中的有效成分揮發(fā)性的增加和擴散速度的提高;這兩種因素都有利于提高黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素的萃取產(chǎn)量;再次，溫度在160℃時，黃芩苷、漢黃芩苷穩(wěn)定性差，可能因萃取時間過長而分解，致使提取量下降。

2.1.2 提取時間的影響

在130℃，60 min 的萃取時間內，黃芩素、漢黃芩素的萃取產(chǎn)量明顯增加;而黃芩苷、漢黃芩苷的萃取產(chǎn)量明顯下降，可能是在該條件下黃芩苷、漢黃芩苷發(fā)生降解，從而導致產(chǎn)量下降，見圖2。因此，實驗中萃取時間為10～20 min 比較合適。

2.1.3 顆粒度的影響

分別稱取d ＞20 目，20 ＞d ＞60 目，60 ＞d ＞100 目、d ＜100 目篩下物的黃芩粉末一定量裝入萃取釜。在140℃，20 min，4.0 mL水條件下，顆粒度對萃取產(chǎn)量的影響如圖3 所示。結果顯示:被提取物的顆粒越細，黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素的提取量越高。由于固液提取過程包括溶劑的擴散和溶劑在被提取物基質內的滲透，顆粒越小，溶劑越容易滲入被提取物基質，提取速度越快，提取越完全。從圖3 可以看出，60 ＞d ＞100 目的顆粒對提取有利，故選擇顆粒度為60 ＞d ＞100 目。

2.1.4 水量的影響

在140℃，20 min 時考察了水量從2.0 mL 增加到4.5 mL 對黃芩中4 種黃酮化合物萃取產(chǎn)量的影響。從圖4 可以看出，黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素的萃取產(chǎn)量隨著水量的增加而增大。從水的飽和蒸汽壓和密度可以得出，在實驗條件下，隨著水量的增加萃取釜中的液態(tài)水逐漸增多，導致水的密度增大，溶解能力增強，從而增加了4 種黃酮化合物的產(chǎn)量。但當水量從4.0 mL 增加到4.5 mL 時，4 種黃酮類化合物的萃取產(chǎn)量保持不變。

圖2 130℃時萃取時間對黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素的萃取產(chǎn)量的影響Fig.2 Impact of extraction time on the SCWE of baicalin，wogonoside，baicalein，and wogonin at 130℃

2.1.5 亞臨界水與有機溶劑乙醇提取結果對比

表1 亞臨界水有機溶劑與提取結果Table 1 Results of subcritical water extraction and organic extraction

亞臨界水與有機溶劑提取結果見表1。從表中可以看出，亞臨界水提取方法不僅時間短，效率高，且對黃芩素、漢黃芩素的提取效果很好。

3 結論

通過優(yōu)化萃取條件，實現(xiàn)了對黃芩中4 種有效成分黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素的亞臨界水最佳提取。黃芩苷、漢黃芩苷最佳提取溫度為140℃，溫度再升高，將發(fā)生降解;黃芩素、漢黃芩素隨著溫度的升高，提取產(chǎn)量逐漸增加。該提取技術可以實現(xiàn)對藥材中脂溶性成分的提取，改變了傳統(tǒng)有機溶劑提取的方法。該方法可以應用到中藥及海洋植物藥物活性成分的提取中，能夠為中藥產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供廣闊的空間。

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