黃連素超聲提取與索氏提取工藝的對比研究

張靜玉(營口理工學院化工系， 遼寧 營口 115014)

0 引言

黃連素是(也稱小檗堿)，屬于生物堿，是中草藥黃連的主要有效成分，其含量可達4%～10%。具有清熱燥濕、瀉火解毒，抗菌消炎等藥理作用，臨床上用于治療濕熱、消化道感染等疾病。除了黃連中含有黃連素以外，黃柏、白屈菜、伏牛花、三顆針等中草藥中也含有黃連素，其中以黃連和黃柏中含量最高。一般采用索氏抽提法，但用時長、其他成分會溶出，因而雜質含量高，提取后需經純化處理。為了能提高效率，縮短時間，提高提取率，我們利用超聲波產生的強烈振動、空化、攪拌等作用對黃連素提取工藝進行了初步的實驗研究。

1 提取工藝

1.1 索式提取原理

索氏提取原理就是利用溶劑回流及虹吸原理,使固體物質連續不斷地被純溶劑萃取。即提取液蒸出、冷凝回流至索氏提取筒內、浸出黃連素、溶液高度達到虹吸管高度后流出進入燒瓶，連續提取后富集于燒瓶中，濃度高，提取液用量少。索氏提取的優點是:固態樣品多次與新鮮溶劑重復接觸,提高了分析物的浸取速率；無須過濾。但是索氏提取法萃取時間長,一般需要20h左右才能提取完全,并且需要較大量的溶劑,萃取后還需要進一步的濃縮。

1.2 超聲提取原理

當超聲波振動時能產生并傳遞強大的能量，引起黃連以大的速度和加速度進入振動狀態，使黃連結構發生變化，使黃連素成分進入溶劑中。同時在液體中還會產生空化作用，即在有相當大的破壞力的作用下，液體內形成空化泡的現象。

張來新研究表明乙醇提取的方法無論從時間、產品、提取率、經濟性方面都優于硫酸法、石灰水法，因此本文的兩種提取方法均采取乙醇作為溶劑。

2 實驗試劑及儀器

市售黃連、95%乙醇、蒸餾水、1%醋酸、濃鹽酸、索氏萃取器、超聲提取器、KQ- 500DE 型超聲清洗儀(40Hz)、普通減壓抽濾裝置、普通水浴蒸餾裝置、磁力攪拌電加熱套。

3 實驗步驟

3.1 萃取

(1)索氏提取法 稱取一定量的中藥黃連裝入濾紙筒中,要注意黃連不能掉出濾紙套筒，以免堵塞虹吸管；紙套上面折成凹形，以保證回流液均勻浸潤被萃取物，輕輕壓實, 放入索氏提取器中, 濾紙頂端不得超過虹吸管上部。另外在圓底燒瓶中加95%乙醇, 放入兩粒沸石,加入少量乙醇到提取管中，潤濕黃連，用電熱套加熱至沸騰,連續提取一定時間。

(2)超聲提取法 稱重一定量的黃連裝入燒杯中，放入100ml的95%乙醇，將燒杯口用銀箔紙包裹好，放入超聲提取器水槽中，打開超聲提取器，超聲一定時間。郭孝武用超聲方法提取黃連素，結果表明超聲可大大地縮短提取時間，提高原料的利用率。黃連素屬于生物堿，生物堿是一類來源于植物的堿性含氮有機物，是中草藥中重要的有效成分之一。Yuegang Zuo 等提取藥物配方中的煙堿, 發現用超聲提取法提取不到20min 就可獲得常規冷浸法24h的提取效率, 并且溶劑用量只有常規方法的1/6。

