乙醇減壓提取工藝中真空度影響因素研究

黃 娟，楊秀梅，張定堃，韓 麗*，伍振峰，2，楊 明，2

(1.成都中醫藥大學中藥資源系統研究與開發利用國家重點實驗室培育基地，四川成都 611137;2.江西中醫藥大學現代中藥制劑教育部重點實驗室，江西南昌 330004)

中藥減壓提取工藝是指在負壓條件下，溶液在較低溫度下處于沸騰狀態從而進行低溫、動態提取的工藝［1-5］。相對于靜態提取，提取溶媒的動態沸騰狀是保持最大濃度梯度的關鍵，是持續浸出的動力;相對于高溫提取，適宜溫度的低溫提取既能保證有效成分的最大溶出，也能防止其在高溫下分解破壞;低溫還能降低淀粉、果膠等雜質的糊化程度，提高提取液的質量，降低后續操作的難度［6-9］。

減壓提取的溫度為溶劑在真空條件下的沸點，溶劑沸點與所在系統真空度相關，真空度是表示系統壓強實際數值低于大氣壓強的數值，體系真空度改變，溶液沸點也會發生變化，因此，真空度的控制是影響減壓提取工藝的關鍵環節。課題組在前期試驗的基礎上，以乙醇溶液為對象，采用理論計算與實驗測定相結合的方法，考察不同體積分數乙醇溶液、不同質地藥材及不同藥材加入量對真空度的影響，以期為中藥減壓提取技術的應用實踐提供基礎數據支撐。

1 儀器與材料

SHZ-D(Ⅲ)型循環水式多用真空泵 (鞏義市予華儀器有限責任公司);電子恒溫水浴鍋 (北京中興偉業儀器有限公司);酒精計 (浙江余姚鎮玻璃廠);三口瓶，溫度計等;紅花、梔子、白芍藥材 (均購于四川科倫天然藥業有限公司);乙醇為分析純。

2 方法與結果

2.1 不同體積分數乙醇真空度理論值的計算 沸點為液體飽和蒸汽壓等于外界壓強的溫度，液體在該溫度沸騰時其飽和蒸汽壓與外界大氣壓、液體的溫度與飽和蒸汽壓的函數關系服從克勞修斯-克拉貝龍方程［10］:

已知純乙醇ΔβαHm為41.50 kJ/mol，可計算出100%乙醇不同沸點對應的飽和蒸汽壓。以拉烏爾定律與道爾頓定律為理論依據，采用文獻報道方法［11］計算出了不同體積分數乙醇對應沸點下的真空度，見表1～7。

2.2 不同體積分數乙醇真空度實測值的獲得 分別量取30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%乙醇500 mL于三口瓶中，水浴加熱，通過放氣閥調節系統內真空度，讀取真空度和沸點，并記錄 (n=6)，見表1～7。

2.3 加入不同藥材對真空度的影響考察 分別稱取紅花、白芍、梔子粗粉25 g于三口瓶中，加入500 mL 60%乙醇溶液，水浴加熱，通過放氣閥調節系統內真空度，讀取真空度和沸點，并記錄 (n=6)，見表8。

2.4 加入不同藥材量對真空度的影響考察 分別稱取梔子

式中，P為液體的飽和蒸汽壓 (Pa);T為液體的絕對溫度 (K);ΔβαHm為液體的平均摩爾汽化熱 (kJ/mol);R為氣體常數。

積分形式為粗粉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，固液比分別為1∶50、1∶40、1∶20、1∶10、1∶5，水浴加熱，通過放氣閥調節系統內真空度，讀取真空度和沸點，并記錄 (n=6)見表9。

表1 30%乙醇對應沸點下的真空度

表2 40%乙醇對應沸點下的真空度

表3 50%乙醇對應沸點下的真空度

表4 60%乙醇對應沸點下的真空度

表5 70%乙醇對應沸點下的真空度

表6 80%乙醇對應沸點下的真空度

表7 90%乙醇對應沸點下的真空度

表8 加入藥材對60%乙醇不同沸點下真空度的影響

表9 不同藥材量對60%乙醇對應沸點下真空度的影響

以純溶劑真空度實測值為縱坐標，對應沸點為橫坐標作圖，可得不同體積分數乙醇真空度、沸點對應關系，見圖1。

圖1 不同體積分數乙醇溫度-真空度曲線圖

將加入紅花、梔子粗粉、白芍后的真空度值每兩組相減，算出差值的平均值與標準差，將其與 (0，0)采用SPSS 17.0統計軟件進行t檢驗，結果見表10。同理，對加入不同藥材量后的真空度值進行統計分析，結果見表11。

