黄连中盐酸小檗碱不同提取工艺的比较研究

赵柳英, 蔡凤莲, 莫亚军, 杨 蓉



黄连中盐酸小檗碱不同提取工艺的比较研究

赵柳英2, 蔡凤莲1, 莫亚军1, 杨 蓉*1

(1. 湖南师范大学 化学化工学院, 湖南 长沙, 410012; 2. 湖南康源制药有限公司, 湖南 浏阳, 410329)

以黄连中盐酸小檗碱的提取效率和纯度为指标, 对乙醇回流浸提法、硫酸常温浸提法和超声波辅助萃取法进行比较. 结果发现乙醇回流浸提法、硫酸常温浸提法及分别以乙醇、硫酸为溶剂的超声波辅助萃取法的提取率为2.7%、2.6%、3.1%和3.5%, 产品纯度为79.01%、89.81%、85.21%和95.91%. 超声波辅助萃取法具有简便快速和节能高效的优点, 是一种值得在工业上推广的提取新工艺.

黄连; 盐酸小檗碱; 乙醇回流浸提法; 硫酸常温浸提法; 超声波辅助萃取法

中药黄连为毛茛科多年生草本植物黄连()的根茎, 有清热燥湿、泻火解毒的功效[1], 其主要活性成分——盐酸小檗碱被广泛应用于治疗敏感病原菌所致的胃肠炎、细菌性痢疾等肠道感染疾病[2].

目前, 针对盐酸小檗碱提取工艺的研究比较多, 其中传统的如酸水常温浸提法、乙醇回流浸提法等,已非常成熟并已实现工业化生产, 但这些方法均存在耗时长、产率和产品纯度不高等问题[3—4]; 针对以上不足, 郭孝武[5]等采用超声波辅助萃取法、陈小全[3]等采用微波辅助萃取法对从黄连中提取盐酸小檗碱的工艺进行了研究, 结果表明这2种现代提取工艺均能有效提取盐酸小檗碱. 但是, 在同样的实验条件之下, 超声波辅助萃取法与酸水常温浸提法、乙醇回流浸提法相比, 究竟能在多大程度上提高盐酸小檗碱的提取效率和产品纯度、缩短提取时间, 目前尚未见报道, 本研究即以此为目的, 提出采用超声波辅助萃取法对传统工艺进行改进, 提高从黄连中提取盐酸小檗碱的效率, 这一方面顺应了国家节能降耗的要求, 另一方面也为优选含盐酸小檗碱制剂的前处理工艺提供依据.

1 仪器与试剂

1.1 仪器

电子天平, 长沙湘平科技发展公司; 721-紫外分光光度计, 上海市第三分析仪器厂; AF-21干燥箱, 东堂电器厂; 旋转蒸发器RE-5299, 巩义市予华仪器有限责任公司; KQ-400KDB型高功率数控超声波清洗器, 昆山市超声波仪器有限公司; TGL-16M高速台式冷冻离心机, 长沙湘仪离心机仪器有限公司; Agilent1100系列高效液相色谱, 美国安捷伦; 其余器材: 布氏漏斗、滤纸、比色皿、烧杯、容量瓶、量筒.

1.2 试剂

乙醇、乙腈(AR), 天津市恒兴化学试剂制造有限公司; 氯化钠、冰乙酸, 上海山浦化工有限公司; 盐酸、硫酸, 株洲石英化玻有限公司; 丙酮, 国药集团化学试剂有限公司; 95%乙醇(AR), 湖南师范大学试剂厂; 黄连, 四川产; 盐酸小檗碱对照品.

2 实验方法

2.1 乙醇回流浸提法

称取10 g磨细的中药黄连至250 mL圆底烧瓶中, 加100 mL乙醇, 热水浴中回流0.5 h, 静置、冷却0.5 h后抽滤, 滤渣用上述操作重复处理2次, 合并滤液. 将滤液减压浓缩至棕红色糖浆状, 加入35 mL 1%醋酸溶液, 加热使其溶解, 趁热抽滤, 再在滤液中滴加浓盐酸至溶液浑浊, 置冰箱中静置、冷却既有黄色针状晶体析出, 待析晶完全后抽滤, 用冰水洗涤晶体2次、丙酮洗涤1次, 将晶体烘干、称重, 即为盐酸小檗碱粗品[4].

