超声辅助提取功劳木中盐酸小檗碱工艺研究

白靖文，叶 非

（东北农业大学理学院，黑龙江哈尔滨150030）

超声辅助提取功劳木中盐酸小檗碱工艺研究

白靖文，叶 非*

（东北农业大学理学院，黑龙江哈尔滨150030）

为了优化功劳木中盐酸小檗碱的超声波辅助提取工艺，采用单因子实验和L9（34）正交实验设计，研究了超声时间、超声功率、乙醇浓度、提取温度、液料比、筛分目数对功劳木中盐酸小檗碱提取的影响。结果表明，影响盐酸小檗碱得率的主次因素为乙醇浓度，液料比，超声时间，超声功率；经正交实验确定功劳木盐酸小檗碱最佳提取工艺条件为：乙醇浓度80%，超声提取时间为30min，超声功率选择为500W，液料比为9，经5次平行实验验证，该实验工艺稳定可靠，与对照实验相比，盐酸小檗碱得率可提高56.1%。

超声辅助提取，功劳木，盐酸小檗碱

功劳木为小檗科植物阔叶十大功劳或细叶十大功劳的干燥茎［1］，多分布于广西、云南及浙江等地。为常用的传统中药，具有清热燥湿、泻火除蒸、解毒疗疮之功效［2］。功劳木中含小檗碱、尖刺碱、异汉防己碱、小檗胺、药根碱等多种生物碱［3-4］，其中盐酸小檗碱为功劳木中的主要的药物活性成分，现代药理学研究表明盐酸小檗碱具有抗病原微生物、抗溃疡、降压、抗心律失常、降血糖、抗炎与免疫调节、抗肿瘤等多种作用［4-5］，同时发现功劳木还具有杀虫、抑菌的生物活性［6-7］，因此对其提取工艺进一步研究，具有重要意义。超声辅助提取（ultrasound-assisted extraction，UAE）是利用超声波的强振动、高加速度、强空化效应、强搅拌作用来缩短药物有效成分进入溶剂的时间，加快提取过程，提高提取率，并有效避免高温对有效成分的破坏［8-9］。近年来，UAE在生物碱［10］、黄酮［11］、皂苷［12］、酚类［13］等天然产物提取中取得了良好的效果，在功劳木中应用UAE提取盐酸小檗碱国内外还未见报道。为此，本研究选取超声时间、超声功率、乙醇浓度、提取温度、液料比、筛分目数等因素，在单因子实验的基础上采用L9（34）实验设计，进行4因素3水平正交实验，对功劳木盐酸小檗碱的提取工艺进行研究，以期为功劳木的精深加工与功劳木盐酸小檗碱植物源农药研究和应用提供依据［14-15］。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

功劳木 购自哈尔滨市三棵药材市场，依据药典所载方法鉴定为十大功劳的干燥茎；盐酸小檗碱标准品 购自中国药品生物制品检定所；其它试剂均为国产分析纯。

JY92-2D超声波细胞粉碎机 宁波新芝生物科技股份有限公司；TU-1901双光速紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司。

1.2 实验方法

1.2.1 盐酸小檗碱提取 准确称取过200目筛的功劳木粉2g于烧杯中，浸泡12h，按设定的时间、功率、温度进行实验，实验结束后，抽滤，滤液3000r·min-1离心，上清液过滤，滤液蒸干，残渣准确加入5mL无水乙醇溶解，准确吸取0.5mL定容于25mL的容量瓶中，在盐酸小檗碱的最大吸收波长（345nm）下测定吸光度。对照实验的操作及条件除未采用超声波外，其余和超声提取最佳条件相同。

1.2.2 盐酸小檗碱得率测定

1.2.2.1 标准曲线的制备 准确称取0.05g盐酸小檗碱标准品，用无水乙醇定容至25mL容量瓶中，配成标准品溶液。分别量取标准品溶液0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00、1.20和1.60mL，分别注入一组25mL容量瓶中，稀释至刻度，在延胡索乙素的最大波长（345nm）下，以第一瓶做空白，分别测定吸光度，以测定得到的吸光度为纵坐标（A），以延胡索乙素的浓度（C）为横坐标得回归方程A=0.063C+0.044，R2= 0.9985。盐酸小檗碱浓度在0.016～0.128mg/mL范围内线性关系良好。

1.2.2.2 得率测定 吸取1.2.1中提取液注入1cm的比色皿，在波长345nm处测定盐酸小檗碱含量。重复3次，取平均值。根据标准曲线方程求出提取物中盐酸小檗碱的含量，按下面方法计算盐酸小檗碱得率。