表10 加入藥材后真空度值的統計分析

表11 加入不同藥材量后真空度值的統計分析

2.5 實驗結果 以上圖表可知，乙醇體積分數不同與真空度相對應的沸點不同，相同體積分數乙醇沸點隨著真空度升高而減小，不同體積分數乙醇溶液，相同真空度下隨著乙醇體積分數的增加沸點逐漸減小。相同體積分數乙醇相同沸點下真空度實測值較理論計算值小;加入藥材后系統真空度實測值較純溶劑實測值減小，紅花、白芍、梔子粗粉加入后系統真空度相近，統計分析無顯著性差異，說明不同藥材質地對系統真空度的影響無明顯差異。藥材加入量從固液比1∶50增至1∶5時，沸點對應真空度無明顯變化，統計結果無顯著性差異，表明不同藥材加入量對真空度影響無差異。

3 結論與討論

減壓提取需根據藥材性質等選取適宜的動態提取溫度，溶劑沸點與真空度存在一定對應關系，通過調節放氣閥控制系統真空度可以獲得相應溫度。圖1不同體積分數乙醇沸點、真空度關系圖，可直接讀取對應體積分數下乙醇的沸點和真空度而進行試驗。

實驗室用水泵真空表大多為相對真空表，測得真空度為相對真空度，讀數為負值，表示被測對象的壓力與測量地點大氣壓的差值。由于各地海拔不同，大氣壓也不同，測得的真空度也有差異。試驗中真空度理論值將外界大氣壓看做一個標準大氣壓來計算的，而測量地區平均海拔為500 m，大氣壓低于標準大氣壓，因而實測出的真空度較理論值低。

試驗過程中，加入不同質地藥材、不同藥材量后，引起了真空度實測值較純溶劑實測值減小，加入藥材后45℃～65℃范圍內對60%乙醇真空度實測值幾乎沒有影響，70、75℃真空度實測值有變化，變化幅度約在0.003～0.007 MPa之間，其對真空度-沸點對應關系、設備安全性不會產生影響，對中藥減壓提取工藝參數的篩選也不會發生影響。至于加入藥材后真空度變小的具體原因有待于進一步研究。

［1］陳曉東.中藥減壓提取法原理及突破點［J］.機電信息，2008(23):31-34.

［2］陳曉東.用于中藥提取的減壓提取裝置［J］.機電信息，2005(16):55-57.

［3］陳曉東.低溫提取與節能濃縮相結合的節能型中藥低溫減壓提取濃縮裝置［J］.機電信息，2012(14):46-49.

［4］陳曉東.減壓提取是解決中藥前處理所存共性問題的有效途徑［J］.機電信息，2011(32):31-36.

［5］震 寅.用于中藥提取的減壓提取裝置獲日本發明專利授權［J］.機電信息，2011(23):55-55.

［6］韓 麗，韋 娟，周子渝，等.梔子減壓提取工藝實驗研究［J］.中成藥，2011，33(1):160-162.

［7］馮 進，曾曉雄，李春陽.藍莓葉多酚減壓提取工藝優化［J］.食品工業科技，2012，33(16):315-318.

［8］徐連明，徐桂紅，王振中，等.金銀花減壓提取工藝研究［J］.中國實驗方劑學雜志，2011，17(5):31-33.

［9］劉 濤，李 娟，徐玉玲，等.紅花減壓提取工藝優選［J］.中國實驗方劑學雜志，2012，18(12):54-56.

［10］傅獻彩，沈文霞，姚天揚，等.物理化學 ［M］.北京:高等教育出版社，2004:277-279.

［11］陳曉東.中藥減壓提取下溶液沸點與真空度的對應關系［J］.機電信息，2010(5):17-20.