黄连素超声提取与索氏提取工艺的对比研究

张静玉(营口理工学院化工系， 辽宁 营口 115014)

0 引言

黄连素是(也称小檗碱)，属于生物碱，是中草药黄连的主要有效成分，其含量可达4%～10%。具有清热燥湿、泻火解毒，抗菌消炎等药理作用，临床上用于治疗湿热、消化道感染等疾病。除了黄连中含有黄连素以外，黄柏、白屈菜、伏牛花、三颗针等中草药中也含有黄连素，其中以黄连和黄柏中含量最高。一般采用索氏抽提法，但用时长、其他成分会溶出，因而杂质含量高，提取后需经纯化处理。为了能提高效率，缩短时间，提高提取率，我们利用超声波产生的强烈振动、空化、搅拌等作用对黄连素提取工艺进行了初步的实验研究。

1 提取工艺

1.1 索式提取原理

索氏提取原理就是利用溶剂回流及虹吸原理,使固体物质连续不断地被纯溶剂萃取。即提取液蒸出、冷凝回流至索氏提取筒内、浸出黄连素、溶液高度达到虹吸管高度后流出进入烧瓶，连续提取后富集于烧瓶中，浓度高，提取液用量少。索氏提取的优点是:固态样品多次与新鲜溶剂重复接触,提高了分析物的浸取速率；无须过滤。但是索氏提取法萃取时间长,一般需要20h左右才能提取完全,并且需要较大量的溶剂,萃取后还需要进一步的浓缩。

1.2 超声提取原理

当超声波振动时能产生并传递强大的能量，引起黄连以大的速度和加速度进入振动状态，使黄连结构发生变化，使黄连素成分进入溶剂中。同时在液体中还会产生空化作用，即在有相当大的破坏力的作用下，液体内形成空化泡的现象。

张来新研究表明乙醇提取的方法无论从时间、产品、提取率、经济性方面都优于硫酸法、石灰水法，因此本文的两种提取方法均采取乙醇作为溶剂。

2 实验试剂及仪器

市售黄连、95%乙醇、蒸馏水、1%醋酸、浓盐酸、索氏萃取器、超声提取器、KQ- 500DE 型超声清洗仪(40Hz)、普通减压抽滤装置、普通水浴蒸馏装置、磁力搅拌电加热套。

3 实验步骤

3.1 萃取

(1)索氏提取法 称取一定量的中药黄连装入滤纸筒中,要注意黄连不能掉出滤纸套筒，以免堵塞虹吸管；纸套上面折成凹形，以保证回流液均匀浸润被萃取物，轻轻压实, 放入索氏提取器中, 滤纸顶端不得超过虹吸管上部。另外在圆底烧瓶中加95%乙醇, 放入两粒沸石,加入少量乙醇到提取管中，润湿黄连，用电热套加热至沸腾,连续提取一定时间。

(2)超声提取法 称重一定量的黄连装入烧杯中，放入100ml的95%乙醇，将烧杯口用银箔纸包裹好，放入超声提取器水槽中，打开超声提取器，超声一定时间。郭孝武用超声方法提取黄连素，结果表明超声可大大地缩短提取时间，提高原料的利用率。黄连素属于生物碱，生物碱是一类来源于植物的碱性含氮有机物，是中草药中重要的有效成分之一。Yuegang Zuo 等提取药物配方中的烟碱, 发现用超声提取法提取不到20min 就可获得常规冷浸法24h的提取效率, 并且溶剂用量只有常规方法的1/6。