盐酸小檗碱得率（%）=盐酸小檗碱质量/功劳木质量×100%

1.2.3 精密度实验 精密吸取同一供试品溶液0.50mL定容于25mL容量瓶中，依1.2.2项方法测定吸光度，平行操作6次，结果RSD%为0.59%（n= 6）。

1.2.4 稳定性实验 准确吸取盐酸小檗碱标准溶液0.2mL，按1.2.2项测定方法处理，分别在0、0.5、1、1.5、2、2.5、3h测定吸光度，结果 RSD为 0.89%（n=6）。

1.2.5 加样回收率实验 取已知含量的样品6份，分别加入延胡索乙素对照品溶液，按1.2.2项方法处理，测定吸光度，计算盐酸小檗碱含量，回收率为别为99.17%、97.65%、99.19%、98.36%、100.07%、100.1%，平均回收率为99.09%，RSD为0.97%（n=6）。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 乙醇浓度对盐酸小檗碱得率的影响 准确称取2g过200目筛的功劳木粉6份，分别加入浓度为40%、50%、60%、70%、80%、100%的乙醇溶液22mL，在超声功率为500W，提取温度为40℃条件下超声提取20min，测定盐酸小檗碱得率，研究不同乙醇浓度对实验得率的影响，结果见图1。随着乙醇浓度的增大，盐酸小檗碱的得率先增大后减小，这是因为盐酸小檗碱为弱极性物质，随着乙醇浓度的增大，溶剂的极性减小，当乙醇浓度为70%时，溶剂的极性与盐酸小檗碱极性相当，得率最高。之后随着乙醇浓度的增大，溶剂极性继续减小，此时溶剂与盐酸小檗碱的极性相差较大，不适合提取。因此实验选取乙醇浓度为70%最佳。

2.1.2 超声时间对盐酸小檗碱得率的影响 准确称取2g过200目筛的功劳木粉6份，加入浓度为70%的乙醇溶液22mL，在超声功率为500W，提取温度为40℃条件下，分别超声提取：10、15、20、25、30、35min，测定盐酸小檗碱得率，研究不同提取时间对实验得率的影响，结果见图2。延长超声辅助处理时间会提高盐酸小檗碱提取效果，但当处理时间达25min以上时，提取效果提高不显著，35min时还略有下降。这是因为超声处理时间的延长，提取出的杂质含量相对增加，降低了盐酸小檗碱在提取溶液中的溶解度，同时还会被分解、破坏，导致其得率下降。因此实验选取超声辅助处理时间为25min为最佳。

图1 乙醇浓度对盐酸小檗碱得率的影响

图2 超声提取时间对盐酸小檗碱得率的影响

2.1.3 液料比对盐酸小檗碱得率的影响 准确称取2g过200目筛的功劳木粉6份，分别加入浓度为70%的乙醇溶液14、18、22、26、30、34mL，在超声功率为500W，提取温度为40℃条件下，超声提取25min，测定盐酸小檗碱得率，研究不同液料比对实验得率的影响，结果见图3。液料比低于15时，盐酸小檗碱得率随液料比增加而增加，达到17时甚至开始下降，而液料比从13增加为15时，盐酸小檗碱得率增加并不显著，因此从节省溶剂角度选择液料比为13。

图3 液料比对盐酸小檗碱得率的影响

2.1.4 提取温度对盐酸小檗碱得率的影响 准确称取2g过200目筛的功劳木粉5份，加入浓度为70%的乙醇溶液26mL，在超声功率为500W，提取温度分别为：30、40、50、60、70℃条件下，超声提取25min，测定盐酸小檗碱得率，研究不同提取温度对实验得率的影响，结果见图4。随温度升高盐酸小檗碱得率缓慢增高，60℃时达到最高，70℃时开始下降。但不同温度的盐酸小檗碱得率差别不显著，这说明超声波提取时温度不是影响提取效果的主要因素，这也正是超声波提取的一个优点。为减少能耗，实验选择温度为50℃。

图4 超声提取温度对盐酸小檗碱得率的影响

2.1.5 超声功率对盐酸小檗碱得率的影响 准确称取2g过200目筛的功劳木粉7份，加入浓度为70%的乙醇溶液26mL，在提取温度为50℃，超声功率分别为：200、250、300、350、400、450、500W条件下，超声提取25min，测定盐酸小檗碱得率，研究不同超声功率对实验得率的影响，结果见图5。随着超声功率的增加盐酸小檗碱得率升高而后又开始下降，这是由于功率较小时，并不能使细胞壁破碎盐酸小檗碱得以溶出，功率达到400W，盐酸小檗碱得率最高，功率再升高，破碎细胞壁的同时也能破坏盐酸小檗碱的分子结构，一部分杂质也一起溶出，降低了盐酸小檗碱的得率，因此超声功率选择400W为最佳。

