熊膽粉中熊去氧膽酸結(jié)晶條件

陳 正， 王伯初*， 祝連彩， 劉紹勇， 薛東升

（1.重慶大學(xué)生物工程學(xué)院 生物流變學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 重慶 400030；2.上海凱寶藥業(yè)股份有限公司， 上海 201418）

熊膽粉中熊去氧膽酸結(jié)晶條件

陳 正1， 王伯初1*， 祝連彩1， 劉紹勇2， 薛東升2

（1.重慶大學(xué)生物工程學(xué)院 生物流變學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 重慶 400030；2.上海凱寶藥業(yè)股份有限公司， 上海 201418）

目的 對(duì)熊膽粉中熊去氧膽酸的結(jié)晶及重結(jié)晶過(guò)程加以控制，以提高熊膽粉提取物產(chǎn)率及質(zhì)量。方法 通過(guò)溶解度實(shí)驗(yàn)確定了結(jié)晶及重結(jié)晶的最佳起始條件，再采用不同的降溫方法對(duì)該過(guò)程進(jìn)行梯度控溫的優(yōu)化研究。結(jié)果 以70 ℃和 30 ℃做為結(jié)晶及重結(jié)晶的始末溫度； 篩選出最佳的結(jié)晶控溫條件為控溫 8 h， 前 5 h 每 1 h 降溫 2 ℃， 后 3 h每1 h降溫10 ℃， 重結(jié)晶工藝控溫條件與結(jié)晶控溫條件一致。 應(yīng)用該結(jié)晶工藝， 與原工藝相比， 熊膽粉提取物產(chǎn)率提高 2.38%， 轉(zhuǎn)化率提高 12.35%， 熊去氧膽酸量提高 5.83%， 鵝去氧膽酸量基本保持不變。 結(jié)論 本研究所建立的結(jié)晶工藝，可顯著提高熊膽粉中熊去氧膽酸的產(chǎn)率和質(zhì)量。

熊去氧膽酸；梯度降溫；結(jié)晶過(guò)程；熊膽粉

熊膽粉屬國(guó)家衛(wèi)生部批準(zhǔn)的一類新藥［1］， 為粉末、不規(guī)則碎片或顆粒，呈棕黃色，綠黃色或深棕色。具有消炎鎮(zhèn)痛、清熱解毒、平肝明目等功效［2-3］。熊膽 粉 的 主 要 成 分 為 牛 磺 熊 去 氧 膽 酸（TUDCA） 和?；蛆Z去氧膽酸 （ TCDCA）［4］， 經(jīng)水解后可得熊去氧膽酸 （UDCA）、 鵝去氧膽酸 （CDCA）， 現(xiàn)入藥的熊膽粉提取物的主要成分為熊去氧膽酸［5］， 鵝 去 氧 膽 酸 是 熊 去 氧 膽 酸 的 差 向 異構(gòu)體［6］。

熊膽粉除了含有膽汁酸類成分外，還含有膽固醇、 蛋白質(zhì)、 色素等非膽汁酸類成分［7］。 由于熊膽粉成分的復(fù)雜性，鵝去氧膽酸和熊去氧膽酸的性質(zhì)又極為相似，使得熊去氧膽酸制備難度較大。目前的工藝主要是通過(guò)醇提、水解、酸沉、結(jié)晶及重結(jié)晶等方法提純熊膽粉提取物，使最終熊膽粉提取物 （以下簡(jiǎn)稱精品） 中熊去氧膽酸含有量高于73%， 鵝去氧膽酸含有量低于 15%， 從而達(dá)到配方藥的標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)驗(yàn)室通過(guò)對(duì)目前企業(yè)熊膽粉提取工藝過(guò)程的分析和研究發(fā)現(xiàn)，影響熊去氧膽酸量主要原因是結(jié)晶過(guò)程控制不佳：將經(jīng)過(guò)醇提、水解制得的熊膽粉粗提取物用乙酸乙酯提取濃縮后，在30 ℃條件下靜置結(jié)晶， 無(wú)恒定的初始溫度條件和降溫控制，使工藝結(jié)晶條件易受外界環(huán)境氣候的影響。從而導(dǎo)致最終提取的轉(zhuǎn)化率 （以下轉(zhuǎn)化率都是指熊去氧膽酸） 低下， 約為 49.54%， 產(chǎn)率低約為 19.96%。 本實(shí)驗(yàn)在此基礎(chǔ)上對(duì)熊膽粉結(jié)晶及重結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行控制研究。

