表面活性劑輔助提取金毛狗脊總黃酮的工藝研究

韓 偉 蔣一帥 潘佳偉 閆 雨

（華東理工大學藥學院中藥現代化工程中心，上海200237）

0 引言

金毛狗脊（Cibotium Barometz）是蚌殼蕨科植物金毛狗的根莖，是我國的傳統中藥。臨床實驗表明，狗脊有保肝益腎、抗氧化衰老[1]、活血利尿[2]及抑制血小板凝聚[3-4]等多種藥理活性作用，可以用來治療風濕腰痛[5]、骨質疏松[6]和小便異常等癥狀。現代藥理研究表明，狗脊中含有山奈素[7]、山奈酚[8]和金粉蕨素[8-9]等豐富的黃酮類化合物。

中藥提取是藥物有效成分傳遞至提取溶劑的過程。本文采用表面活性劑輔助、去離子水輔助提取金毛狗脊中的總黃酮，考察藥材粒徑、表面活性劑種類及濃度、料液比、提取時間、提取溫度等因素對提取得率的影響。

1 實驗部分

1.1 主要材料

金毛狗脊，產地安徽，上海雷允上藥品有限公司；蘆丁對照品，純度＞98%，中國藥品生物制品檢定所；十二烷基硫酸鈉，化學純，上海凌峰化學試劑有限公司；NaNO2，分析純，上海凌峰化學試劑有限公司；Al（NO3）3，分析純，上海凌峰化學試劑有限公司；NaOH，分析純，上海凌峰化學試劑有限公司。

1.2 主要設備

JA31002型電子天平，上海天平儀器廠；紫外-可見分光光度計UV1900PC，上海亞研電子科技有限公司；數顯智能恒溫水浴鍋，功率300W，鞏義市英峪儀器廠。

1.3 提取方法

稱取金毛狗脊4.00 g置入三口燒瓶中，按實驗設定的料液比加入去離子水，將水浴提取裝置升溫，到達設定溫度后放入攪拌子，并添加一定濃度的表面活性劑，進行狗脊黃酮的提取。提取完畢后對料液進行抽濾，濾液為狗脊黃酮提取液。

1.4 分析方法

根據《中國藥典》記載的方法[10]，本文以蘆丁標準品為對照，采用NaNO2-Al（NO3）3-NaOH比色法測定溶液中黃酮類物質的含量。選取500 nm作為檢測吸收波長，以蘆丁為對照品建立的標準曲線方程為A=7.791C+0.032 41（相關系數r2=0.999）。

1.5 考察指標

提取效果的考察指標為黃酮得率，提取得率D的計算式如下：

式中D——黃酮提取得率，質量百分比；

C——樣品中黃酮的濃度，mg/m L；

V——溶劑量，m L；

m——金毛狗脊的質量，g；

n——溶液稀釋倍數；

1 000——單位換算，將mg換成g。

2 結果與分析

2.1 狗脊粒徑的考察

將研磨粉碎的狗脊藥材分別過20目、40目、60目篩，考察粒徑對提取效果的影響，結果如圖1所示。

圖1 狗脊粒徑對黃酮提取得率的影響

從圖1可以看出，減小藥材粒徑有利于藥物有效成分的提取。藥材粒徑大小決定其比表面積，減小藥材粒徑會增大藥材與溶劑的相對接觸面積，對有效成分傳質的溶解、內擴散、外擴散都有積極的影響。從提取角度出發，藥材粒徑越小越有利。但是，小顆粒的藥材會使預處理工序成本提高，在連續化提取實驗中，藥材顆粒過小還會堵塞管路，并使提取罐中的壓降加大。因此，這里藥材粒徑選用60目。

2.2 表面活性劑種類的考察

不同種類的表面活性劑，其結構和性質亦不同。圖2為對不同表面活性劑進行考察的實驗結果。

圖 2 表面活性劑種類對黃酮提取得率的影響

從圖2中可以看出，乙醇溶劑實驗組的提取得率要優于其他實驗組。但是，在實際生產過程中，使用乙醇會產生許多問題，如生產危險系數大、成本高。因此，本文改用可以提高黃酮溶解度的表面活性劑進行輔助提取。相比作為空白組的去離子水溶劑，加入司班60、吐溫20、吐溫60表面活性劑的溶劑，其提取得率基本沒有變化，說明這3種表面活性劑對金毛狗脊提取體系的增溶作用不大。SDS和吐溫80增溶作用較好，得率分別提高了23.25%和21.62%。SDS提取得率最優，并且是一種常用于醫藥、食品行業的安全添加劑。在后續實驗中，選擇SDS為表面活性劑。