图5 超声功率对盐酸小檗碱得率的影响

2.1.6 筛分目数对盐酸小檗碱得率的影响 准确称取2g分别过100、150、200、250、300、400目筛的功劳木粉6份，加入浓度为70%的乙醇溶液26mL，在超声功率为400W，提取温度为50℃条件下，超声提取25min，测定盐酸小檗碱得率，研究不同筛分目数对实验得率的影响，结果见图6。筛分目数越高，功劳木颗粒越细，物料与溶剂的接触面积越大，盐酸小檗碱得率越高，但是这种变化趋势在250目之后并不显著，因此筛分目数选择250目。

图6 筛分目数对盐酸小檗碱得率的影响

2.2 正交实验

从单因素实验可以看出提取温度和筛分目数不是影响功劳木中盐酸小檗碱得率的主要因素，因此，以功劳木中盐酸小檗碱得率为指标，选取了乙醇浓度、超声时间、超声功率、液料比4个因素，设计L9（34）正交实验，正交实验方案见表1，正交实验结果见表2和表3。由表2极差分析可知RA＞RD＞RB＞RC，各因素影响大小顺序是A＞D＞B＞C，即乙醇浓度＞液料比＞超声时间＞超声功率，由于实验所确定的功劳木中盐酸小檗碱最佳提取工艺A3B2C3D1没有出现在正交表中，经过验证实验发现在上述最佳提取工艺条件下盐酸小檗碱得率为1.32%高于1.29%。所以确定最佳提取工艺条件为A3B2C3D1，即乙醇浓度为80%，超声提取时间为30min，超声功率选择为500W，液料比为9。由表3方差分析结果可知，相对于误差来源的C，A、D对盐酸小檗碱得率影响显著（P＜0.05），B因素的影响不显著（P＞0.05）。

表1 正交实验因素水平表

表2 L9（34）正交实验结果

表3 方差分析表

2.3 验证实验

在上述优化条件下，进行5次平行实验，得到的结果如下：盐酸小檗碱得率分别是1.34%、1.31%、1.32%、1.33%和1.31%，得率平均值1.322%，RSD为0.99%。表明所选的最优工艺条件是适当的，实验条件下所得工艺参数可靠。

相同提取时间下，对照实验中盐酸小檗碱得率为0.847%。与对照实验得率相比，超声波辅助提取工艺将得率提高了56.1%。

3 结论

3.1 以盐酸小檗碱得率为指标，获得了盐酸小檗碱提取的最佳工艺条件：乙醇浓度为80%，超声提取时间为30min，超声功率选择为500W，液料比为9，经5次平行实验验证，该实验稳定可靠。

3.2 在最优工艺条件下，与对照实验比较，盐酸小檗碱得率可提高56.1%，具有很好的应用前景。

3.3 所研究的实验因素对功劳木中盐酸小檗碱得率的影响次序为乙醇浓度，液料比，超声时间，超声功率。

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Ultrasonic-assisted extraction of berberine from Caulis Mahonia

BAI Jing-wen，YE Fei*
（College of Science of Northeast Agriculture University，Harbin 150030，China）

For optimal parameters of extraction condition for berberine of Caulis Mahonia，effects of ultrasonic extraction time，ultrasonic extraction temperature on berberine yield were studied through single factor experiments and orthogonal experiments.The results indicated that the effect sequence of four main factors for berberine yield were as follows：ethanol concentration，liquid-to-solid ratio，ultrasonic extraction time，ultrasonic power.The optimal extraction conditions were as follows：80%ethanol as the solvent，ultrasonic extraction time 30min，ultrasonic power 500W，liquid-to-solid ratio 9.With the verification of five parallel tests，the test process was stable and reliable. Comparing with control experiment，berberine yield in extract increased by 56.1%.

ultrasonic-assisted extraction（UAE）；Caulis Mahonia；berberine

TS201.1

B

1002-0306（2011）02-0245-04

2010-01-25 *通讯联系人

白靖文（1978-），男，在读博士，讲师，研究方向：植物源天然药物提取及测定。

哈尔滨青年科技创新人才基金项目（2009RFQXN099）。