基于甘草配伍黃芩同時泡沫分離甘草酸和黃芩苷

丁琳琳，王延吉，吳兆亮，鄧菲，李瑞，劉偉

（河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，天津 300130）

基于甘草配伍黃芩同時泡沫分離甘草酸和黃芩苷

丁琳琳，王延吉，吳兆亮，鄧菲，李瑞，劉偉

（河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，天津 300130）

為了同時分離甘草中有表面活性的甘草酸和黃芩中無表面活性的黃芩苷，開發(fā)了甘草配伍黃芩泡沫分離工藝。通過熒光光譜、紫外吸收光譜和紅外吸收光譜分析表明，甘草酸與黃芩苷存在相互作用，并且甘草黃芩配伍強化了甘草酸和黃芩苷的提取。以甘草酸和黃芩苷的富集比和回收率為評價指標，當溫度為40℃、氣體體積流量為100 ml·min?1、甘草酸初始濃度為0.2 g·L?1、甘草黃芩質(zhì)量比為3:1時，獲得甘草酸的富集比和回收率分別為11.0和73.5%，黃芩苷的富集比和回收率分別為5.8和38.5%。通過甘草與黃芩配伍，利用泡沫分離獲得黃芩中的黃芩苷。同時，與單獨泡沫分離甘草中甘草酸相比，甘草酸的富集比提高了194.9%，回收率提高了23.3%。因此，甘草配伍黃芩能有效泡沫分離甘草酸和黃芩苷。

泡沫；分離；浸??；甘草酸；黃芩苷

引 言

泡沫分離是近年來備受關(guān)注的一種分離技術(shù)[1]。根據(jù)表面吸附原理，以氣泡作為載體，泡沫分離在富集水溶液中低濃度表面活性物質(zhì)方面呈現(xiàn)出明顯優(yōu)勢[2-4]。由于其溫和的操作條件有利于保持天然產(chǎn)物的生物活性，泡沫分離已被用于制藥工程領(lǐng)域來獲取中草藥中的有效成分[5-6]。已有研究表明泡沫分離能夠從單味藥中將具有表面活性的有效成分高效濃縮，如人參皂苷[7]。焦萌[8]則以十二烷基磺酸鈉作為捕獲劑實現(xiàn)了銀杏黃酮的泡沫分離。但基于中藥配伍理論實現(xiàn)單味藥中無表面活性有效成分的泡沫分離尚未見報道。

配伍理論在臨床中的應(yīng)用十分廣泛，它是通過有選擇性地將兩味及以上藥物配伍合用以達到臨床用藥目的[9]。配伍藥物間發(fā)生的相互作用導(dǎo)致藥物主要有效成分物理或化學(xué)的變化是配伍藥物發(fā)揮臨床作用的主要原因[10]。藥物配伍導(dǎo)致的主要有效成分性質(zhì)的變化將進一步影響到藥物共煎液性質(zhì)的變化，這為同時泡沫分離配伍藥物中的主要有效成分提供了可能。甘草和黃芩在中藥制劑中常作為配伍藥物出現(xiàn)[11-12]。黃芩(Scutellaria baicalensis Georgi)的有效成分黃芩苷(baicalin)具有利尿、抗炎、抗菌消炎等藥理作用[13-14]，但無表面活性。而甘草(Glycyrrhiza uralensis)的 主 要 成 分 甘 草 酸(glycyrrhizic acid)是一種五環(huán)三萜類天然表面活性物質(zhì)[15-17]。基于甘草與黃芩的配伍實現(xiàn)甘草酸和黃芩苷的泡沫分離可以避免外加捕獲劑造成的二次污染。而且甘草和黃芩作為常用配伍藥物，其泡沫分離產(chǎn)物同時含有兩味藥的主要有效成分，即甘草酸和黃芩苷，這將對其復(fù)方制劑的制備奠定基礎(chǔ)。

本文基于中藥配伍理論，在通過熒光光譜、紫外吸收光譜和紅外吸收光譜分析發(fā)現(xiàn)甘草酸與黃芩苷之間存在相互作用的基礎(chǔ)上，研究甘草黃芩共煎對甘草酸和黃芩苷提取的影響，并研究溫度、氣體體積流量、甘草酸初始濃度和甘草黃芩質(zhì)量比對泡沫分離效果的影響，最后確定兩種有效成分的泡沫分離工藝。本研究對于拓寬泡沫分離在制藥工程領(lǐng)域的應(yīng)用范圍具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 實驗試劑

