蘆丁在水溶液中的降解動力學研究△

霍紅娜，王萌，孫立麗，張慧杰，任曉亮*，鄧雁如，戚愛棣

(1.天津中醫藥大學 中藥學院，天津 300193；2.天津中醫藥大學 中醫藥研究院，天津 300193)

·基礎研究·

蘆丁在水溶液中的降解動力學研究△

霍紅娜1，王萌2，孫立麗1，張慧杰1，任曉亮1*，鄧雁如1，戚愛棣1

(1.天津中醫藥大學 中藥學院，天津300193；2.天津中醫藥大學 中醫藥研究院，天津300193)

目的：研究蘆丁水溶液在不同的pH、溫度、離子強度、初始濃度條件下降解反應的動力學特征。方法：采用高效液相色譜法考察不同條件下蘆丁含量隨時間的變化，利用化學反應動力學的方法計算蘆丁在不同環境下的降解反應動力學參數，預測其半衰期(t1/2)和活化能。結果：蘆丁在不同環境條件下的降解反應均遵循一級動力學規律，在pH=3環境中最為穩定，強酸堿性條件下較容易降解，pH=9時的室溫條件下半衰期為57.75h，活化能為39.3kJ·mol-1，隨著離子強度的增加降解速率也隨之加快，但初始濃度對其降解影響不大。結論：蘆丁在酸性水溶液中較為穩定，隨著pH的增大降解速率逐漸加快，呈現pH和溫度依賴型，提示蘆丁的使用和保存適宜在低溫偏酸性條件下，避免堿性環境和高溫條件。

蘆丁；水溶液；降解動力學

蘆丁(Rutin)，又名蕓香苷、維生素P、紫槲皮苷，是槲皮素(Quercentin)的3-O-蕓香糖苷，屬于黃酮醇類。主要存在于豆科植物槐SophorajaponicaL.的花蕾(槐米)、果實(槐角)，蕓香科植物蕓香RutagraveolenslensL.全草，金絲桃科植物紅旱蓮HypericumascyronL.全草及蓼科植物蕎麥FagopyrumesculentumMoench的籽苗中。研究表明，蘆丁具有抗氧自由基活性[1]、抗脂質過氧化[2]、血管保護[3]、抗菌[4]、神經保護[5]、提高免疫力[6]、抗腫瘤[7]、降糖[8]、促進泌乳[9]、腎保護[10]等多種活性，臨床上廣泛用于防止腦出血、高血壓等心腦血管疾病。由于蘆丁為黃酮苷類化合物，其在水溶液中苷鍵可能發生水解，酚羥基可能被氧化而降解。本實驗依照ICH指導原則，采用化學反應動力學方法研究了蘆丁水溶液在不同pH、溫度、離子強度及初始濃度等條件下的降解規律，以期為含有蘆丁的藥物的合理應用提供參考依據。

1 儀器和試劑

1.1試劑和藥品

蘆丁對照品(中國食品藥品檢定研究院，批號：100080-200707)；甲醇(色譜純，SPECTRO，美國TEDIA)；純水(由Milli-Q純水器制備)；甲酸(色譜純，美國TEDIA)；NaOH(分析純，天津市北方天醫化學試劑廠)；HCl(分析純，天津化學試劑一廠)。

1.2儀器

Waters高效液相色譜系統(600EHPLCpump，2487DualλAbsorbanceDetecter，Empower色譜工作站)；AX205分析天平(瑞士METTLERTOLEDO公司)；XW-80A微型旋渦混合儀(上海滬西分析儀器廠)；恒溫水浴(天津市泰斯特儀器有限公司)。

