石香薷總黃酮的提取動(dòng)力學(xué)研究

蔣亞奇，劉 鑫，吳巧鳳

(浙江中醫(yī)藥大學(xué)，浙江杭州 310053)

石香薷Mosla chinensis Maxim.為唇形科石薺苧屬一年生草本植物，具有發(fā)汗解表、化濕和中、利水消腫的功效［1］，常用于治療夏月感冒、中暑嘔惡、腹痛泄瀉等癥［2］?，F(xiàn)代研究表明，石香薷具有抗菌［3］、抗病毒、解熱［4］和增強(qiáng)免疫［5］等作用;它主要含有黃酮類、揮發(fā)油類、香豆素類、木脂素類、萜類和脂肪酸類等成分［6］，近年來發(fā)現(xiàn)其抗流感病毒主要藥效物質(zhì)為揮發(fā)油和黃酮類［7］，項(xiàng)目組前期對(duì)其揮發(fā)油和總黃酮的提取工藝及化學(xué)成分等已作了相關(guān)的研究［8-10］，但對(duì)其總黃酮的提取動(dòng)力學(xué)模型的研究未見報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)通過測(cè)定不同提取時(shí)間和提取溫度條件下石香薷總黃酮的量，計(jì)算其提取過程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，并建立石香薷總黃酮提取的動(dòng)力學(xué)模型，以期為石香薷總黃酮的提取及進(jìn)一步研究提供依據(jù)。

1 儀器和試藥

1.1 儀器 UV—2550紫外可見分光光度計(jì)(日本島津公司);HH-S型水浴鍋(鞏義市英峪予華儀器廠);電子分析天平(上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司);KQ—5200型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)。

1.2 試藥 蘆丁對(duì)照品(批號(hào)100226)，購(gòu)于中國(guó)藥品生物制品檢定所;石香薷(產(chǎn)地為浙江，批號(hào)100728)，購(gòu)于浙江中醫(yī)藥大學(xué)中藥飲片廠，經(jīng)本校資源鑒定教研室俞冰副教授鑒定為唇形科植物石香薷Mosla chinensis Maxim.的干燥地上部分;其他試劑均為分析純。

2 方法學(xué)考察及總黃酮測(cè)定

2.1 標(biāo)準(zhǔn)品溶液的制備 精密稱取蘆丁對(duì)照品2.3 mg，加入60%乙醇，超聲使之溶解，并定容于25 mL量瓶中，得質(zhì)量濃度為0.092 mg/mL的蘆丁對(duì)照品溶液，備用。

2.2 供試品溶液的制備 取1 g藥材，加30倍量60%乙醇，80℃加熱回流提取1 h，過濾，冷卻，加70%乙醇定容至25 mL量瓶中，搖勻，即得供試品溶液，備用。

2.3 線性關(guān)系考察［11］精密吸取對(duì)照品溶液0、0.5、1、1.5、2、3、4、5、6 mL，分別置于25 mL量瓶中，加60%乙醇至6 mL，再加入1 mL的10%AlCl3溶液，加60%乙醇定容至刻度，搖勻，于273 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，得吸光度Y與質(zhì)量濃度X(mg/mL)的回歸方程為:Y=38.857 X－0.0044，R2=0.9994。結(jié)果表明:蘆丁在0～0.022 mg/mL范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系。

2.4 精密度試驗(yàn) 精確吸取同一對(duì)照品溶液6份，每份2.0 mL，按2.3項(xiàng)操作，測(cè)定吸光度，計(jì)算得RSD值為0.27%，表明該儀器精密度良好。

2.5 穩(wěn)定性試驗(yàn) 精確吸取供試品溶液1.0 mL，按2.3項(xiàng)操作，分別在0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h測(cè)定其吸光度，結(jié)果RSD值為1.24%，表明樣品溶液在3 h內(nèi)穩(wěn)定。

2.6 重復(fù)性試驗(yàn) 精確吸取供試品溶液1.0 mL，按2.3項(xiàng)操作，測(cè)定吸光度，平行測(cè)定6次，結(jié)果 RSD值為0.75%，說明方法重復(fù)性良好。

2.7 加樣回收率試驗(yàn) 精密稱取已知含量的石香薷藥材9份，分別加入精密稱定的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品適量，按供試品制備方法制備，并按2.3項(xiàng)操作，測(cè)定吸光度，計(jì)算回收率和RSD。結(jié)果見表1。