将粗品用10倍质量的热水加热溶解、煮沸, 滴加浓HCl调pH值至2, 静置冷却后抽滤. 滤液在空气中冷却至室温即有针状晶体析出, 抽滤收集晶体, 将晶体置55 ℃左右的烘箱中烘干, 即得盐酸小檗碱精制品.

2.2 硫酸常温浸提法

称取10 g磨细的中药黄连至装有100 mL 0.5%硫酸溶液的烧杯中, 加热煮沸约5 min后, 静置浸提24 h, 抽滤、收集滤液. 在滤液中加入食盐至饱和, 用稀盐酸调pH至2, 放置析晶, 抽滤收集晶体. 晶体中加热水至其刚好完全溶解, 然后煮沸, 用石灰乳调pH值至8.5～9.8, 抽滤、收集滤液, 将滤液置冰箱中冷却既有结晶析出, 待析晶完全后抽滤, 将晶体烘干、称重, 即为盐酸小檗碱粗品[4, 6].

盐酸小檗碱粗品精制同“乙醇回流浸提法”的精制步骤.

2.3 以乙醇为溶剂的超声波辅助萃取法

称取10 g磨细的中药黄连至250 mL圆底烧瓶中, 加100 mL乙醇后, 置超声波清洗器中, 在20 kHz功率下、恒温60 ℃超声萃取30 min[5, 7]. 后续操作同“乙醇回流浸提法”.

2.4 以硫酸为溶剂的超声波辅助萃取法

称取10 g磨细的中药黄连至250 mL圆底烧瓶中, 加100 mL0.5%硫酸溶液后, 置超声波清洗器中, 在20 kHz功率下、恒温60 ℃超声萃取30 min[5, 7]. 后续操作同“硫酸常温浸提法”.

2.5 高效液相色谱法定量检测

2.5.1 色谱条件

Eclipse XDβ-C18色谱柱(150 mm × 416 mm, 5 μm); 流动相: 乙腈: 磷酸二氢钾(35: 65); 紫外检测器: 检测波长265 nm; 柱温: 35 ℃; 洗脱速度: 1 mL/min.

2.5.2 标准品制备

取盐酸小檗碱标准品适量, 研细, 精密称取后至容量瓶中, 加水至刻度线、摇匀, 超声波处理30 min, 放冷、过滤即得标准品试液.

2.5.3 供试品制备

取各方法制得的精制品适量, 研细, 精密称取后至容量瓶中, 加水至刻度线、摇匀, 超声波处理30 min, 放冷、过滤即得样品试液.

3 结果与讨论

3.1 提取和精制结果

表1 不同提取方法提取和精制结果

提取方法黄连加入量/g粗品提取量/g精制品提取量/g提取率/%纯度/% 乙醇回流浸提法100.480.272.779.01 硫酸常温浸提法100.430.262.689.81 以乙醇为溶剂的超声波辅助萃取法100.500.313.185.21 以硫酸为溶剂的超声波辅助萃取法100.530.353.595.91

3.2 讨论

3.2.1 乙醇回流浸提法

以乙醇为溶剂利用加热回流的方式进行提取, 回流时间为30 min, 结果显示, 产品提取率不高且纯度是4种方法中最低的.

3.2.2 硫酸常温浸提法

本法根据小檗碱的硫酸盐在水中的溶解度大, 而其盐酸盐几乎不溶于水的性质来提取盐酸小檗碱. 应注意的是: 首先, 硫酸水溶液浓度不能过高, 否则会生成重硫酸小檗碱, 其溶解度(1:150)明显较硫酸小檗碱(1:30)小, 从而影响提取效果; 其次, 浸提时间对产品的提取率影响明显, 有报道称, 浸渍12 h约可浸提80%的小檗碱, 浸渍24 h可浸提92%的小檗碱, 本实验采用浸渍24 h、单次浸提的方式进行提取. 结果显示, 该方法精制品提取效率与乙醇法相当, 而产品纯度明显优于乙醇法, 如换算成纯的盐酸小檗碱来计算提取效率, 则硫酸法的提取效率更高.

3.2.3 超声波辅助萃取法

该方法是利用超声波产生强烈空化效应、机械振动和搅拌作用等原理, 加速植物有效成分进入提取剂. 空化作用产生相当大的破坏应力, 可破坏植物细胞壁结构, 使盐酸小檗碱充分暴露; 机械振动和搅拌作用则加快盐酸小檗碱在媒介中的传递扩散, 两种作用相互促进, 从而提高小檗碱的提取效率、缩短提取时间[8].