甘草和黃芩均購于北京同仁堂天津藥店。甘草酸標準品和黃芩苷標準品均購于上海晶純生化科技有限公司。本文所用其他實驗試劑均購于天津康科德科技有限公司。

1.2 實驗裝置

實驗裝置如圖1所示。全塔高850 mm，入口處內(nèi)徑36 mm，橢球部分出現(xiàn)在400～750 mm 處，中心處內(nèi)徑72 mm，由玻璃制成。塔底部安裝有多孔聚乙烯膜氣體分布器，孔徑0.425 mm。壓縮空氣由鼓泡口引入，通過氣體分布器分散成氣泡。隨著泡沫的上升，泡沫間隙的液體會由于泡沫排液重新回流至主體液中，泡沫自塔頂流出，收集于消泡器中。分離塔外部緊緊纏繞硅膠管，硅膠管與501型超級恒溫器相連接以控制塔內(nèi)溫度。溫度監(jiān)測的溫度計附在柱上。所有的泡沫分離實驗是在批處理模式下進行。

圖1 實驗裝置示意圖Fig. 1 Schematic diagram of experimental process

1.3 實驗儀器

GB11A型高效液相色譜儀，安捷倫科技有限公司；JYW-200B型自動界面張力儀，承德試驗機責任有限公司；DFA100型泡沫分析儀，德國克呂士公司；LAMBDA 25型紫外分光光度計，美國鉑金埃爾默儀器公司；Hitach F-4500型熒光分光光度計，日本日立公司；TNSOR 27型傅里葉紅外光譜儀，德國布魯克公司。

1.4 甘草酸和黃芩苷的含量測定

用甲醇分別配制濃度為0.63 g·L?1的黃芩苷標準品溶液，0.82 g·L?1的甘草酸標準品溶液，及甘草酸和黃芩苷濃度分別為0.60 g·L?1和0.79 g·L?1的混合標準品溶液。色譜條件：色譜柱為DiamonsilTMC18柱 (250 mm×4.6 mm，5 μm)；流動相為乙腈-0.1%磷酸溶液，梯度洗脫，0～10 min (10:90)，10～15 min (28:72)，15～40 min (30:70)，40～50 min (40:60)，50～60 min (50:50)；檢測波長為250 nm；流速為1.0 ml·min?1。

將甘草酸標準品、黃芩苷標準品、甘草單煎液和黃芩單煎液在上述檢測條件下得到的譜圖進行對比，結(jié)果表明甘草黃芩配伍并不影響對合煎液中甘草酸和黃芩苷濃度的測定。

1.5 熒光光譜的測定

熒光光譜測定在熒光分光光度計上進行，配有R3788光電倍增器、150 W氙燈、1 cm石英比色皿、恒溫水浴裝置和偏振器。激發(fā)和發(fā)射單色器通帶寬度為 10.0 nm，掃描速度為 240 nm·min?1，儀器靈敏度設(shè)定為低。掃描波長在200～600 nm范圍內(nèi)，激發(fā)波長為325 nm。在比色管中分別加入一定量的黃芩苷標準品和甘草酸標準品，制備成含黃芩苷濃度為3.8 mg·L?1和甘草酸濃度為4.6 mg·L?1的混合水溶液，將比色管振蕩并置于水浴中保持一定時間，迅速轉(zhuǎn)移至石英池中進行熒光譜圖的掃描。

1.6 紫外吸收光譜的測定

分別精密稱取甘草酸標準品和黃芩苷標準品適量，用蒸餾水加溫使其溶解，配制成甘草酸濃度為31.1 g·L?1和黃芩苷濃度為11.6 g·L?1的標準品溶液及濃度相同的混合標準品溶液。利用紫外光譜儀在200～410 nm波長范圍掃描檢測甘草酸和黃芩苷標準品溶液及甘草酸黃芩苷混合標準品溶液的紫外吸收光譜。

1.7 紅外吸收光譜的測定

甘草酸標準品、黃芩苷標準品、甘草酸標準品與黃芩苷標準品的物理混合物 (甘草酸標準品與黃芩苷標準品按摩爾比1:1混合，研磨即得)及甘草酸標準品-黃芩苷標準品結(jié)合物 (采用 1.5節(jié)制備方法得到兩者的混合溶液，凍干即得)的紅外光譜測定分別采用KBr壓片法在傅里葉紅外光譜儀上進行，分辨率256，步長4 cm?1，掃描范圍為4000～400 cm?1。

1.8 甘草黃芩共煎液表面張力和泡沫半衰期的測量

移取50 ml 甘草黃芩共煎液于樣品槽中，在甘草酸濃度0.3 g·L?1和溫度40℃的條件下，通過自動界面張力儀分別測定不同甘草黃芩質(zhì)量比所得共煎液的表面張力。