2.3 表面活性劑濃度的考察

本文考察了5組表面活性劑濃度以及1組空白水溶液組對得率的影響，結果如圖3所示。

圖3 SDS濃度對狗脊黃酮得率的影響

從圖3中可以看出，隨著SDS濃度的提高，得率呈上升趨勢。當濃度達到3 g/L后，得率趨于穩定。這是因為表面活性劑通過形成膠束，以減小溶液的表面張力，促使水溶液滲透進入細胞內部，溶解細胞內的總黃酮，發揮潤濕作用和增溶作用。但是，每種表面活性劑有其臨界膠束濃度（CMC），當表面活性劑濃度達到CMC時，就開始大量形成膠束，此時降低表面張力的能力達到最大。因此，實驗中以3 g/L的SDS濃度為宜。

2.4 提取時間的考察

提取時間對得率的影響如圖4所示。

圖4 提取時間對狗脊黃酮得率的影響

從圖4中可以看出，得率隨提取時間的延長而增加，但整體變化率不大。當提取時間達到90m in后，得率基本保持穩定，為3.140%左右。表明在90m in內基本完成了狗脊藥材黃酮的質量傳遞，90m in后黃酮含量和溶液主體黃酮含量基本相同，傳質推動力已變得很小，高溫下提取時間過長還會導致黃酮的分解。為保證提取效率同時節省能源，時間控制在90～100m in為宜。

2.5 料液比的考察

提取過程的傳質推動力是藥材中的溶質和溶液主體中溶質的濃度差。實驗中通過改變料液比，即狗脊顆粒質量與溶劑用量的比例來改變提取過程的推動力，分別選取1:15、1:20、1:25、1:30、1:35、1:40和1:45（g/m L）7組不同料液比實驗組考察，結果如圖5所示。

圖5 料液比對狗脊黃酮得率的影響

從圖5中可以發現，隨著料液比增大，得率總體呈上升趨勢。當藥材用量一定時，如果溶劑用量增大，則溶液中的黃酮濃度降低，固液兩相間濃度差增大，傳質推動力增加，有利于外擴散。當料液比達到1:25（g/m L）后，溶劑用量繼續增大，水浴裝置熱負荷增加，溶質分子擴散速率基本保持穩定，外擴散作用影響將減小，提取得率的提高變得不再顯著。這里選取料液比為1:25（g/m L）。

2.6 加熱溫度的考察

隨著提取溫度的提高，分子擴散運動速率加快，提升溫度有利于提高總黃酮的得率。但是，過高的溫度可能導致藥物成分受熱變性，對提取過程造成不利的影響。圖6為不同提取溫度下的實驗結果。

圖6 提取溫度對狗脊總黃酮得率的影響

從圖6中可以看出，隨著提取溫度的增加，得率不斷增大，并且在75～80℃之間，得率上升速度較快。當加熱溫度達到80℃后，得率基本保持在3.25%，甚至還略有下降。這說明部分黃酮在亞沸溫度下可能發生了分解。同時，過高的溫度還會增加能源的消耗。對連續化提取實驗而言，高溫對循環提取裝置及分離裝置也不利，需要在這些操作單元對料液進行局部冷卻。因此提取溫度選取為80℃。

2.7 最佳工藝條件的驗證

綜合單因素實驗，得到最優工藝參數為：狗脊粒徑為60目、表面活性劑選取SDS、濃度3 g/L、料液比1:25、提取時間90m in、提取溫度80℃。在此條件下進行3次平行實驗，并與50%乙醇為溶劑的醇提進行對比，結果如表1所示。

平行結果顯示，在優化的工藝條件下，提取得率為3.281%，略低于傳統的乙醇提取法（得率為3.583%）。而在實際生產過程中，使用乙醇為溶劑會產生許多問題，如生產危險系數大、成本高等。本文選取可以提高黃酮水溶性的表面活性劑進行輔助提取，既能提高生產的安全性，又可以降低生產成本。

3 結語

本文對表面活性劑輔助提取過程的工藝參數（藥材的粒徑、表面活性劑種類和濃度、料液比、提取時間、提取溫度等）進行了考察，得到了優化的工藝條件：狗脊粒徑取60目、選用SDS為表面活性劑、濃度3 g/L、料液比1:25、提取時間90min、提取溫度80℃，總黃酮的平均提取得率為3.281%。與乙醇提取法相比，其可大大降低危險系數和生產成本。

表1 實驗重復性驗證結果

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［3］楊慧潔，吳琦，楊世海.金毛狗脊化學成分與藥理活性研究進展［J］.中國實驗方劑學雜志，2010，16（15）

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