正交實驗法優化黃連中小檗堿鹽析提取工藝

王道武，龐 雪，肖 文，王 超，張 龍

(長春工業大學化學工程學院，吉林 長春 130012)

黃連(CoptischinensisFranch)為多年生草本毛茛科植物黃連、三角葉黃連、云連的干燥根莖[1]。黃連苦、寒，歸心、脾、胃、肝、膽、大腸經，具有清熱燥濕、瀉火解毒的功效，臨床上長期用于解熱鎮痛、抗腸道細菌感染等。黃連的有效成分主要為小檗堿(Berberine)，含量達10%左右，以鹽酸鹽形式存在[2]。小檗堿具有抗菌、抗病毒、抗心律失常、改善充血性心力衰竭、擴張冠狀動脈、降血糖、降血脂、抗血小板凝集、利膽、抗腫瘤等藥理作用，廣泛用于心律失常、心力衰竭、糖尿病、高脂血癥、高血壓、血栓形成、慢性膽囊炎、神經衰弱、癌癥等的治療[3～6]。因此，提取黃連小檗堿對于臨床研究和治療有著重要的意義。

目前小檗堿的提取方法有超聲法[7]、超聲和堿浸提聯用法[8]、石灰水法[9]、酶浸提法[10]、微波和索氏提取聯用法[11]、液膜法等[12～14]，上述方法各有優缺點，但小檗堿的提取率和純度普遍不高且后處理繁瑣。考慮到小檗堿的硫酸鹽溶解度大(1∶30)而鹽酸鹽溶解度小(1∶500)，采用鹽析法首先將小檗堿轉變為硫酸鹽溶于酸，然后加鹽酸再轉化為鹽酸鹽而析出，不僅實驗材料便宜、工藝簡單，而且能耗低、易于實現工業化[15，16]。作者在此就鹽析法提取黃連中小檗堿的相關影響因素進行了正交實驗，優化了鹽析法提取小檗堿的工藝，擬為其工業化應用打下基礎。

1 實驗

1.1 原料和儀器

黃連，河北康派中藥材有限公司。

微型植物試樣粉碎機，河北省黃驊市振興機電儀器廠；UV754N型紫外分光光度計，上海精密科學儀器有限公司；Agilent 1100型高效液相色譜儀，美國。

1.2 方法

取一定粒度的黃連粉末用一定濃度的硫酸浸泡一定時間，過濾后用石灰乳調節濾液pH值，靜置沉降一定時間，脫脂棉過濾后，用濃鹽酸調節濾液pH值，加入適量的氯化鈉靜置一定時間，抽濾，所得固體干燥至恒重。

基于單因素實驗結果，確定加石灰乳調節pH值后靜置時間為0.5 h、加入NaCl后靜置時間為5 h，用紫外分光光度計測定小檗堿含量，以小檗堿產率為指標，選擇浸泡時間、黃連粒度、硫酸濃度、固液比、石灰乳調pH值、HCl調pH值、NaCl用量為考察因素，進行7因素3水平的正交實驗，其因素與水平如表1所示。

表1 L18(37) 正交實驗因素和水平

1.3 分析與檢測

紫外分光光度計檢測波長為270 nm和348 nm，以水為參比。

高效液相色譜條件：色譜柱 Agilent Eclipse XDB-C184.6 mm×150 mm，5 μm；柱溫 30℃；進樣量 5 μL；流動相為0.3%三氟乙酸-乙腈(75∶25，體積比)；流速1 mL·min-1。

2 結果與討論

2.1 正交實驗結果與分析(表2)

表2 L18(37)正交實驗結果與分析

由表2可知，按單因素對小檗堿產率的影響直觀分析，最優的提取工藝條件為A1B1C2D3E3F1G3，即浸泡時間24 h、黃連粒度0.355～0.5 mm、硫酸濃度0.40%、固液比1∶16、石灰乳調pH值14、HCl調pH值3、NaCl用量25%，此時的小檗堿產率為8.4%。

2.2 正交實驗方差分析(表3)

