石香薷总黄酮的提取动力学研究

蒋亚奇，刘 鑫，吴巧凤

(浙江中医药大学，浙江杭州 310053)

石香薷Mosla chinensis Maxim.为唇形科石荠苧属一年生草本植物，具有发汗解表、化湿和中、利水消肿的功效［1］，常用于治疗夏月感冒、中暑呕恶、腹痛泄泻等症［2］。现代研究表明，石香薷具有抗菌［3］、抗病毒、解热［4］和增强免疫［5］等作用;它主要含有黄酮类、挥发油类、香豆素类、木脂素类、萜类和脂肪酸类等成分［6］，近年来发现其抗流感病毒主要药效物质为挥发油和黄酮类［7］，项目组前期对其挥发油和总黄酮的提取工艺及化学成分等已作了相关的研究［8-10］，但对其总黄酮的提取动力学模型的研究未见报道。本实验通过测定不同提取时间和提取温度条件下石香薷总黄酮的量，计算其提取过程的动力学参数，并建立石香薷总黄酮提取的动力学模型，以期为石香薷总黄酮的提取及进一步研究提供依据。

1 仪器和试药

1.1 仪器 UV—2550紫外可见分光光度计(日本岛津公司);HH-S型水浴锅(巩义市英峪予华仪器厂);电子分析天平(上海民桥精密科学仪器有限公司);KQ—5200型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)。

1.2 试药 芦丁对照品(批号100226)，购于中国药品生物制品检定所;石香薷(产地为浙江，批号100728)，购于浙江中医药大学中药饮片厂，经本校资源鉴定教研室俞冰副教授鉴定为唇形科植物石香薷Mosla chinensis Maxim.的干燥地上部分;其他试剂均为分析纯。

2 方法学考察及总黄酮测定

2.1 标准品溶液的制备 精密称取芦丁对照品2.3 mg，加入60%乙醇，超声使之溶解，并定容于25 mL量瓶中，得质量浓度为0.092 mg/mL的芦丁对照品溶液，备用。

2.2 供试品溶液的制备 取1 g药材，加30倍量60%乙醇，80℃加热回流提取1 h，过滤，冷却，加70%乙醇定容至25 mL量瓶中，摇匀，即得供试品溶液，备用。

2.3 线性关系考察［11］精密吸取对照品溶液0、0.5、1、1.5、2、3、4、5、6 mL，分别置于25 mL量瓶中，加60%乙醇至6 mL，再加入1 mL的10%AlCl3溶液，加60%乙醇定容至刻度，摇匀，于273 nm波长处测定吸光度，得吸光度Y与质量浓度X(mg/mL)的回归方程为:Y=38.857 X－0.0044，R2=0.9994。结果表明:芦丁在0～0.022 mg/mL范围内呈良好的线性关系。

2.4 精密度试验 精确吸取同一对照品溶液6份，每份2.0 mL，按2.3项操作，测定吸光度，计算得RSD值为0.27%，表明该仪器精密度良好。

2.5 稳定性试验 精确吸取供试品溶液1.0 mL，按2.3项操作，分别在0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h测定其吸光度，结果RSD值为1.24%，表明样品溶液在3 h内稳定。

2.6 重复性试验 精确吸取供试品溶液1.0 mL，按2.3项操作，测定吸光度，平行测定6次，结果 RSD值为0.75%，说明方法重复性良好。

2.7 加样回收率试验 精密称取已知含量的石香薷药材9份，分别加入精密称定的芦丁标准品适量，按供试品制备方法制备，并按2.3项操作，测定吸光度，计算回收率和RSD。结果见表1。

表1 回收率试验结果

2.8 石香薷总黄酮的提取及测定 提取过程是将石香薷置于圆底烧瓶中，在常压下，采用回流提取的形式在恒温水浴锅中进行。参照前期研究结果［9］设定实验条件为:称取石香薷药材3份，每份5 g，以60%乙醇为提取溶剂，料液比为1∶34，提取温度分别为60、80、100℃，提取时间均为120 min。每间隔10 min，取0.1 mL提取液，按2.3项操作，于273 nm波长处测定吸光度，由回归方程计算提取液中总黄酮量。绘制不同温度下总黄酮量和提取时间图，结果见图1。

图1 不同温度下石香薷总黄酮的提取率与时间的关系

3 结果分析

3.1 提取温度与时间对石香薷总黄酮提取率的影响 由图1可知，提取时间相同时，提取温度越高，总黄酮的提取率越高，可见温度对总黄酮的提取效果有较大影响，温度升高，分子运动速度加快，有利于扩散传质。提取温度一定时，起始阶段，总黄酮提取率随着提取时间的延长而显著增加，但随着提取时间的进一步延长，总黄酮的提取率变化趋缓，曲线逐渐趋于平缓。

3.2 速率常数的求解 速率常数k是 ln(C∞/(C∞－C))与提取时间t拟合所作曲线的斜率，可反映出总黄酮的提取的速率。

由图2可知，不同温度条件下的 ln［C∞/(C∞－C)］与提取时间t成线性关系(R2＞0.9)，且拟合效果较好(C∞为提取平衡时固相外溶质质量浓度)，因此石香薷总黄酮的提取符合一级动力学模型。温度一定时，石香薷总黄酮的提取速率为一常数;且随着提取温度升高，直线斜率相应增大，即提取的速率常数也增大。这是由于提取温度升高时，溶剂的渗透能力增强，总黄酮向溶剂中的扩散能力增强，总黄酮的提取率随之增大。

图2 不同温度下动力学方程的拟合曲线

3.3 表观活化能Ea的求解 在一般情况下，速率常数与温度的关系服从Arrhenius方程，即lnk与1/T呈线性关系，方程为:lnk=lnA－Ea/RT，公式中:k为提取速率常数;A为指前因子;R为气体常数;T为提取温度;Ea为表观活化能(kJ/mol)。

根据 Arrhenius方程，y=－0.5518x－2.4724，r=0.934，计算得石香薷总黄酮提取过程中的表观活化能Ea为3.64 kJ/mol。表观活化能反应了速率常数对温度的敏感程度，表观活化能越大，速率常数随温度的变化越大。

3.4 半衰期t1/2的求解 半衰期是指当提取液中总黄酮浓度达到平衡浓度一半时所需要的时间。根据图1分别求出各温度下的半衰期t1/2，得60、80和100℃下的t1/2分别为42.52、40.30、35.55 min。可见，随温度升高，半衰期逐渐减小。半衰期反映了石香薷中总黄酮的提取效率，且与之成反比例变化，即半衰期越小，总黄酮提取率越高。

4 结论

本实验以Fick定律［12］为基础，通过模拟石香薷总黄酮提取的动力学曲线，推算出其速率常数、表观活化能、半衰期等动力学参数，考察了其提取动力学过程。结果表明，石香薷总黄酮的提取符合一级动力学模型，总黄酮的提取率与温度和时间紧密相关，所建立的动力学模型能较好的描述其提取过程。考虑到生产实际的需要，温度太高，能耗高且条件不易控制，还可导致黄酮类成分的分解，故建议实际生产时选择提取温度80℃，提取时间80 min为宜。实验研究可为石香薷总黄酮的生产工艺设计及操作条件的选择和优化等提供有价值的依据。

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