本實驗以泡沫半衰期表征泡沫的穩(wěn)定性。在上述實驗條件和氣體體積流量100 ml·min?1條件下，移取50 ml上述甘草黃芩共煎液于樣品槽中，調(diào)節(jié)鼓氣時間為15 s，通過泡沫分析儀測定其泡沫半衰期。

1.9 泡沫分離效果的評價指標

泡沫分離效率由富集比(E)和回收率(R)兩個參數(shù)進行評價，其定義如下

式中，V0和Vf分別表示原液和消泡液的體積，ml；C0和Cf分別表示原液和消泡液中甘草酸(或黃芩苷)的含量，g·L?1；E為甘草酸(或黃芩苷)的富集比；R為甘草酸(或黃芩苷)的回收率，%。

2 結(jié)果和討論

2.1 甘草酸和黃芩苷的相互作用

2.1.1 熒光光譜分析 由圖2可以看到，當激發(fā)黃芩苷時，在200～600 nm波長范圍內(nèi)出現(xiàn)兩個熒光發(fā)射峰，峰位位于325 nm和475 nm處。隨著甘草酸的加入，黃芩苷475 nm附近的熒光強度發(fā)生部分猝滅。甘草酸與部分黃芩苷發(fā)生了相互作用，生成了無熒光或弱熒光特性的結(jié)合物，致使黃芩苷結(jié)構(gòu)中的熒光發(fā)色團發(fā)生變化，從而導(dǎo)致黃芩苷的發(fā)射峰強度隨之改變。

圖2 甘草酸和黃芩苷的熒光光譜Fig. 2 Fluorescence emission spectra of glycyrrhizic acid and baicalin

2.1.2 紫外光譜分析 由圖3可知，甘草酸標準品在256 nm處有最大吸收峰,黃芩苷標準品在276 nm和317 nm處有吸收峰，而兩者混合溶液發(fā)生了藍移，在268 nm和317 nm處有吸收峰，且吸收強度明顯降低。甘草酸和黃芩苷溶液混合后，兩者發(fā)生了相互作用，導(dǎo)致生色團的環(huán)境發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其紫外吸收峰位置的移動和強度的改變。

圖3 甘草酸、黃芩苷及其混合物的紫外吸收光譜Fig. 3 UV absorption spectra of glycyrrhizic acid, baicalin and mixture

2.1.3 紅外光譜分析 由圖4可知，甘草酸與黃芩苷物理混合物的紅外譜圖是甘草酸和黃芩苷主要吸收峰的疊加。而在甘草酸-黃芩苷結(jié)合物譜圖中，主要由黃芩苷酚羥基產(chǎn)生的3492 cm?1和3398 cm?1處的特征吸收峰分別移動至 3488 cm?1和 3380 cm?1[18]，特征吸收峰強度也明顯減弱，主要由甘草酸糖苷羧基產(chǎn)生的1405 cm?1處的特征吸收峰強度有所增強[19]。這是由于黃芩苷C5、C6處的O—H鍵長更長[圖 5(a)]，具有更高的活性[18]，更容易與甘草酸中的羥基[圖 5(b)]形成氫鍵。因此，甘草酸與黃芩苷形成的結(jié)合物可以在泡沫分離過程中共吸附在氣-液界面上，隨氣泡排出分離塔，進而實現(xiàn)兩者的同時分離。

圖4 甘草酸(a)、黃芩苷(b)、物理混合物(c)及甘草酸-黃芩苷結(jié)合物(d)的紅外光譜圖Fig. 4 FTIR spectra of glycyrrhizic acid (a), baicalin (b), physical mixtures (c) and complex (d)

圖5 黃芩苷(a)和甘草酸(b)的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig. 5 Chemical structural formula of baicalin (a) and glycyrrhizic acid (b)

2.2 甘草黃芩合煎對甘草酸和黃芩苷提取的影響

分別稱取甘草和黃芩各5 g，各加水200 ml，煎煮2 h，分別得甘草單煎液和黃芩單煎液。另取甘草和黃芩各5 g，加水200 ml，煎煮2 h，得甘草黃芩合煎液。在單煎和合煎過程中分別每20 min取一次樣，測定甘草酸和黃芩苷的濃度，研究甘草黃芩合煎對甘草酸和黃芩苷提取的影響，結(jié)果如圖6所示。

圖6 甘草黃芩合煎對甘草酸和黃芩苷提取濃度的影響Fig. 6 Effects of combined decoction of Glycyrrhiza and Scutellaria on concentrations of glycyrrhizic acid and baicalin