1 儀器與試藥

1.1 儀 器 優(yōu) 普 UPT系 類 超 純 水 器 （ UPT-I-10T， 成都超純科技有限公司）， ACQUITY UPLC型高效液相色譜儀 （ 上海 waters公司），ACQUITY UPLC ELSD型蒸發(fā)光散射檢測(cè)器 （上海 waters公司）。

1.2 材料 熊膽粉 （上海凱寶藥業(yè)股份有限公司提供，批號(hào)為 s111103）。

1.3 試劑 氫氧化鈉 （重慶市川東化工集團(tuán)有限公司， 分析純）， 鹽酸 （重慶市川東化工集團(tuán)有限公司， 分析純）， 乙酸乙酯 （成都市科龍化工試劑廠，分析純），甲醇 （成都市科龍化工試劑廠，分析 純 ）， 甲 醇 （ Merck 公 司， 色 譜 純 ）， 50 mmol/L醋酸銨水溶液 （Merck 公司， 色譜純）， 熊去氧膽酸 （中國(guó)食品藥品檢定研究院， 批號(hào)110755-9003，20 mg）、鵝去氧膽酸 （中國(guó)食品藥品檢定研究院， 批號(hào) 110806-200704， 30 mg）

2 方法與結(jié)果

2.1 方法

2.1.1 溶解度試驗(yàn) 結(jié)晶及重結(jié)晶的過(guò)程中所涉及到的溶劑均為乙酸乙酯，所以通過(guò)測(cè)定熊去氧膽酸、鵝去氧膽酸在乙酸乙酯中的溶解度以確定結(jié)晶及重結(jié)晶的最佳起始溫度。

采用文獻(xiàn)［8］中的綜合法測(cè)定溶解度。 精確稱取一定量的熊去氧膽酸固體粉末，然后向三頸瓶中緩慢加入少量的乙酸乙酯，攪拌，保持溫度在70℃， 粉末未溶解完全， 繼續(xù)攪拌， 如果不溶解再少量多次加入溶劑，直至固體顆粒消失，停止攪拌，靜置，無(wú)固體顆粒析出，則緩慢降溫，每次降溫5℃，用同樣的方法測(cè)出各個(gè)溫度梯度下的溶解度。然后再反向操作，精確移取一定量的乙酸乙酯，向三頸瓶中緩慢加入少量熊去氧膽酸固體粉末， 攪拌， 保持溫度25℃， 溶液澄清， 繼續(xù)多次少量添加熊去氧膽酸，直至固體顆粒出現(xiàn)，繼續(xù)攪拌，不溶，靜置，緩慢升溫，每次升溫5℃，用同樣的方法測(cè)出各個(gè)溫度梯度下的溶解度。將前一種方法重復(fù)2次，3次數(shù)據(jù)結(jié)果取平均值可得熊去氧膽酸溶解度結(jié)果。用相同的方法測(cè)定鵝去氧膽酸的溶解度值。

2.1.2 攪拌試驗(yàn) 在結(jié)晶工藝步驟前添加攪拌過(guò)程， 時(shí)間為 15 min， 與原工藝重結(jié)晶的攪拌時(shí)間一致。