2 降解規律的研究

2.1HPLC色譜條件

色譜柱：Agilent C18(150mm×4.6mm，5μm)；流動相：0.1%甲酸-甲醇(58∶42，V/V)；流速：1.0mL·min-1；檢測波長：283nm；溫度：25℃。在該色譜條件下，蘆丁可在10min內完成檢測(保留時間8.2min)，降解產物不會干擾測定。配制系列濃度為0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0μg·mL-1的蘆丁對照品溶液，按上述色譜條件測定，以峰面積(Y)為縱坐標，濃度(X，μg·mL-1)為橫坐標進行線性回歸，得回歸方程：Y=1.1292×104X-2012(r=0.9996)，結果表明峰面積在蘆丁質量濃度0.2～10.0μg·mL-1線性關系良好。取質量濃度為2.0μg·mL-1的對照品溶液，重復進樣6次，測得蘆丁峰面積的RSD=0.8%，結果表明此法精密度良好。

2.2對照品溶液的制備

精密稱取蘆丁對照品6.3mg，置于10mL棕色量瓶中，用甲醇定容至刻度，搖勻，配制得到濃度為0.63mg·mL-1的蘆丁儲備液。

精密吸取上述蘆丁儲備液200μL，置于10mL棕色量瓶中，用甲醇定容至刻度，搖勻，配制得到濃度為12.6μg·mL-1的蘆丁對照品溶液。

2.3蘆丁穩定性研究

2.3.1pH值對穩定性的影響 為了考察pH值對蘆丁穩定性的影響，采用HPLC測定了一段時間內蘆丁在不同pH值水溶液中的含量變化，得到不同pH值下蘆丁的降解動力學曲線并計算降解速率常數k。

2.3.1.1樣品溶液的制備pH2～6水溶液：分別向100mL純水中加入適量HCl，由精密pH計測定pH值，配制成pH2～6水溶液。

pH7水溶液：為純水，由精密pH計測定pH值為7。

pH8～11水溶液：分別向100mL純水中加入適量NaOH，由精密pH計測定pH值，配制成pH8～11水溶液。

精密吸取蘆丁儲備液(0.63mg·mL-1)200μL于10mL棕色量瓶中，用事先配制好的不同pH值的水溶液定容至刻度，搖勻即得，該樣品溶液中蘆丁的起始濃度為12.6μg·mL-1。

2.3.1.2樣品的測定與結果 為了排除光照和溫度的影響，所有蘆丁樣品均保存在棕色容量瓶中。經實驗測定，蘆丁在不同pH水溶液中的降解速率相差較大，當溶液pH在2～10時，樣品室溫放置，蘆丁降解速度較為緩慢，因此將上述的樣品放入80℃水浴中，每隔一定時間，精密吸取樣品溶液10μL注入高效液相色譜儀，測定蘆丁峰面積，計算樣品中蘆丁的含量。見圖1。

圖1 蘆丁液相色譜圖

在蘆丁質量濃度(12.6μg·mL-1)和溫度恒定的條件下，以ln(Ct/C0)為縱坐標，水解時間為橫坐標作圖，得到在不同pH值條件下蘆丁的降解動力學曲線，見圖2。通過線性回歸運算，得到在不同pH值條件下蘆丁的降解速率常數及其他動力學參數，結果見表1。可以看出，所有實驗條件下的一級反應動力學曲線的相關系數r<0.960，證明蘆丁在不同pH值水溶液中的降解過程符合一級動力學。

圖2 不同pH值下蘆丁的降解動力學曲線

pHk/min-1rt1/2/h20.00100.96211.5530.00010.986115.540.00060.96019.2550.00170.9626.7960.00180.9856.4270.00310.9903.7380.00740.9671.5690.00610.9871.89100.01890.9900.13

為了更直觀地表示pH對蘆丁在水溶液中降解速率的影響，以ln(k)為縱坐標，pH值為橫坐標作圖，得到pH值與蘆丁降解速率的關系圖(見圖3)。可知蘆丁在酸性條件下(pH=3)比較穩定，在堿性條件下，特別是強堿條件下易降解。推測出水解反應可能是氫氧根離子催化下的反應。在pH 3～10下，隨著pH的增大，降解速率加快，表明堿性溶液中的降解反應可能是氫氧根離子的催化作用；且在pH 2～3下，降解速率隨pH的增加而降低，表明在酸性溶液中，蘆丁也會發生降解反應，可能是氫離子的催化作用，但是反應強度明顯弱于堿性條件下。

