乙醇减压提取工艺中真空度影响因素研究

黄 娟，杨秀梅，张定堃，韩 丽*，伍振峰，2，杨 明，2

(1.成都中医药大学中药资源系统研究与开发利用国家重点实验室培育基地，四川成都 611137;2.江西中医药大学现代中药制剂教育部重点实验室，江西南昌 330004)

中药减压提取工艺是指在负压条件下，溶液在较低温度下处于沸腾状态从而进行低温、动态提取的工艺［1-5］。相对于静态提取，提取溶媒的动态沸腾状是保持最大浓度梯度的关键，是持续浸出的动力;相对于高温提取，适宜温度的低温提取既能保证有效成分的最大溶出，也能防止其在高温下分解破坏;低温还能降低淀粉、果胶等杂质的糊化程度，提高提取液的质量，降低后续操作的难度［6-9］。

减压提取的温度为溶剂在真空条件下的沸点，溶剂沸点与所在系统真空度相关，真空度是表示系统压强实际数值低于大气压强的数值，体系真空度改变，溶液沸点也会发生变化，因此，真空度的控制是影响减压提取工艺的关键环节。课题组在前期试验的基础上，以乙醇溶液为对象，采用理论计算与实验测定相结合的方法，考察不同体积分数乙醇溶液、不同质地药材及不同药材加入量对真空度的影响，以期为中药减压提取技术的应用实践提供基础数据支撑。

1 仪器与材料

SHZ-D(Ⅲ)型循环水式多用真空泵 (巩义市予华仪器有限责任公司);电子恒温水浴锅 (北京中兴伟业仪器有限公司);酒精计 (浙江余姚镇玻璃厂);三口瓶，温度计等;红花、栀子、白芍药材 (均购于四川科伦天然药业有限公司);乙醇为分析纯。

2 方法与结果

2.1 不同体积分数乙醇真空度理论值的计算 沸点为液体饱和蒸汽压等于外界压强的温度，液体在该温度沸腾时其饱和蒸汽压与外界大气压、液体的温度与饱和蒸汽压的函数关系服从克劳修斯-克拉贝龙方程［10］:

已知纯乙醇ΔβαHm为41.50 kJ/mol，可计算出100%乙醇不同沸点对应的饱和蒸汽压。以拉乌尔定律与道尔顿定律为理论依据，采用文献报道方法［11］计算出了不同体积分数乙醇对应沸点下的真空度，见表1～7。

2.2 不同体积分数乙醇真空度实测值的获得 分别量取30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%乙醇500 mL于三口瓶中，水浴加热，通过放气阀调节系统内真空度，读取真空度和沸点，并记录 (n=6)，见表1～7。

2.3 加入不同药材对真空度的影响考察 分别称取红花、白芍、栀子粗粉25 g于三口瓶中，加入500 mL 60%乙醇溶液，水浴加热，通过放气阀调节系统内真空度，读取真空度和沸点，并记录 (n=6)，见表8。

2.4 加入不同药材量对真空度的影响考察 分别称取栀子

式中，P为液体的饱和蒸汽压 (Pa);T为液体的绝对温度 (K);ΔβαHm为液体的平均摩尔汽化热 (kJ/mol);R为气体常数。

积分形式为粗粉10.0、12.5、25.0、50.0、100.0 g于三口瓶中，加入500 mL 60%乙醇溶液，固液比分别为1∶50、1∶40、1∶20、1∶10、1∶5，水浴加热，通过放气阀调节系统内真空度，读取真空度和沸点，并记录 (n=6)见表9。