2.1.3 結(jié)晶及重結(jié)晶溫度梯度控制 根據(jù)結(jié)晶原理分析，以控溫速率為因素，設(shè)置三個(gè)梯度的控溫方式，將結(jié)晶及重結(jié)晶過(guò)程的控溫方式設(shè)計(jì)如下：①控溫 8 h （先按 2 ℃/h 降溫， 控溫 5 h； 再按 10℃/h 降溫， 控溫 3 h）； ②控溫 6 h （先按 5 ℃/h降溫，控溫 4 h； 再按 10 ℃/h 降溫， 控溫 2 h）；③控溫 4 h （按 10 ℃/h 降溫， 4 h）， 詳見(jiàn)表 1。

表1 不同控溫方式試驗(yàn)的設(shè)計(jì)Tab.1 Design of different tem Perature con trol tests

2.1.4 熊去氧膽酸和鵝去氧膽酸的測(cè)定

2.1.4.1 色譜條件［9］welch ultimate XB-C18色譜柱 （ 4.6 mm×250 mm）； 流動(dòng)相為甲醇 （A） -50mM醋酸銨水溶液 （B）； 線性梯度洗脫為A相0 ～15 min， 40%→90%； 15.01 min， 90%→40%； 25 min， 40%； 體積 流 量 1.0 mL/min； 柱 溫 40 ℃；ELSD漂移管溫度 45 ℃；霧化氣體積流量 25 Psi；增益500。

2.1.4.2 對(duì) 照 品 溶 液 制 備 分 別 精 密 稱 取0.010 5 g熊去氧膽酸、0.010 4 g鵝去氧膽酸對(duì)照品于10 mL量瓶中， 用甲醇溶解并定容，分別制成質(zhì)量濃度為熊去氧膽酸 1.0 mg/mL鵝去氧膽酸 1.0 mg/mL對(duì)照品貯備液。

2.1.4.3 供試品溶液制備 分別精密稱取新舊工藝熊膽粉提取物 0.010 2 g和 0.010 1 g供試品于10 mL量瓶中， 用甲醇溶解并定容， 均制成質(zhì)量濃度為 1.0 mg/mL供試品貯備液。

2.1.4.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定 精密量取各對(duì)照品貯備液 1.0 mL于 10 mL量瓶中， 再用甲醇稀釋至刻度， 制成質(zhì)量濃度分別為熊去氧膽酸 0.10 mg/m L，鵝去氧膽酸 0.10 mg/mL的混合對(duì)照品溶液。 分別進(jìn)樣 3 次， 依次為 2、 4、6、 8、10 μL，得圖譜，經(jīng)計(jì)算可得回歸方程。

2.1.4.5 樣品的測(cè)定 精確量取各供試品貯存液2.0 m L于 10 mL量瓶中， 再用甲醇定容至刻度，制成質(zhì)量濃度均為 0.2 mg/mL。

進(jìn)樣量均為8 μL， 得圖譜。

2.2 結(jié)果與討論

2.2.1 溶解度試驗(yàn) 從圖 1 可以看出熊去氧膽酸、鵝去氧膽酸在乙酸乙酯中的溶解度隨著溫度的增加而線性地增加，其中隨著溫度的升高鵝去氧膽酸線性增加速度更顯著，通過(guò)斜率可以得出同一個(gè)溫度條件下鵝去氧膽酸溶解度比熊去氧膽酸大 10倍左右。 此實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)［9］所做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。

圖1 熊去氧膽酸、鵝去氧膽酸在乙酸乙酯中的溶解度Fig.1 UDCA and CDCA in ethyl acetate： the solubility of values

結(jié)晶始末溫度的確定 首先設(shè)置的起始溫度應(yīng)低于乙酸乙酯的沸點(diǎn) 77℃； 其次降溫的終止溫度為30 ℃， 一個(gè)較大的溫度范圍有利于下一步控溫結(jié)晶的實(shí)施；最后溫度越高，熊去氧膽酸和鵝去氧膽酸的溶解度差異越大，便于提高熊去氧膽酸量降低鵝去氧膽酸量。 所以選擇 70 ℃作為控溫的起始最佳溫度。為了保證結(jié)晶的穩(wěn)定性，將終止溫度設(shè)定在 30 ℃ （與原工藝一致）， 整個(gè)控溫過(guò)程置于水浴中，維持整個(gè)體系結(jié)晶的平衡穩(wěn)定性，使得工藝不會(huì)隨著外界條件的變化而不穩(wěn)定。