由表3可知，各因素對小檗堿產率影響大小依次為：固液比>硫酸濃度>浸泡時間>黃連粒度>NaCl用量>石灰乳調pH值>HCl調pH值，其中固液比、硫酸濃度為顯著因子，取固液比1∶16、硫酸濃度0.40%；浸泡時間、黃連粒度、NaCl用量為次顯著因子，取浸泡時間為24 h、黃連粒度為0.355～0.5 mm、NaCl用量為25%；石灰乳調pH值、HCl調pH值為不顯著因子，從降低成本考慮，取石灰乳調pH值為12、HCl調pH值為5。由此確定最佳工藝條件為：浸泡時間24 h、黃連粒度0.355～0.5 mm、硫酸濃度0.40%、固液比1∶16、石灰乳調pH值12、HCl調pH值5、NaCl用量25%。在此優化提取工藝下，小檗堿產率為8.4%，與優化前相比提高2.0%以上。

表3 正交實驗方差分析

2.3 HPLC分析

小檗堿標準品的高效液相色譜圖如圖1所示。

由圖1可知，小檗堿標準品在14.5 min左右出峰。

樣品高效液相色譜圖如圖2所示。

圖1 小檗堿標準品的高效液相色譜圖

圖2 樣品高效液相色譜圖

由圖2可知，樣品與小檗堿標準品在相同的位置(14.5 min)左右出峰，純度為72.7%。表明本法提取的小檗堿純度超過70%，證明優化后小檗堿鹽析法純度也得到提高。

3 結論

通過正交實驗確定鹽析法提取黃連中小檗堿的最佳工藝條件為： 浸泡時間24 h、黃連粒度0.355～0.5 mm、固液比1∶16、硫酸濃度為0.40%、石灰乳調pH值12、HCl調pH值5、NaCl用量25%。各因素對小檗堿提取效果影響大小依次為：固液比>硫酸濃度>浸泡時間>黃連粒度>NaCl用量>石灰乳調pH值>HCl調pH值。在優化提取工藝下，小檗堿產率為8.4%、純度為72.7%，與優化前相比均得到提高。

[1] 柯珉珉，張憲德，吳練中，等.巖黃連有效成分的研究[J].植物學報，1982，24(3)：289-291.

[2] 冀春茹.中藥化學實驗技術與實驗[M].鄭州：河南科學技術出版社，l986：232.

[3] 張遵鵬.黃連素臨床應用概述[J].中國鄉村醫藥，1996，3(3)：27-28.

[4] 劉永連.黃連素的其他作用[J].醫學文選，1998，(Z1)：55.

[5] 張潔，王立琴.黃連素治療糖尿病的研究進展[J].中西醫結合心腦血管病雜志，2003，1(3)：160-161.

[6] 張利生.小檗堿臨床用途[J].中國藥物與臨床，2004，4(1)：78.

[7] 郭孝武，張福成，林書玉，等.超聲提取對黃連素提出率的影響[J].中國中藥雜志，1995，20(11)：673-675.

[8] 郭孝武，王蕊娥，員維儉，等.超聲提取與堿性浸泡法對小檗堿成分提出率的影響[J].陜西師范大學學報(自然科學版)，1997，25(1)：47-49.

[9] 尹蓉莉，楊軍宣，李化.黃柏中鹽酸小檗堿提取實驗方法的改進[J].基層中藥雜志，2000，14(6)：27-29.

[10] 梁柏林，周民杰.酶法提取小檗堿工藝研究[J].應用化工，2006，35(5)：373-374，378.

[11] 郭錦棠，李雄勇，楊俊紅，等.微波-索氏聯合工藝提取鹽酸小檗堿[J].化工進展，2003，22(12)：1338-1341.

[12] 呂宏凌，王保國.液膜分離技術在生化產品提取中的應用進展[J].化工進展，2004，23(7)：696-700.

[13] 王大杰，鄭毅，江紅梅，等.用液膜法從黃連中提取黃連素的研究[J].成都大學學報(自然科學版)，2006，25(4)：260-262，266.

[14] 湯洪，劉利軍.液膜法從川黃連中提取黃連素的研究[J].寧夏大學學報(自然科學版)，1990，11(1)：260-262，266.

[15] 胡惠明，黃乾明.從黃連葉中提取黃連素[J].四川農業科技，1991，(3)：47.

[16] 肖美鳳，姚沅平，何飛，等.正交實驗優選黃連中小檗堿的提取工藝[J].懷化醫專學報，2004，3(2)：26-28.