由圖6可知，甘草黃芩合煎提取液中甘草酸的濃度較甘草單煎提高了7.31%，而黃芩苷的濃度較黃芩單煎提高了74.2%。這是由于甘草與黃芩配伍后，提取液中甘草酸與黃芩苷發(fā)生相互作用，提取液的釋放平衡向著有利于甘草酸和黃芩苷釋放的方向進行。此外，甘草酸作為一種天然的表面活性物質(zhì)還具有增溶作用[20]，最終導(dǎo)致合煎液中黃芩苷濃度的提高較甘草酸更為顯著。

2.3 溫度對泡沫分離效果的影響

溫度是影響泡沫分離效果的重要因素[21]。在氣體體積流量100 ml·min?1、甘草黃芩質(zhì)量比3:1、甘草酸的初始濃度 0.3 g·L?1條件下，研究溫度（30～50℃）對泡沫分離效果的影響，結(jié)果如圖 7所示。

圖7 溫度對甘草酸和黃芩苷富集比和回收率的影響Fig. 7 Effects of temperature on E and R of glycyrrhizic acid and baicalin

由圖7可知，隨著溫度的升高，甘草酸和黃芩苷的富集比均呈現(xiàn)上升趨勢，而回收率則呈下降趨勢。隨著溫度由30℃升高到50℃，黃芩苷的回收率從47.1%減小到35.4%，下降了24.7%，甘草酸的回收率從87.9%減小到67.5%，下降了23.2%；而黃芩苷的富集比從2.1增加到9.7，提高了371.2%，甘草酸的富集比從3.7增加到18.4，提高了397.3%。當溫度較低時，泡沫相氣泡間隙液黏度高且流動性差，造成排液阻力大，使得泡沫持液量增加，從而獲得高的回收率，但富集比低。隨著溫度的升高，分子熱運動加劇，為對抗分子間的吸引力提供了能量，導(dǎo)致溶液黏度降低，改善了間隙液的流動性[22]，從而有利于泡沫排液和氣泡聚并[23]，使得持液量減小，富集比增加[24]。此外，激烈的分子熱運動削弱了分子間的相互作用[25]，使得甘草酸與黃芩苷之間的結(jié)合作用減弱，通過結(jié)合作用吸附在氣液界面上的黃芩苷的量減少，從而導(dǎo)致黃芩苷富集比隨溫度的增加幅度較甘草酸小。并且泡沫排液的強化和泡沫持液量的減少，使得消泡液體積減少，從而導(dǎo)致兩者的回收率均隨溫度的升高而降低[26]。綜合考慮溫度對甘草酸、黃芩苷的富集比和回收率的影響，40℃為適宜的操作溫度。

2.4 氣體體積流量對泡沫分離效果的影響

氣體體積流量會顯著影響泡沫分離過程中的界面吸附和泡沫排液[27-28]。研究不同氣體體積流量（50～250 ml·min?1）對泡沫分離效果的影響，在溫度40℃、甘草黃芩質(zhì)量比3:1、甘草酸的初始濃度0.3 g·L?1條件下進行，結(jié)果如圖8所示。

由圖8可知，隨著氣體體積流量的升高，甘草酸和黃芩苷的富集比均呈下降趨勢，而回收率呈上升趨勢。當氣體體積流量由50 ml·min?1升高到250 ml·min?1時，黃芩苷的回收率從 32.0%增加到61.1%，提高了91.2%，甘草酸的回收率從65.7%增加到93.1%，提高了 41.8%；而黃芩苷的富集比從8.0減小到1.7，下降了78.3%，甘草酸的富集比從16.4 減小到 2.6，下降了 84.1%。當氣體體積流量較低時，塔內(nèi)泡沫上升速度慢，氣泡在泡沫相中停留的時間變長[29]，泡沫排液得到強化，塔頂處泡沫持液量小，富集比高[30]。隨著氣體體積流量的增加，氣泡在泡沫相中的停留時間變短，間隙液在重力作用下向下的排液速度也變慢，導(dǎo)致泡沫的持液量增加[31]，但是增大的氣體體積流量會產(chǎn)生更多的氣泡，消泡液的體積也隨之增加，因此富集比降低，而回收率增加。綜合考慮氣體體積流量對甘草酸、黃芩苷的富集比和回收率的影響，選擇 100 ml·min?1為適宜的氣體體積流量。

圖8 氣體體積流量對甘草酸和黃芩苷富集比和回收率的影響Fig. 8 Effects of volumetric air flow rate on E and R of glycyrrhizic acid and baicalin