表1 回收率試驗(yàn)結(jié)果

2.8 石香薷總黃酮的提取及測(cè)定 提取過程是將石香薷置于圓底燒瓶中，在常壓下，采用回流提取的形式在恒溫水浴鍋中進(jìn)行。參照前期研究結(jié)果［9］設(shè)定實(shí)驗(yàn)條件為:稱取石香薷藥材3份，每份5 g，以60%乙醇為提取溶劑，料液比為1∶34，提取溫度分別為60、80、100℃，提取時(shí)間均為120 min。每間隔10 min，取0.1 mL提取液，按2.3項(xiàng)操作，于273 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，由回歸方程計(jì)算提取液中總黃酮量。繪制不同溫度下總黃酮量和提取時(shí)間圖，結(jié)果見圖1。

圖1 不同溫度下石香薷總黃酮的提取率與時(shí)間的關(guān)系

3 結(jié)果分析

3.1 提取溫度與時(shí)間對(duì)石香薷總黃酮提取率的影響 由圖1可知，提取時(shí)間相同時(shí)，提取溫度越高，總黃酮的提取率越高，可見溫度對(duì)總黃酮的提取效果有較大影響，溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)速度加快，有利于擴(kuò)散傳質(zhì)。提取溫度一定時(shí)，起始階段，總黃酮提取率隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著增加，但隨著提取時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，總黃酮的提取率變化趨緩，曲線逐漸趨于平緩。

3.2 速率常數(shù)的求解 速率常數(shù)k是 ln(C∞/(C∞－C))與提取時(shí)間t擬合所作曲線的斜率，可反映出總黃酮的提取的速率。

由圖2可知，不同溫度條件下的 ln［C∞/(C∞－C)］與提取時(shí)間t成線性關(guān)系(R2＞0.9)，且擬合效果較好(C∞為提取平衡時(shí)固相外溶質(zhì)質(zhì)量濃度)，因此石香薷總黃酮的提取符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。溫度一定時(shí)，石香薷總黃酮的提取速率為一常數(shù);且隨著提取溫度升高，直線斜率相應(yīng)增大，即提取的速率常數(shù)也增大。這是由于提取溫度升高時(shí)，溶劑的滲透能力增強(qiáng)，總黃酮向溶劑中的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，總黃酮的提取率隨之增大。

圖2 不同溫度下動(dòng)力學(xué)方程的擬合曲線

3.3 表觀活化能Ea的求解 在一般情況下，速率常數(shù)與溫度的關(guān)系服從Arrhenius方程，即lnk與1/T呈線性關(guān)系，方程為:lnk=lnA－Ea/RT，公式中:k為提取速率常數(shù);A為指前因子;R為氣體常數(shù);T為提取溫度;Ea為表觀活化能(kJ/mol)。

根據(jù) Arrhenius方程，y=－0.5518x－2.4724，r=0.934，計(jì)算得石香薷總黃酮提取過程中的表觀活化能Ea為3.64 kJ/mol。表觀活化能反應(yīng)了速率常數(shù)對(duì)溫度的敏感程度，表觀活化能越大，速率常數(shù)隨溫度的變化越大。

3.4 半衰期t1/2的求解 半衰期是指當(dāng)提取液中總黃酮濃度達(dá)到平衡濃度一半時(shí)所需要的時(shí)間。根據(jù)圖1分別求出各溫度下的半衰期t1/2，得60、80和100℃下的t1/2分別為42.52、40.30、35.55 min?？梢姡S溫度升高，半衰期逐漸減小。半衰期反映了石香薷中總黃酮的提取效率，且與之成反比例變化，即半衰期越小，總黃酮提取率越高。

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)以Fick定律［12］為基礎(chǔ)，通過模擬石香薷總黃酮提取的動(dòng)力學(xué)曲線，推算出其速率常數(shù)、表觀活化能、半衰期等動(dòng)力學(xué)參數(shù)，考察了其提取動(dòng)力學(xué)過程。結(jié)果表明，石香薷總黃酮的提取符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，總黃酮的提取率與溫度和時(shí)間緊密相關(guān)，所建立的動(dòng)力學(xué)模型能較好的描述其提取過程?？紤]到生產(chǎn)實(shí)際的需要，溫度太高，能耗高且條件不易控制，還可導(dǎo)致黃酮類成分的分解，故建議實(shí)際生產(chǎn)時(shí)選擇提取溫度80℃，提取時(shí)間80 min為宜。實(shí)驗(yàn)研究可為石香薷總黃酮的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)及操作條件的選擇和優(yōu)化等提供有價(jià)值的依據(jù)。

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