3.2 過濾

停止加熱和超聲后，用減壓抽濾裝置對溶劑進行抽濾，除去固體黃連和渣滓，得到萃取后的純凈的提取液。

3.3 蒸餾

將提取液倒入蒸餾瓶中, 加入兩顆沸石粒，防止爆沸，采用普通蒸餾方法蒸除乙醇。當蒸餾瓶中濃縮液體積達10ml左右時, 立即停止蒸餾。

3.4 黃連素鹽酸鹽粗產品的制取

濃縮液里加入1%的醋酸30ml，加熱溶解后趁熱抽濾去掉固體雜質，在濾液中滴加濃鹽酸，至溶液渾濁為止。

用冷水冷卻上述溶液，降至室溫下以后即有黃色針狀的黃連素鹽酸鹽析出，抽濾，所得結晶用冷水洗滌兩次，可得黃連素鹽酸鹽的粗產品。

3.5 稱重計算產率

用JY2002型電子天平稱重，計算產率。

4 結果與討論

4.1 索氏提取法溶劑用量對提取率的影響

索氏提取方法分別取五份10g黃連素，分別加入40ml、60ml、80ml、100ml、150ml乙醇索氏抽提三小時。溶劑用量是影響提取率高低的重要因素之一，一般而言，溶劑的用量越大，提取率越高。圖4.1給出了用不同量的溶劑進行提取時黃連素的提取率。結果表明，隨著溶劑用量的增加，黃連素的提取率不斷增加，但當溶劑用量從100ml到150ml時，曲線漸趨平緩。從提取效率和溶劑消耗兩方面來看每10g樣品使用100ml溶劑比較合理。

圖4.1 溶劑體積與萃取率關系提取3h 乙醇萃取

4.2 索氏提取法時間對提取率的影響

索氏提取方法分別取五份10g黃連素，分別索氏提取0.5h、1h、2h、3h、5h。圖4.2給出了提取時間不同時黃連素的提取率。結果表明，隨著提取時間增加，黃連素的提取率不斷增加，但當提取時間從3h到5h時，曲線漸趨平緩。從提取效率和能量消耗兩方面來看每10g樣品使用索氏提取3h比較合理。

圖4.2 提取時間與提取率關系100ml 乙醇萃取

4.3 超聲提取

超聲提取方法分別取五份10g黃連素，分別索氏提取10min、30min、60min、90min、120min。圖4.3 給出了提取時間不同時黃連素的提取率。結果表明，前60min,黃連素提取率隨時間成比例地增加,進一步延長時間,提取率增加緩慢，但當提取時間從60min到120min時，曲線漸趨平緩。從提取效率和能量消耗兩方面來看每10g樣品使用超聲提取60min比較合理。為了便于比較，表4.3也給出了總提取時間一定時,多次提取對黃連素提取結果的影響。表中結果表明總時間為60min,若分三次提取,每次提取20min,則黃連素的提取率最高,其值為7.18%;若分兩次提取,每次提取30min，提取率較低,若提取一次時間為1h，則提取率最低。由此可知，超聲時間一定，提取次數越多，提取率越高。研究表明超聲波可以促進植物材料的溶脹和水合過程,引起細胞壁中孔結構的放大,從而有利于改善擴散過程,促進傳質，這也是超聲提取率較高的原因。

圖4.3 超聲時間與提取率關系100ml 乙醇萃取

提取其他條件不變，將超聲1h分幾次進行，通過超聲條件分析，超聲提取的最佳條件為100ml乙醇，每次超聲20min，共超聲3次。

表4.3 超聲1h，超聲次數不同，提取率對比分析

通過索氏與超聲實驗，索氏的最佳提取條件為溶劑100ml乙醇，抽提3h。超聲的最佳提取條件為溶劑100ml乙醇，超聲1h，分3次進行，每次20min。

4.4 索氏提取與超聲提取的對比分析

選取上述索氏提取與超聲提取的最佳實驗條件，分別稱10g黃連作兩種方法的對比分析。

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

實驗結果表明，超聲的方法與傳統的索氏提取的方法提取效率要高9.6%，并且方法的重復性較好，方法較索氏提取的方法更簡單，便于操作。

超聲波目前不僅是分析化學研究中一種強有力的工具,而且在有機和無機化合物的固相提取、漿料分散、溶液均化、霧化研究、容器洗滌和衍生化研究等方面取得了重要的應用。超聲萃取法己成為一種從各種固體樣品中提取物質的一種十分有效的萃取方法。超聲過程簡單、便于掌握學習，但是對于一種樣品的提取超聲前的預處理、超聲時間、頻率都需要與傳統的方法做好對比分析工作。黃連中黃連素的提取，超聲提取的效果優于傳統的索氏提取方法。

[1]陳倩倩，王瑞瑞，等.黃連中生物堿提取工藝的研究進展[J].食品科技，49-51.

[2]胡之德，范必威.分離科學與技術概論[M].成都：四川科學技術出版社，1996,231-311.

[3]張來新，楊瓊，等.黃連中提取黃連素[J].貴州化工，28(2)30-31.

[4]郭孝武，等.超聲提取黃連素的實驗研究[J].聲學技術,2002,25(6),184-185.