2.5 甘草黃芩質(zhì)量比對泡沫分離效果的影響

在溫度40℃、氣體體積流量100 ml·min?1、甘草酸的初始濃度0.3 g·L?1條件下，研究不同甘草黃芩質(zhì)量比（6:1、3:1、1:1、1:3和1:6）對泡沫分離效果的影響，如圖9所示。

圖9 甘草黃芩質(zhì)量比對甘草酸和黃芩苷富集比和回收率的影響Fig. 9 Effects of mass ratio of Glycyrrhiza and Scutellaria on E and R of glycyrrhizic acid and baicalin

由圖9可知，隨著由草黃芩質(zhì)量比的降低，甘草酸和黃芩苷的富集比均呈上升趨勢，而回收率呈下降趨勢。當甘草黃芩質(zhì)量比由 6:1變化到1:6 時，黃芩苷的回收率從48.6% 降低到12.3%，下降了 74.7%，甘草酸的回收率從 93.4%增加到25.3%，提高了 72.9%；而黃芩苷的富集比從 3.9增加到7.4，提高了87.6%，甘草酸的富集比從7.6增加到15.2，提高了100%。在甘草酸初始濃度固定的情況下，甘草黃芩質(zhì)量比降低，原料液中黃芩苷的濃度隨之增加。甘草酸與黃芩苷結(jié)合，甘草酸的表面活性基團被絡(luò)合或掩蔽，影響了具有表面活性的甘草酸的親水性及泡沫性能，使得原料液的表面張力降低，泡沫穩(wěn)定性也降低(圖10)，從而加劇了氣泡的聚并，泡沫持液量減少，富集比升高，回收率降低。綜合考慮甘草黃芩質(zhì)量的配比對甘草酸、黃芩苷的富集比和回收率的影響，甘草黃芩質(zhì)量的適宜配比為 3:1，并且這一配比在臨床藥物應(yīng)用配伍范圍內(nèi)[32]，可以為其復(fù)方制劑的制備提供依據(jù)。

圖10 甘草黃芩質(zhì)量比對表面張力和半衰期的影響Fig. 10 Effects of mass ratio of Glycyrrhiza and Scutellaria on γ and t1/2

2.6 甘草酸初始濃度對泡沫分離效果的影響

原料液濃度是影響泡沫分離性能的重要參數(shù)[33]。在溫度40℃、氣體體積流量100 ml·min?1、甘草黃芩質(zhì)量比3:1條件下，研究不同甘草酸初始濃度（0.1～0.5 g·L?1）對泡沫分離效果的影響，結(jié)果如圖11所示。

由圖11可知，隨著甘草酸初始濃度的升高，甘草酸和黃芩苷的富集比均呈下降趨勢，而回收率呈上升趨勢。當甘草酸初始濃度由0.1 g·L?1升高到0.5 g·L?1時，黃芩苷的回收率從 25.3% 增加到49.7%，升高了96.4%，甘草酸的回收率從55.8%增加到89.4%，升高了60.2%；而黃芩苷的富集比從6.9減小到4.1，降低了40.6%，甘草酸的富集比從15.2減小到7.4，降低了51.3%。在固定甘草黃芩質(zhì)量比的情況下，甘草酸初始濃度的增加，意味著提取液中甘草酸的相對濃度變大，未能與黃芩苷形成結(jié)合物的游離甘草酸增多，吸附在氣液界面上的甘草酸濃度隨之增加，泡沫穩(wěn)定性增加[4]，從而不利于泡沫相排液，泡沫持液量隨之增加，從而導(dǎo)致回收率升高，富集比降低[34]。綜合考慮甘草酸初始濃度對甘草酸、黃芩苷的富集比和回收率的影響，甘草酸的初始適宜濃度為 0.2 g·L?1。

圖11 甘草酸初始濃度對甘草酸和黃芩苷富集比和回收率的影響Fig. 11 Effects of initial concentration of glycyrrhizic acid on E and R of glycyrrhizic acid and baicalin

3 結(jié) 論

（1）基于甘草酸和黃芩苷之間存在的相互作用，以有表面活性的甘草酸為捕獲劑，實現(xiàn)了甘草配伍黃芩泡沫分離有表面活性的甘草酸和無表面活性的黃芩苷。

（2）相較甘草、黃芩各自單煎，甘草配伍黃芩將甘草酸和黃芩苷在浸提液中的濃度分別提高了7.31%和74.2%。

（3）在甘草酸初始濃度 0.2 g·L?1，甘草黃芩質(zhì)量比3:1，溫度40℃，氣體體積流量100 ml·mim?1條件下，甘草酸的富集比和回收率分別為 11.0和73.5%，黃芩苷的富集比和回收率分別為 5.8和38.5%。而在相同實驗條件下，單獨泡沫分離黃芩無法獲得黃芩苷，單獨泡沫分離甘草中甘草酸的富集比和回收率分別為3.73和59.6%。由此可見，甘草配伍黃芩能有效泡沫分離甘草酸和黃芩苷，拓寬了泡沫分離在分離中藥有效成分中的應(yīng)用。

[1]LINKE D, ZORM H, GERKEN B, et al. Laccase isolation by foam fractionation-new prospects of an old process[J]. Enzyme and Microbial Technology, 2007, 40(2): 273-277.