2.2.2 攪拌對(duì)熊膽粉提取物產(chǎn)率的影響 見(jiàn)表 2。在未將控制初始溫度統(tǒng)一前 （均低于70 ℃），初始溫度易受環(huán)境氣候的影響，使得結(jié)晶的范圍不穩(wěn)定，通過(guò)初始溫度的添加確定了結(jié)晶溫度范圍。

表2 攪拌對(duì)熊膽粉提取物產(chǎn)率的影響Tab.2 M ixing of bear bile Powder's influence on the extraction rate of Products

由表2可得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果良好，但由于原料所加入的量規(guī)模均較小，所以導(dǎo)致最終提高的產(chǎn)量不是很顯著，但經(jīng)3次重復(fù)試驗(yàn)平均值可得出產(chǎn)率仍提高 0.2%左右。

2.2.3 結(jié)晶及重結(jié)晶溫度梯度控制 根據(jù)結(jié)晶原理分析，以控溫速率為因素，設(shè)置3個(gè)梯度的控溫方式， 結(jié)晶及重結(jié)晶過(guò)程的控溫方式結(jié)果如表3，表4。

經(jīng)過(guò)3次重復(fù)， 經(jīng) t檢驗(yàn)后， 可得結(jié)晶條件下1、 2、 3 中， 1 與 3 比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義， 而 2 與 3比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但考慮到結(jié)晶過(guò)程控溫的基本規(guī)律是初始要慢，結(jié)晶后期要快。且1的平均值仍然高于 2， 1的控制條件相對(duì)精細(xì)， 所以選擇 1作為結(jié)晶最佳條件。重結(jié)晶條件下4與5、 6比較，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，所以選擇4作為重結(jié)晶的最佳條件。

表3 不同控溫方式試驗(yàn)的平均產(chǎn)率Tab.3 Productivities of sam Ples in different tem Peratures

表4 不同控溫方式試驗(yàn)控溫產(chǎn)率 t檢驗(yàn)Tab.4 Test of sam Ple Productivities in d ifferent tem Peratures

最終可得出在結(jié)晶控溫和重結(jié)晶控溫均以控溫8 h的條件最佳，得到產(chǎn)率最高，因此選用此結(jié)晶及重結(jié)晶條件作為最優(yōu)化條件進(jìn)行試驗(yàn)。

表5 新舊工藝熊膽粉提取物產(chǎn)率對(duì)比Tab.5 Com Parison of bear bile Powader extraction rate between the old Process and the new one

由表5可得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果良好，3次原工藝平均產(chǎn)率為 19.96%， 而通過(guò)兩次控溫實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率最終平均 產(chǎn) 率 可 以 達(dá) 到 22.34%， 比 原 工 藝 提 高了 2.38%。

2.2.4 梯度控溫工藝對(duì)熊膽粉提取物質(zhì)量的影響

2.2.4.1 熊去氧膽酸、 鵝去氧膽酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線

見(jiàn)表6。

表6 熊去氧膽酸、 鵝去氧膽酸標(biāo)品回歸方程、 線性范圍及相關(guān)系數(shù)Tab.6 Regression equation， linear range and correlation coefficient of UDCA and CDCA reference standards

其中x表示實(shí)際進(jìn)樣量取對(duì)數(shù)， y表示為熊去氧膽酸、鵝去氧膽酸各自所對(duì)應(yīng)的峰面積取對(duì)數(shù)。通過(guò)相關(guān)系數(shù)可知，該分析方法的線性關(guān)系良好，可用于樣品中熊去氧膽酸和鵝去氧膽酸的檢測(cè)。