先比较同样使用乙醇为溶剂的加热回流方式和超声波辅助萃取方式, 两者提取时间都为30 min, 但前者需要不断加热保持微沸, 而后者则是60 ℃恒温提取, 避免了高温可能对有效成分的破坏作用, 结果显示, 后者确实既提高了提取率也提高了产品纯度; 再比较同样使用硫酸水溶液为溶剂的常温浸提方式和超声波辅助萃取方式, 可以看到后者大大缩短了提取时间, 而且有效提高了提取率和产品纯度, 该方法得到的盐酸小檗碱纯度可达到95.91%.

4 结论

目前, 工业上常用的是酸水法提取盐酸小檗碱, 因为材料便宜、工艺简单, 但由于使用了酸水, 因此存在腐蚀设备、易造成污染的问题; 而以乙醇为溶剂的提取方法则克服了酸水法的以上缺点, 具有溶剂可回收反复使用、不腐蚀设备、无毒、对环境无污染的特点[4]. 但是在提取率相当的情况下, 乙醇回流浸提法得到的产品纯度没有硫酸常温浸提法得到的产品纯度高, 即便是采用超声波辅助萃取也是同样的结果, 因此在提取溶剂选择方面, 若从环保的角度考虑应选择乙醇, 而从经济的角度考虑则应选择硫酸. 另外, 传统的加热回流、常温浸提与现代的超声波辅助萃取方法相比较, 超声波辅助萃取法在缩短提取时间的同时, 还提高了提取率和产品纯度, 极大体现了现代萃取方法的优越性, 但是该方法需要增加设备投资和维护费用, 采用此方法代替传统的方法进行工业化生产是否经济, 还需通过精确地计算才能确定.

[1] 王浴生. 中药药理与应用[M]. 北京: 人民卫生出版社, 1993: 965.

[2] 中国商品大辞典编委会. 中国商品大辞典[M]. 北京: 中国商业出版社, 1992: 94.

[3] 陈小全, 翟虎, 邵辉莹, 等. 黄连素提取方法的改进[J]. 西南民族大学学报: 自然科学版, 2007, 33(5): 1122—1123.

[4] 张来新, 杨琼, 李小卫. 黄连中提取黄连素[J]. 贵州化工, 2003, 28(2): 30—32.

[5] 郭孝武, 张福成, 林书玉. 超声提取对黄连素提出率的影响[J]. 中国中药杂志, 1995, 20(11): 673—674.

[6] 杨志胜, 秦秀芹, 王蕊娥, 等. 提取黄连素最佳条件的选择[J]. 西北药学杂志, 1996, 11(1): 16—17.

[7] 庞小雄, 徐位良. 黄连中盐酸小檗碱提取实验方法的改进[J]. 广东药学院学报, 1996, 12(4): 261—262.

[8] 杨健, 马艳辉, 马润宇. 超声波法提取玉米芯木聚糖的研究[J]. 北京化工大学学报, 2005, 32(3): 106—109.

Comparative study of different extraction technologies of berberine hydrochloride in

ZHAO Liu-ying2, CAI Feng-lian1, MO Ya-jun1, YANG Rong1

(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan Normal University, Changsha 410012, China; 2. Hunan Kangyuan Pharmaceutical Co., Ltd., Liuyang 410329, China)

The efficiency and the purity of the berberine hydrochloride inwere as index to compare the aqueous ethanol refluxing method, the sulfuric acid ambient temperature extraction method and the ultrasonic assisted extraction method. The yield of berberine hydrochloride by the aqueous ethanol refluxing method, the sulfuric acid ambient temperature extraction method and the ultrasonic assisted extraction method, which was with ethanol and sulfuric acid as solvent, was 2.7%, 2.6%, 3.1% and 3.5%, and the purity was 79.01%, 89.81%, 85.21% and 95.91%. The ultrasonic assisted extraction method is a new extraction method that is worth popularizing in industry for simplicity, celerity and high efficiency.

; berberine hydrochloride; aqueous ethanol refluxing; sulfuric acid ambient temperature extraction; ultrasonic assisted extracion

10.3969/j.issn.1672-6146.2013.04.005

S 567.5+2; R 284.2

1672−6146(2013)04−0021−03

email: 31438588@qq.com.

2013-09-29

湖南省校企合作人才培养示范基地(湘教通[2012]163号); 湖南师范大学校青年基金资助项目(化090637)

(责任编校:刘晓霞)