[2]BOONYASUWAT S, CHAVADEJ S, MALAKUL P, et al. Anionic and cationic surfactant recovery from water using a multistage foam fractionator[J]. Chemical Engineering Journal, 2003, 93(3): 241-252.

[3]SARACHAT T, PORNSUNTHORNTAWEE O, CHAVADEJ S, et al. Purification and concentration of a rhamnolipid biosurfactant produced by Pseudomonas aeruginosa SP4 using foam fractionation[J]. Bioresource Technology, 2010, 101(1): 324-330.

[4]HU N, LI R, WU Z L, et al. Intensification of the separation of CuO nanoparticles from their highly diluted suspension using a form flotation column with S type internal[J]. Journal of Nanoparticle Research, 2015, 17(10): 1-11.

[5]XIAO Z Y, LI X R, SHAO W Y, et al. Purification and concentration of the total saikosaponins extracted from Radix Bupleuri using foam fractionation[J]. Separation Science and Technology, 2014, 49(3): 469-475.

[6]LIU W, ZHANG H X, WU Z L, et al. Recovery of isoflavone aglycones from soy whey wastewater using foam fractionation and acidic hydrolysis[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2013, 61(30): 7366-7372.

[7]MA J G, XIU Z L, ZHANG D J, et al. Concentration and separation of glycyrrhizic acid by foam separation[J]. Journal of Chemical and Biotechnology, 2002, 77(6): 720-724.

[8]焦萌. 表面活性劑協(xié)助泡沫分離富集銀杏黃酮及純化的工藝研究[D]. 天津: 河北工業(yè)大學(xué), 2015. JIAO M. Study on enrichment and purification of Ginkgo flavonoids by surfactant-assisted foam fractionation[D]. Tianjin: Hebei University of Technology, 2015.

[9]郭浩, 黎巍威, 王小瑩, 等. 方劑配伍減毒的現(xiàn)代研究進展[J]. 中國中藥雜志, 2012, 37(1): 120-123. GUO H, LI W W, WANG X Y, et al. Advance of research on toxic attenuation by compatability of traditional Chinese medicine presciptions[J]. China Journal of Chinese Meterria Media, 2012, 37(1): 120-123.

[10]陳廣, 陸付耳, 李伶俐, 等. 肉桂與黃連不同配伍比例對交泰丸中小檗堿含量的影響[J]. 醫(yī)藥導(dǎo)報, 2013, 32(3): 353-355. CHEN G, LU F E, LI L L, et al. Effects of Cinnamon and Coptis in different compatibility proportion on content of berberine in Jiaotai Bolus[J]. Herald of Medicine, 2013, 32(3): 353-355.

[11]戴開金, 羅佳波, 吳昭暉, 等. 配伍對葛根芩連湯中甘草酸含量的影響[J]. 中草藥, 2003, 34(12): 1084-1087. DAI K J, LUO J B, WU Z H, et al. Influence of compatibility on glycyrrhizinic acid in Gegen Qinlian Decoction[J]. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 2003, 34(12): 1084-1087.

[12]龐婷, 麥藍尹, 陳勇, 等. 中藥藥對配伍的化學(xué)成分變化研究進展[J]. 中藥材, 2015, 38(11): 2429-2434. PANG T, MAI L Y, CHEN Y, et al. Research progress on chemical compasition changes of traditional Chinese medicine[J]. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 2015, 38(11): 2429-2434.

[13]施高翔, 邵菁, 汪天明, 等. 黃芩及其有效成分抗菌作用新進展[J]. 中國中藥雜志, 2014, 39(19): 3713-3718. SHI G X, SHAO J, WANG T M, et al. New advance in studies onantimicrobal activity of Scutellaria baicalensis and its effective ingredients[J]. China Journal of Chinese Meterria Media, 2014, 39(19): 3713-3718.

