黃連素超聲提取與索氏提取工藝的對(duì)比研究

張靜玉(營(yíng)口理工學(xué)院化工系， 遼寧 營(yíng)口 115014)

0 引言

黃連素是(也稱小檗堿)，屬于生物堿，是中草藥黃連的主要有效成分，其含量可達(dá)4%～10%。具有清熱燥濕、瀉火解毒，抗菌消炎等藥理作用，臨床上用于治療濕熱、消化道感染等疾病。除了黃連中含有黃連素以外，黃柏、白屈菜、伏?；?、三顆針等中草藥中也含有黃連素，其中以黃連和黃柏中含量最高。一般采用索氏抽提法，但用時(shí)長(zhǎng)、其他成分會(huì)溶出，因而雜質(zhì)含量高，提取后需經(jīng)純化處理。為了能提高效率，縮短時(shí)間，提高提取率，我們利用超聲波產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)、空化、攪拌等作用對(duì)黃連素提取工藝進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究。

1 提取工藝

1.1 索式提取原理

索氏提取原理就是利用溶劑回流及虹吸原理,使固體物質(zhì)連續(xù)不斷地被純?nèi)軇┹腿　＜刺崛∫赫舫?、冷凝回流至索氏提取筒?nèi)、浸出黃連素、溶液高度達(dá)到虹吸管高度后流出進(jìn)入燒瓶，連續(xù)提取后富集于燒瓶中，濃度高，提取液用量少。索氏提取的優(yōu)點(diǎn)是:固態(tài)樣品多次與新鮮溶劑重復(fù)接觸,提高了分析物的浸取速率；無須過濾。但是索氏提取法萃取時(shí)間長(zhǎng),一般需要20h左右才能提取完全,并且需要較大量的溶劑,萃取后還需要進(jìn)一步的濃縮。

1.2 超聲提取原理

當(dāng)超聲波振動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生并傳遞強(qiáng)大的能量，引起黃連以大的速度和加速度進(jìn)入振動(dòng)狀態(tài)，使黃連結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使黃連素成分進(jìn)入溶劑中。同時(shí)在液體中還會(huì)產(chǎn)生空化作用，即在有相當(dāng)大的破壞力的作用下，液體內(nèi)形成空化泡的現(xiàn)象。

張來新研究表明乙醇提取的方法無論從時(shí)間、產(chǎn)品、提取率、經(jīng)濟(jì)性方面都優(yōu)于硫酸法、石灰水法，因此本文的兩種提取方法均采取乙醇作為溶劑。

2 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器

市售黃連、95%乙醇、蒸餾水、1%醋酸、濃鹽酸、索氏萃取器、超聲提取器、KQ- 500DE 型超聲清洗儀(40Hz)、普通減壓抽濾裝置、普通水浴蒸餾裝置、磁力攪拌電加熱套。

3 實(shí)驗(yàn)步驟

3.1 萃取

(1)索氏提取法 稱取一定量的中藥黃連裝入濾紙筒中,要注意黃連不能掉出濾紙?zhí)淄?，以免堵塞虹吸管；紙?zhí)咨厦嬲鄢砂夹危员ＷC回流液均勻浸潤(rùn)被萃取物，輕輕壓實(shí), 放入索氏提取器中, 濾紙頂端不得超過虹吸管上部。另外在圓底燒瓶中加95%乙醇, 放入兩粒沸石,加入少量乙醇到提取管中，潤(rùn)濕黃連，用電熱套加熱至沸騰,連續(xù)提取一定時(shí)間。

(2)超聲提取法 稱重一定量的黃連裝入燒杯中，放入100ml的95%乙醇，將燒杯口用銀箔紙包裹好，放入超聲提取器水槽中，打開超聲提取器，超聲一定時(shí)間。郭孝武用超聲方法提取黃連素，結(jié)果表明超聲可大大地縮短提取時(shí)間，提高原料的利用率。黃連素屬于生物堿，生物堿是一類來源于植物的堿性含氮有機(jī)物，是中草藥中重要的有效成分之一。Yuegang Zuo 等提取藥物配方中的煙堿, 發(fā)現(xiàn)用超聲提取法提取不到20min 就可獲得常規(guī)冷浸法24h的提取效率, 并且溶劑用量只有常規(guī)方法的1/6。