3.2 过滤

停止加热和超声后，用减压抽滤装置对溶剂进行抽滤，除去固体黄连和渣滓，得到萃取后的纯净的提取液。

3.3 蒸馏

将提取液倒入蒸馏瓶中, 加入两颗沸石粒，防止爆沸，采用普通蒸馏方法蒸除乙醇。当蒸馏瓶中浓缩液体积达10ml左右时, 立即停止蒸馏。

3.4 黄连素盐酸盐粗产品的制取

浓缩液里加入1%的醋酸30ml，加热溶解后趁热抽滤去掉固体杂质，在滤液中滴加浓盐酸，至溶液浑浊为止。

用冷水冷却上述溶液，降至室温下以后即有黄色针状的黄连素盐酸盐析出，抽滤，所得结晶用冷水洗涤两次，可得黄连素盐酸盐的粗产品。

3.5 称重计算产率

用JY2002型电子天平称重，计算产率。

4 结果与讨论

4.1 索氏提取法溶剂用量对提取率的影响

索氏提取方法分别取五份10g黄连素，分别加入40ml、60ml、80ml、100ml、150ml乙醇索氏抽提三小时。溶剂用量是影响提取率高低的重要因素之一，一般而言，溶剂的用量越大，提取率越高。图4.1给出了用不同量的溶剂进行提取时黄连素的提取率。结果表明，随着溶剂用量的增加，黄连素的提取率不断增加，但当溶剂用量从100ml到150ml时，曲线渐趋平缓。从提取效率和溶剂消耗两方面来看每10g样品使用100ml溶剂比较合理。

图4.1 溶剂体积与萃取率关系提取3h 乙醇萃取

4.2 索氏提取法时间对提取率的影响

索氏提取方法分别取五份10g黄连素，分别索氏提取0.5h、1h、2h、3h、5h。图4.2给出了提取时间不同时黄连素的提取率。结果表明，随着提取时间增加，黄连素的提取率不断增加，但当提取时间从3h到5h时，曲线渐趋平缓。从提取效率和能量消耗两方面来看每10g样品使用索氏提取3h比较合理。

图4.2 提取时间与提取率关系100ml 乙醇萃取

4.3 超声提取

超声提取方法分别取五份10g黄连素，分别索氏提取10min、30min、60min、90min、120min。图4.3 给出了提取时间不同时黄连素的提取率。结果表明，前60min,黄连素提取率随时间成比例地增加,进一步延长时间,提取率增加缓慢，但当提取时间从60min到120min时，曲线渐趋平缓。从提取效率和能量消耗两方面来看每10g样品使用超声提取60min比较合理。为了便于比较，表4.3也给出了总提取时间一定时,多次提取对黄连素提取结果的影响。表中结果表明总时间为60min,若分三次提取,每次提取20min,则黄连素的提取率最高,其值为7.18%;若分两次提取,每次提取30min，提取率较低,若提取一次时间为1h，则提取率最低。由此可知，超声时间一定，提取次数越多，提取率越高。研究表明超声波可以促进植物材料的溶胀和水合过程,引起细胞壁中孔结构的放大,从而有利于改善扩散过程,促进传质，这也是超声提取率较高的原因。

图4.3 超声时间与提取率关系100ml 乙醇萃取

提取其他条件不变，将超声1h分几次进行，通过超声条件分析，超声提取的最佳条件为100ml乙醇，每次超声20min，共超声3次。

表4.3 超声1h，超声次数不同，提取率对比分析

通过索氏与超声实验，索氏的最佳提取条件为溶剂100ml乙醇，抽提3h。超声的最佳提取条件为溶剂100ml乙醇，超声1h，分3次进行，每次20min。

4.4 索氏提取与超声提取的对比分析

选取上述索氏提取与超声提取的最佳实验条件，分别称10g黄连作两种方法的对比分析。

方法 1 2 3 平均值索氏提取 6.36% 6.83% 6.25% 6.48%超声提取 7.26% 6.94% 7.11% 7.10%

实验结果表明，超声的方法与传统的索氏提取的方法提取效率要高9.6%，并且方法的重复性较好，方法较索氏提取的方法更简单，便于操作。

超声波目前不仅是分析化学研究中一种强有力的工具,而且在有机和无机化合物的固相提取、浆料分散、溶液均化、雾化研究、容器洗涤和衍生化研究等方面取得了重要的应用。超声萃取法己成为一种从各种固体样品中提取物质的一种十分有效的萃取方法。超声过程简单、便于掌握学习，但是对于一种样品的提取超声前的预处理、超声时间、频率都需要与传统的方法做好对比分析工作。黄连中黄连素的提取，超声提取的效果优于传统的索氏提取方法。

[1]陈倩倩，王瑞瑞，等.黄连中生物碱提取工艺的研究进展[J].食品科技，49-51.

[2]胡之德，范必威.分离科学与技术概论[M].成都：四川科学技术出版社，1996,231-311.

[3]张来新，杨琼，等.黄连中提取黄连素[J].贵州化工，28(2)30-31.

[4]郭孝武，等.超声提取黄连素的实验研究[J].声学技术,2002,25(6),184-185.