[14]CHANG W H, CHEN C H, LU F J. Different effects of baicalein, baicalin and wogonin on mitochondrial function, glutathione content and cell cycle progression in human hepatoma cell lines[J]. Planta Medica, 2002, 68(2): 128-132.

[15]MA J G, XIU Z L, ZHANG D J, et al. Concentration and separation of glycyrrhizic acid by foam separation [J]. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 2002, 77(6): 720-724.

[16]蘭潔, 楊明, 韓麗, 等. 泡沫分離法與常規(guī)方法制備甘草酸粗品的比較[J]. 華西藥學(xué)雜志, 2007, 22(1): 25-27. LAN J, YANG M, HAN L, et al. Comparison between foam fractionation and conventional processing crafts for glycyrrhizic acid inclusion compound [J]. West China Journal of Pharmaceutical Sciences, 2002, 22(1): 25-27.

[17]蘇艷桃, 韓麗, 馬鴻雁, 等. 間歇式泡沫分離提取甘草中甘草酸的工藝研究[J]. 中草藥, 2007, 38(3): 365-368. SU Y T, HAN L, MA H Y, et al. Separation of glycyrrhizic acid by intermittence foam fractionation[J]. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 2007, 38(3): 365-368.

[18]劉小寧. 黃芩中黃酮類化合物清除自由基機理的密度泛函理論計算[D]. 新鄉(xiāng): 河南師范大學(xué), 2012. LIU X N. Density functional theory calculation on Scutellaria baicalensis Georgi's flavonoids eliminating free radicals[D]. Xinxiang: Henan Normal University, 2012.

[19]鄧江. 含小檗堿的中藥與甘草煎煮過程中的化學(xué)變化——小檗堿與甘草酸的沉淀反應(yīng)機理研究[D]. 長沙: 湖南中醫(yī)藥大學(xué), 2007. DENG J. The chemical changes in the decoction process of Traditional Chinese Medicine containing berberine and liquorice—study on the precipitation reaction mechanism of berberine and glycyrrhizic acid[D]. Changsha: Hunan University of Chinese Medicine, 2007.

[20]孟翔宇, 皮子鳳, 宋鳳瑞, 等. 麻黃-甘草藥對配伍前后主要藥效成分及抗炎活性的變化[J]. 應(yīng)用化學(xué), 2009, 26(7): 801-806. MENG X Y, PI Z F, SONG F R, et al. Changes in the effective compounds and the antiinflammatory activity before and after the decoction of Ephedra and Liquorite[J]. Chinese Journal of Applied Chemistry, 2009, 26(7): 801-806.

[21]張艷霞, 吳兆亮, 武增江, 等. 溫度對高濃度SDS水溶液泡沫穩(wěn)定性及分離的影響[J]. 高?；瘜W(xué)工程學(xué)報, 2012, 26(3): 536-540. ZHANG Y X, WU Z L, WU Z J, et al. Effects of temperature on foam stability and separation efficiencies of foam formed by high concentration SDS aqueous solution during foam separation[J]. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities, 2012, 26(3): 536-540.

[22]任文輝, 林智群, 彭道林. 液體表面張力系數(shù)與溫度和濃度的關(guān)系[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2004, 30(1): 77-79. REN W H, LIN Z Q, PENG D L. On the relationship between the liquid surface tension and the temperature and the concentration[J]. Journal of Hunan Agricultural Univercity (Natural Science), 2004, 30(1): 77-79.

[23]BEHKISH A, LEMOINE R. Gas holdup and bubble size behavior in a large-scale slurry bubble column reactor operating with an organic liquid under elevated pressures and temperatures[J]. Chemicl Engineering Journal, 2007, 128(2/3): 69-84.

[24]URAIZEE F, NARSIMHAN G. Effect of coalescence on the performance of continuous foam fractionation column[J]. Separation Science and Technology, 1992, 27(7): 937-953.

[25]LIU W, WU Z L, WANG Y J, et al. Rhamnolipid assisted recovery of lycopene from the tomato-based processing wastewater using foam fractionation[J]. Journal of Food Engineering, 2015, 164: 63-69.

[26]LIU W, WU Z L, WANG Y J, et al. Isolation of soy whey proteins from isoflavones in the concentrated solution using foam fractionation[J]. Separation Science and Technology, 2015, 149: 31-37.

[27]BOONYASUWAT S, CHAVADEJ S, MALAKUL P, et al. Surfactant recovery from water using a multistage foam fractionator(Ⅰ): Effects of air flow rate, foam height, feed flow rate and number of stages[J]. Separation Science and Technology, 2005, 40(9): 1835-1853.