圖3 80 ℃下蘆丁在不同pH值下降解速率常數比較

2.3.2 溫度對穩定性的影響

2.3.2.1 樣品溶液的制備 pH 10水溶液的配制：同2.3.1.1項下的方法。

精密吸取蘆丁儲備液(0.63 mg·mL-1)200 μL于10 mL棕色量瓶中，用pH 10水溶液定容至刻度，搖勻即得，該樣品溶液中蘆丁的起始濃度為12.6 μg·mL-1。

2.3.2.2 樣品的測定與結果 將配制好的樣品溶液分別放置于70、80、90 ℃的恒溫水浴中，每隔一定時間，精密吸取樣品溶液20 μL注入高效液相色譜儀，測定蘆丁峰面積，計算樣品中蘆丁的含量。

以ln(k)為縱坐標，1/T為橫坐標作圖，得到溫度對蘆丁降解速率的影響，如圖4所示，通過阿侖尼烏斯方程可計算降解反應的活化能為39.3 kJ·mol-1。

圖4 不同溫度下蘆丁的降解速率常數圖

2.3.3 離子強度對穩定性的影響

2.3.3.1 樣品溶液的制備 pH 10水溶液的配制：同2.3.1.1項下的方法。

精密吸取蘆丁儲備液(0.63 mg·mL-1)200 μL于10 mL棕色量瓶中，用pH 10水溶液定容至刻度，搖勻得樣品1；精密吸取蘆丁儲備液(0.63 mg·mL-1)200 μL于10 mL棕色量瓶中，加入含有0.5 mol·L-1NaCl的 pH 10水溶液定容至刻度，搖勻得樣品2。

2.3.3.2 樣品的測定與結果 將蘆丁樣品保存在棕色容量瓶中，室溫放置。每隔一定時間，分別精密吸取上述各樣品溶液20 μL注入高效液相色譜儀，測定蘆丁峰面積，計算樣品中蘆丁的含量。

結果表明，蘆丁在pH 10水溶液和加入0.5 mol·L-1NaCl的水溶液中的降解速率分別為0.009 7、0.024 7 h-1，可以證明Na+、Cl-對蘆丁的水解反應有一定的影響，離子的存在可使蘆丁的降解速率增加155%，降解反應變快。

2.3.4 初始濃度對穩定性的影響

2.3.4.1 樣品溶液的制備 pH 10水溶液的配制：同2.3.1.1項下的方法。

精密吸取蘆丁儲備液(0.63 mg·mL-1)100、200、400 μL分別置于10 mL棕色量瓶中，用pH 10水溶液定容至刻度，搖勻即得，各樣品溶液中蘆丁的起始濃度為對照品濃度的6.3、12.6、25.2 μg·mL-1。

2.3.4.2 樣品的測定與結果 將蘆丁樣品保存在棕色容量瓶中，室溫放置。每隔一定時間，精密吸取樣品溶液20 μL注入高效液相色譜儀，測定蘆丁峰面積，計算樣品中蘆丁的含量。

對降解結果加以分析，以降解速率常數對3個濃度的樣品濃度進行作圖，結果見圖5。由圖5可知，蘆丁的起始濃度不同，但反應速率略微增大，反應物初始濃度對反應速率的影響并不明顯。

圖5 初始濃度對蘆丁降解速率的影響

3 結論

研究表明蘆丁在多種物理、化學環境中均不穩定，且在各條件下的水解作用均遵循(偽)一級動力學過程。其降解過程呈現出明顯的pH及溫度依賴性，且初始濃度對降解速率的影響不明顯。

隨著Na+及Cl-的引入，蘆丁在堿性條件下的降解反應速率加快，通常認為，離子強度的變化對非電解質的反應影響較小，而本實驗的結果可能是因為豐富離子存在可促進OH-進攻蘆丁，而促使其