表1 30%乙醇对应沸点下的真空度

表2 40%乙醇对应沸点下的真空度

表3 50%乙醇对应沸点下的真空度

表4 60%乙醇对应沸点下的真空度

表5 70%乙醇对应沸点下的真空度

表6 80%乙醇对应沸点下的真空度

表7 90%乙醇对应沸点下的真空度

表8 加入药材对60%乙醇不同沸点下真空度的影响

表9 不同药材量对60%乙醇对应沸点下真空度的影响

以纯溶剂真空度实测值为纵坐标，对应沸点为横坐标作图，可得不同体积分数乙醇真空度、沸点对应关系，见图1。

图1 不同体积分数乙醇温度-真空度曲线图

将加入红花、栀子粗粉、白芍后的真空度值每两组相减，算出差值的平均值与标准差，将其与 (0，0)采用SPSS 17.0统计软件进行t检验，结果见表10。同理，对加入不同药材量后的真空度值进行统计分析，结果见表11。

表10 加入药材后真空度值的统计分析

表11 加入不同药材量后真空度值的统计分析

2.5 实验结果 以上图表可知，乙醇体积分数不同与真空度相对应的沸点不同，相同体积分数乙醇沸点随着真空度升高而减小，不同体积分数乙醇溶液，相同真空度下随着乙醇体积分数的增加沸点逐渐减小。相同体积分数乙醇相同沸点下真空度实测值较理论计算值小;加入药材后系统真空度实测值较纯溶剂实测值减小，红花、白芍、栀子粗粉加入后系统真空度相近，统计分析无显著性差异，说明不同药材质地对系统真空度的影响无明显差异。药材加入量从固液比1∶50增至1∶5时，沸点对应真空度无明显变化，统计结果无显著性差异，表明不同药材加入量对真空度影响无差异。

3 结论与讨论

减压提取需根据药材性质等选取适宜的动态提取温度，溶剂沸点与真空度存在一定对应关系，通过调节放气阀控制系统真空度可以获得相应温度。图1不同体积分数乙醇沸点、真空度关系图，可直接读取对应体积分数下乙醇的沸点和真空度而进行试验。

实验室用水泵真空表大多为相对真空表，测得真空度为相对真空度，读数为负值，表示被测对象的压力与测量地点大气压的差值。由于各地海拔不同，大气压也不同，测得的真空度也有差异。试验中真空度理论值将外界大气压看做一个标准大气压来计算的，而测量地区平均海拔为500 m，大气压低于标准大气压，因而实测出的真空度较理论值低。

试验过程中，加入不同质地药材、不同药材量后，引起了真空度实测值较纯溶剂实测值减小，加入药材后45℃～65℃范围内对60%乙醇真空度实测值几乎没有影响，70、75℃真空度实测值有变化，变化幅度约在0.003～0.007 MPa之间，其对真空度-沸点对应关系、设备安全性不会产生影响，对中药减压提取工艺参数的筛选也不会发生影响。至于加入药材后真空度变小的具体原因有待于进一步研究。

［1］陈晓东.中药减压提取法原理及突破点［J］.机电信息，2008(23):31-34.

［2］陈晓东.用于中药提取的减压提取装置［J］.机电信息，2005(16):55-57.

［3］陈晓东.低温提取与节能浓缩相结合的节能型中药低温减压提取浓缩装置［J］.机电信息，2012(14):46-49.

［4］陈晓东.减压提取是解决中药前处理所存共性问题的有效途径［J］.机电信息，2011(32):31-36.

［5］震 寅.用于中药提取的减压提取装置获日本发明专利授权［J］.机电信息，2011(23):55-55.

［6］韩 丽，韦 娟，周子渝，等.栀子减压提取工艺实验研究［J］.中成药，2011，33(1):160-162.

［7］冯 进，曾晓雄，李春阳.蓝莓叶多酚减压提取工艺优化［J］.食品工业科技，2012，33(16):315-318.

［8］徐连明，徐桂红，王振中，等.金银花减压提取工艺研究［J］.中国实验方剂学杂志，2011，17(5):31-33.

［9］刘 涛，李 娟，徐玉玲，等.红花减压提取工艺优选［J］.中国实验方剂学杂志，2012，18(12):54-56.

［10］傅献彩，沈文霞，姚天扬，等.物理化学 ［M］.北京:高等教育出版社，2004:277-279.

［11］陈晓东.中药减压提取下溶液沸点与真空度的对应关系［J］.机电信息，2010(5):17-20.