2.2.4.2 梯度控溫結(jié)晶工藝對(duì)熊膽粉提取物質(zhì)量的影響 經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的工藝，熊去氧膽酸量提高5.83%， 熊去氧膽酸轉(zhuǎn)化率提高 12.35%， 而鵝去氧膽酸的量基本保持不變，符合配方藥標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明該結(jié)晶過(guò)程控溫工藝具有較好的效果。 見(jiàn)表7。

3 討論

3.1 結(jié)晶產(chǎn)生的因素主要涉及到在很寬的的溫度和溶液過(guò)飽和度范圍內(nèi)進(jìn)行，且結(jié)晶成核過(guò)程與二次成核、 晶 粒 附 聚等 伴 隨 現(xiàn)象 有 關(guān)［10-12］。 本 研 究中初始溫度的添加統(tǒng)一了初始結(jié)晶標(biāo)準(zhǔn)，使得結(jié)晶過(guò)程的初始溫度得到控制，不會(huì)隨著外界溫度的變化而不穩(wěn)定。

表7 新舊工藝熊膽粉提取物中熊去氧膽酸、 鵝去氧膽酸量及轉(zhuǎn)化率對(duì)比Tab.7 Com Parison of UDCA and CDCA content and conversion contrast between the old Process and the new one

3.2 通過(guò)增加攪拌過(guò)程， 便于溶質(zhì)在溶劑中充分溶解，有利于二次成核，避免因濃度過(guò)大，初次非均相成核析出過(guò)多的物質(zhì)中含有大量的雜質(zhì)。結(jié)晶的晶核形成模式大體分為初級(jí)成核和二次成核。其中初級(jí)成核速率過(guò)快，使得工藝難以控制，所以在工業(yè)過(guò)程應(yīng)盡量避免。二次成核為大多數(shù)工藝結(jié)晶過(guò)程的主要來(lái)源。二次成核是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象，影響的因素主要包括過(guò)飽和度、冷卻速度、攪拌程度等［13］。

3.3 對(duì)結(jié)晶和重結(jié)晶的過(guò)程進(jìn)行控溫控制， 一方面符合二次成核的原理，另一方面也滿足了結(jié)晶控溫過(guò)程中先慢后快的原則。其原因在于初期晶面小，介穩(wěn)區(qū)窄，易爆發(fā)成核，如果冷卻速度快，會(huì)導(dǎo)致晶體在換熱表面生長(zhǎng)。結(jié)晶后期，由于有大量的晶體存在，晶體有足夠的機(jī)會(huì)在晶體表面生長(zhǎng)，過(guò)飽和度比較容易消耗掉。因此后期的降溫速率可以加快［14］。

3.4 通過(guò)對(duì)結(jié)晶及重結(jié)晶過(guò)程控制， 最終選取了初始溫度為 70 ℃， 攪拌 15 min， 終止溫度 30 ℃，結(jié)晶控溫8 h， 重結(jié)晶控溫8 h， 最終達(dá)到對(duì)熊膽粉提取優(yōu)化。使產(chǎn)率提高 2.38%， 熊去氧膽酸轉(zhuǎn)化率提高 12.35%，熊去氧膽酸量提高 5.83%，鵝去氧膽酸量保持穩(wěn)定，符合配方藥標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)具有參考價(jià)值。

［ 1 ］ 連常寶.熊膽粉的藥理作用及臨床應(yīng)用研究概述［J］.海峽藥學(xué)， 2008， 20（8）： 71-75.

［ 2 ］ 王巍巍.熊膽粉的藥效學(xué)研究［J］.黑龍江醫(yī)藥， 2010，23（2）： 196-198.

［ 3 ］ 姜英芝， 劉春芳， 王同州， 等.熊膽粉的藥用價(jià)值［J］.中國(guó)林副特產(chǎn)， 2004， 71（4）： 30-31.

［ 4 ］ Lepercq P， Gerard P， Beguet F， et al.Epimerization of chenodeoxycholic acid to ursodeoxycholic acid by Clostridium baratii isolated from human feces［ J］ .FEMS Microbiol Lett，2004， 235（1）： 65-72.