[28]周生鵬, 唐奕, 廖學(xué)品, 等. 膠原多肽基表面活性劑對染料廢水的泡沫分離性能[J]. 化工學(xué)報, 2015, 66(11): 4493-4500. ZHOU S P, TANG Y, LIAO X P, et al. Foam separation behaviors of collagen-peptide based surfactant for treatment of fye wastewater[J]. CIESC Journal, 2015, 66(11): 4493-4500.

[29]CROFCHECK C, GILLETTE K. Evaluation of foam fractionation column scale-up for recovering bovine serum albumin[J]. Transactions of the ASABE, 2003, 46(6): 1759-1764.

[30]HOSSAIN M, FENTON G. Concentration of proteins from single component solution using a semibatch foam process [J]. Separation Science and Technology, 1998, 33(16): 26-23.

[31]PILON L, RVISKANTA R. Minimun superficial air flow rate for onset of foaming[J]. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2004, 43(2): 149-160.

[32]郭理想. 張仲景運用黃芩的規(guī)律研究[D]. 北京: 北京中醫(yī)藥大學(xué), 2012. GUO L X. Study on the law of application of Scutellaria by Zhang Zhongjing[D]. Beijing: Beijing University of Chinese Medicine, 2012.

[33]寇倩云, 吳兆亮, 胡楠. 牛血清白蛋白和溶菌酶混合溶液的泡沫性能與其濃度的關(guān)系[J]. 化工學(xué)報, 2015, 66(10): 4107-4114. KOU Q Y, WU Z L, HU N. Relationship between foam properties and protein concentration in aqueous solution of bovine serum albumin and lysozyme[J]. CIESC Journal, 2015, 66(10): 4107-4114.

[34]YANG Q W, WU Z L, ZHAO Y L, et al. Enhancing foam drainage using foam fractionation column with spiral internal for separation of sodium dodecyl sulfate[J]. Journal of Hazardous Materials, 2011, 192(3): 1900-1904.

Simultaneous separation of glycyrrhizic acid and baicalin by mixing Glycyrrhiza with Scutellaria using foam fractionation

DING Linlin, WANG Yanji, WU Zhaoliang, DENG Fei, LI Rui, LIU Wei
(School of Chemical Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China)

For simultaneous separating glycyrrhizic acid with surface activity from Glycyrrhiza and baicalin without surface activity from Scutellaria simultaneously, a novel technology for foam fractionation of the leaching liquor of Glycyrrhiza and Scutellaria was developed. The fluorescence emission spectra, UV absorption spectra and FTIR spectra showed that there was complexing action between glycyrrhizic acid and baicalin. The compatibility of Glycyrrhiza and Scutellaria enhanced the extraction of glycyrrhizic acid and baicalin, accomplished the separation of baicalin by foam fractionation, and improved the foam fractionation performances of glycyrrhizic acid. Using enrichment ratio and recovery percentage as the evaluation indexes, the effects of temperature, volumetric air flow rate, the initial concentration of glycyrrhizic acid and the mass ratio of Glycyrrhiza and Scutellaria on the foam fractionation performances were investigated. The results showed that the enrichment ratio and the recovery percentage of glycyrrhizic acid reached 11.0 and 73.5% with the enrichment ratio and the recovery percentage of baicalin reached 5.8 and 38.5%, respectively, under the conditions of temperature 40℃, volumetric air flow rate 100 ml·min?1, the initial concentration of glycyrrhizic acid 0.2 g·L?1and the mass ratio of Glycyrrhiza and Scutellaria 3:1. In this work, baicalin was separated by foam fractionation for the first time. Compared to the technology of foam fractionation of the leaching liquor from Glycyrrhiza, thenovel one increased the enrichment ratio and the recovery percentage by 194.9% and 23.3%, respectively. Therefore, the addition of Scutellaria effectively improved the foam fractionation performances of glycyrrhizic acid and baicalin.

foam; separation; leaching; glycyrrhizic acid; baicalin

Prof. WANG Yanji, yjwang@hebut.edu.cn; Prof. WU Zhaoliang, zhaoliangwu_hebut@163.com

TQ 028.8; R 284.2

：A

：0438—1157（2017）01—0170—08

10.11949/j.issn.0438-1157.20160920

2016-07-04收到初稿，2016-09-28收到修改稿。

聯(lián)系人：王延吉，吳兆亮。

：丁琳琳(1983—)，女，博士研究生。

國家自然科學(xué)基金項目(21346008)；河北省重點基礎(chǔ)研究項目(16964002D)。

Received date: 2016-07-04.

Foundation item: supported by the National Natural Science Foundation of China (21346008) and the Key Basic Research Project of Hebei Province (16964002D).