氧化降解所致。

蘆丁的降解速率是pH依賴型的。在強酸及堿性環境中均不穩定，在pH=3水溶液環境中，蘆丁的穩定性最強，隨著溶液堿性的增加，降解反應的速度也明顯加快，推測在酸性條件下可發生苷鍵的水解，而在堿性條件下發生氧化及水解反應。實驗結果還表明，隨著溫度升高，蘆丁降解反應速度加快，利用阿倫尼烏斯方程計算其在pH=10的條件下反應活化能為39.3 kJ·mol-1，說明蘆丁在堿性條件下易降解，該反應可在室溫下發生。

因此，蘆丁及含有蘆丁的相關藥物應該在低溫條件下保藏，在開發、生產及使用含有蘆丁的藥物時應使用弱酸性的條件，并控制溶劑中存在的離子濃度，避免蘆丁的降解。

[1] 王勝利，孫金香，席改卿，等.槐花中蘆丁超聲輔助提取工藝優化及抗氧化活性研究[J].食品工業科技，2012，33(18)：306-308,381.

[2] 段煜，杜宗良，吳大誠.蘆丁脂肪酸酯對Fe2+誘導的卵磷脂氧化的抑制作用[J].天然產物研究與開發，2009，21(4)：586-588.

[3] 黃金珠.蘆丁對大鼠腸缺血再灌注損傷的保護作用[J].中國現代藥物應用，2012，6(16)：131-132.

[4] 楊丹，郝再彬，胡淑田，等.光照對蘆丁穩定性及抑菌活性的影響[J].應用與環境生物學報，2011，17(2)：223-226.

[5] 何國榮，成銀霞，穆鑫，等.木犀草素聯合蘆丁抗6-羥多巴胺誘導的帕金森病大鼠震顫及神經保護作用[J].中國藥理學通報，2012，28(5)：626-632.

[6] 汶希，潘華山，馮毅翀，等.蘆丁對耐力訓練大鼠免疫和抗氧化功能的影響[J].河北北方學院學報(自然科學版)，2011，27(5)：67-70，74.

[7] 占平，彭新生，徐秀梅，等.丹皮酚和蘆丁的聯合抗癌研究[J].中華中醫藥學刊，2010，28(8)：1710-1712.

[8] 王明華，陳松瑞，郭思楠，等.蘆丁對大鼠體內外葡萄糖苷酶活性的影響[J].中國煤炭工業醫學雜志，2009，12(8)：1276-1277.

[9] 郭旭東，刁其玉，王月影，等.蘆丁促進大鼠泌乳性能的研究[J].動物營養學報，2010，22(6)：1775-1782.

[10] 王素琴，湯玲君，王艷.蘆丁對糖尿病腎病大鼠的保護作用及其機制探討[J].醫學研究雜志，2012，41(10)：144-148.

Studies on Degradation Kinetics of Rutin in Aqueous Solution

HUO Hongna1，WANG Meng2，SUN Lili1，ZHANG Huijie1，REN Xiaoliang1*，DENG Yanru1，QI Aidi1

(1.College of Traditional Chinese Medicine，Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China;2.Institute of Traditional Chinese Medicine，Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China)

Objective：To investigate the degradation kinetic characteristics of rutin in aqueous solution under different pH and temperatures.Methods：The concentration change of rutin in aqueous solution was determined by HPLC under different pH and temperatures.Base on the chemical reaction kinetic，the parameters of degradation kinetics were calculated under different conditions.The activation energy and half-life were evaluated.Results：The results indicated that thermal degradation kinetic model of rutin in aqueous solution follows first-order degradation kinetic process.The half-life period(t0.5)was 57.75 h under pH 9 in aqueous solution，and the energy of activation(Ea)was 39.3 kJ·mol-1.Conclusion：Rutin was more stable in acidic aqueous solution and low temperature condition.The degradation of rutin can be observed in strong alkali conditions.

Rutin；aqueous solution；degradation kinetics

國家自然科學基金面上基金(81473543)

] 任曉亮，副教授，研究方向：藥物分析；Tel：(022)59596221，E-mail：xiaoliang_ren@sina.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2017.1.013

2016-05-09)

*[