［5］ 李富善，黃曉玲.痰熱清注射液的作用機(jī)理和臨床應(yīng)用［J］.青海醫(yī)藥雜志， 2011， 41（5）： 78-79.

［ 6 ］ 王永金， 楊澤民.紅外光譜鑒定熊膽的研究［J］.沈陽(yáng)藥學(xué)院學(xué)報(bào)， 1989， 6（3）： 157-163.

［7］ 吳革林， 吳修紅， 董闐偉， 等.熊膽（粉） 非膽汁酸類成分研究進(jìn)展［ J］ .中醫(yī)藥學(xué)報(bào)， 2011， 39（3） ： 90-92.

［8］ 胡程耀， 黃 培.固體溶解度測(cè)定方法的近期研究進(jìn)展［ J］ .藥物分析雜志， 2010， 30（4） ： 761-766.

［9］ 王 玨.痰熱清注射液質(zhì)量控制研究 ［D］.杭州： 浙江大學(xué)， 2010.

［10］ 葉鐵林.化工結(jié)晶過(guò)程原理及應(yīng)用［M］.北京： 北京工業(yè)大學(xué)出版社， 2006： 4-5.

［11］ Rauls M， Bartosch K， Kind M， et al.The influence of impurities on crystallization kinetics-a case study on ammonium sulfate［ J］ .JCryst Growth， 2000， 213（1/2） ： 116-128.

［12］ Demo P， Kozisek Z.Transient nucleation［ J］ .Thermochimica Acta， 1996， 280/281： 101-126.

［13］ 劉家祺.傳質(zhì)分離過(guò)程［M］.北京： 高等教育出版社，2005： 237-243.

［14］ Mersmann A.Crystallization Technology Handbook ［ M］ .Second edition.Germany： Technical University of Munich Garching， 1995： 35-64.

Crystallization of ursodeoxycholic acid from bear bile Powder

CHEN Zheng1， WANG Bo-chu1*， ZHU Lian-cai1， LIU Shao-yong2， XUE Dong-sheng2
（1.Key Laboratory of Biorheological Science and Technology， Ministry of Education； College of Bioengineering， Chongqing University， Chongqing 400030， China； 2.Shanghai Kaibao Pharmaceutical Company Limited， Shanghai， 201418， China）

AIM To control the crystallization and recrystallization process in ursodeoxycholic acid extracted from bear bile powder， as well as their improvement in yield and quality.M ETHODS The optimal initial conditions of crystallization and recrystallization were obtained by the solubility experiments.The extraction from bear bile powder processwas improved by differentmethods of gradient temperature controlling.RESULTS The initial and final temperature of crystallization and recrystallization was70 ℃ and 30 ℃ ， respectively.Itwas screened out that the best condition for the crystallization and recrystallization was 8 h.In the first5 hours， the temperature decreased at the rate of2 ℃ per hour.In the following 3 hours， the temperature decreased at the rate of 10 ℃ per hour instead.Comparing with the original process， the extract rate of bear bile powder products increased by 2.38%.The conversion rate increased by 12.35%.The content of ursodeoxycholic acid increased by 5.83%， and chenodeoxycholic acid content kept steady.CONCLUSION The established crystallization process can significantly improve the yield and quality of bear bile powder extract.

ursodeoxycholic acid； temperature gradient； crystallization process； bear bile powder

R284.2

： A

： 1001-1528（2014）01-0061-05

10.3969/j.issn.1001-1528.2014.01.015

2013-03-12

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助 （CDJXS11230051）

陳 正 （1986—） ， 男， 碩士生， 研究方向： 中藥提取工藝過(guò)程。 Tel： 13658314964， E-mail： aijiaying_03@163.com

*通信作 者： 王 伯 初 （ 1962—） ， 男， 教 授， 研 究 方 向： 生 物 制 藥 工 程、 天 然 藥 物。 Tel： （ 023 ） 65112840， E-mail： wangbc2000 @126.com