3.2 過濾

停止加熱和超聲后，用減壓抽濾裝置對(duì)溶劑進(jìn)行抽濾，除去固體黃連和渣滓，得到萃取后的純凈的提取液。

3.3 蒸餾

將提取液倒入蒸餾瓶中, 加入兩顆沸石粒，防止爆沸，采用普通蒸餾方法蒸除乙醇。當(dāng)蒸餾瓶中濃縮液體積達(dá)10ml左右時(shí), 立即停止蒸餾。

3.4 黃連素鹽酸鹽粗產(chǎn)品的制取

濃縮液里加入1%的醋酸30ml，加熱溶解后趁熱抽濾去掉固體雜質(zhì)，在濾液中滴加濃鹽酸，至溶液渾濁為止。

用冷水冷卻上述溶液，降至室溫下以后即有黃色針狀的黃連素鹽酸鹽析出，抽濾，所得結(jié)晶用冷水洗滌兩次，可得黃連素鹽酸鹽的粗產(chǎn)品。

3.5 稱重計(jì)算產(chǎn)率

用JY2002型電子天平稱重，計(jì)算產(chǎn)率。

4 結(jié)果與討論

4.1 索氏提取法溶劑用量對(duì)提取率的影響

索氏提取方法分別取五份10g黃連素，分別加入40ml、60ml、80ml、100ml、150ml乙醇索氏抽提三小時(shí)。溶劑用量是影響提取率高低的重要因素之一，一般而言，溶劑的用量越大，提取率越高。圖4.1給出了用不同量的溶劑進(jìn)行提取時(shí)黃連素的提取率。結(jié)果表明，隨著溶劑用量的增加，黃連素的提取率不斷增加，但當(dāng)溶劑用量從100ml到150ml時(shí)，曲線漸趨平緩。從提取效率和溶劑消耗兩方面來看每10g樣品使用100ml溶劑比較合理。

圖4.1 溶劑體積與萃取率關(guān)系提取3h 乙醇萃取

4.2 索氏提取法時(shí)間對(duì)提取率的影響

索氏提取方法分別取五份10g黃連素，分別索氏提取0.5h、1h、2h、3h、5h。圖4.2給出了提取時(shí)間不同時(shí)黃連素的提取率。結(jié)果表明，隨著提取時(shí)間增加，黃連素的提取率不斷增加，但當(dāng)提取時(shí)間從3h到5h時(shí)，曲線漸趨平緩。從提取效率和能量消耗兩方面來看每10g樣品使用索氏提取3h比較合理。

圖4.2 提取時(shí)間與提取率關(guān)系100ml 乙醇萃取

4.3 超聲提取

超聲提取方法分別取五份10g黃連素，分別索氏提取10min、30min、60min、90min、120min。圖4.3 給出了提取時(shí)間不同時(shí)黃連素的提取率。結(jié)果表明，前60min,黃連素提取率隨時(shí)間成比例地增加,進(jìn)一步延長(zhǎng)時(shí)間,提取率增加緩慢，但當(dāng)提取時(shí)間從60min到120min時(shí)，曲線漸趨平緩。從提取效率和能量消耗兩方面來看每10g樣品使用超聲提取60min比較合理。為了便于比較，表4.3也給出了總提取時(shí)間一定時(shí),多次提取對(duì)黃連素提取結(jié)果的影響。表中結(jié)果表明總時(shí)間為60min,若分三次提取,每次提取20min,則黃連素的提取率最高,其值為7.18%;若分兩次提取,每次提取30min，提取率較低,若提取一次時(shí)間為1h，則提取率最低。由此可知，超聲時(shí)間一定，提取次數(shù)越多，提取率越高。研究表明超聲波可以促進(jìn)植物材料的溶脹和水合過程,引起細(xì)胞壁中孔結(jié)構(gòu)的放大,從而有利于改善擴(kuò)散過程,促進(jìn)傳質(zhì)，這也是超聲提取率較高的原因。

圖4.3 超聲時(shí)間與提取率關(guān)系100ml 乙醇萃取

提取其他條件不變，將超聲1h分幾次進(jìn)行，通過超聲條件分析，超聲提取的最佳條件為100ml乙醇，每次超聲20min，共超聲3次。

表4.3 超聲1h，超聲次數(shù)不同，提取率對(duì)比分析

通過索氏與超聲實(shí)驗(yàn)，索氏的最佳提取條件為溶劑100ml乙醇，抽提3h。超聲的最佳提取條件為溶劑100ml乙醇，超聲1h，分3次進(jìn)行，每次20min。

4.4 索氏提取與超聲提取的對(duì)比分析

選取上述索氏提取與超聲提取的最佳實(shí)驗(yàn)條件，分別稱10g黃連作兩種方法的對(duì)比分析。

方法 1 2 3 平均值索氏提取 6.36% 6.83% 6.25% 6.48%超聲提取 7.26% 6.94% 7.11% 7.10%

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超聲的方法與傳統(tǒng)的索氏提取的方法提取效率要高9.6%，并且方法的重復(fù)性較好，方法較索氏提取的方法更簡(jiǎn)單，便于操作。

超聲波目前不僅是分析化學(xué)研究中一種強(qiáng)有力的工具,而且在有機(jī)和無機(jī)化合物的固相提取、漿料分散、溶液均化、霧化研究、容器洗滌和衍生化研究等方面取得了重要的應(yīng)用。超聲萃取法己成為一種從各種固體樣品中提取物質(zhì)的一種十分有效的萃取方法。超聲過程簡(jiǎn)單、便于掌握學(xué)習(xí)，但是對(duì)于一種樣品的提取超聲前的預(yù)處理、超聲時(shí)間、頻率都需要與傳統(tǒng)的方法做好對(duì)比分析工作。黃連中黃連素的提取，超聲提取的效果優(yōu)于傳統(tǒng)的索氏提取方法。

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