正交实验法优化黄连中小檗碱盐析提取工艺

王道武，庞 雪，肖 文，王 超，张 龙

(长春工业大学化学工程学院，吉林 长春 130012)

黄连(CoptischinensisFranch)为多年生草本毛茛科植物黄连、三角叶黄连、云连的干燥根茎[1]。黄连苦、寒，归心、脾、胃、肝、胆、大肠经，具有清热燥湿、泻火解毒的功效，临床上长期用于解热镇痛、抗肠道细菌感染等。黄连的有效成分主要为小檗碱(Berberine)，含量达10%左右，以盐酸盐形式存在[2]。小檗碱具有抗菌、抗病毒、抗心律失常、改善充血性心力衰竭、扩张冠状动脉、降血糖、降血脂、抗血小板凝集、利胆、抗肿瘤等药理作用，广泛用于心律失常、心力衰竭、糖尿病、高脂血症、高血压、血栓形成、慢性胆囊炎、神经衰弱、癌症等的治疗[3～6]。因此，提取黄连小檗碱对于临床研究和治疗有着重要的意义。

目前小檗碱的提取方法有超声法[7]、超声和碱浸提联用法[8]、石灰水法[9]、酶浸提法[10]、微波和索氏提取联用法[11]、液膜法等[12～14]，上述方法各有优缺点，但小檗碱的提取率和纯度普遍不高且后处理繁琐。考虑到小檗碱的硫酸盐溶解度大(1∶30)而盐酸盐溶解度小(1∶500)，采用盐析法首先将小檗碱转变为硫酸盐溶于酸，然后加盐酸再转化为盐酸盐而析出，不仅实验材料便宜、工艺简单，而且能耗低、易于实现工业化[15，16]。作者在此就盐析法提取黄连中小檗碱的相关影响因素进行了正交实验，优化了盐析法提取小檗碱的工艺，拟为其工业化应用打下基础。

1 实验

1.1 原料和仪器

黄连，河北康派中药材有限公司。

微型植物试样粉碎机，河北省黄骅市振兴机电仪器厂；UV754N型紫外分光光度计，上海精密科学仪器有限公司；Agilent 1100型高效液相色谱仪，美国。

1.2 方法

取一定粒度的黄连粉末用一定浓度的硫酸浸泡一定时间，过滤后用石灰乳调节滤液pH值，静置沉降一定时间，脱脂棉过滤后，用浓盐酸调节滤液pH值，加入适量的氯化钠静置一定时间，抽滤，所得固体干燥至恒重。

基于单因素实验结果，确定加石灰乳调节pH值后静置时间为0.5 h、加入NaCl后静置时间为5 h，用紫外分光光度计测定小檗碱含量，以小檗碱产率为指标，选择浸泡时间、黄连粒度、硫酸浓度、固液比、石灰乳调pH值、HCl调pH值、NaCl用量为考察因素，进行7因素3水平的正交实验，其因素与水平如表1所示。

表1 L18(37) 正交实验因素和水平

1.3 分析与检测

紫外分光光度计检测波长为270 nm和348 nm，以水为参比。

高效液相色谱条件：色谱柱 Agilent Eclipse XDB-C184.6 mm×150 mm，5 μm；柱温 30℃；进样量 5 μL；流动相为0.3%三氟乙酸-乙腈(75∶25，体积比)；流速1 mL·min-1。

2 结果与讨论

2.1 正交实验结果与分析(表2)

表2 L18(37)正交实验结果与分析

由表2可知，按单因素对小檗碱产率的影响直观分析，最优的提取工艺条件为A1B1C2D3E3F1G3，即浸泡时间24 h、黄连粒度0.355～0.5 mm、硫酸浓度0.40%、固液比1∶16、石灰乳调pH值14、HCl调pH值3、NaCl用量25%，此时的小檗碱产率为8.4%。

2.2 正交实验方差分析(表3)

由表3可知，各因素对小檗碱产率影响大小依次为：固液比>硫酸浓度>浸泡时间>黄连粒度>NaCl用量>石灰乳调pH值>HCl调pH值，其中固液比、硫酸浓度为显著因子，取固液比1∶16、硫酸浓度0.40%；浸泡时间、黄连粒度、NaCl用量为次显著因子，取浸泡时间为24 h、黄连粒度为0.355～0.5 mm、NaCl用量为25%；石灰乳调pH值、HCl调pH值为不显著因子，从降低成本考虑，取石灰乳调pH值为12、HCl调pH值为5。由此确定最佳工艺条件为：浸泡时间24 h、黄连粒度0.355～0.5 mm、硫酸浓度0.40%、固液比1∶16、石灰乳调pH值12、HCl调pH值5、NaCl用量25%。在此优化提取工艺下，小檗碱产率为8.4%，与优化前相比提高2.0%以上。

表3 正交实验方差分析

2.3 HPLC分析

小檗碱标准品的高效液相色谱图如图1所示。

由图1可知，小檗碱标准品在14.5 min左右出峰。

样品高效液相色谱图如图2所示。

图1 小檗碱标准品的高效液相色谱图

图2 样品高效液相色谱图

由图2可知，样品与小檗碱标准品在相同的位置(14.5 min)左右出峰，纯度为72.7%。表明本法提取的小檗碱纯度超过70%，证明优化后小檗碱盐析法纯度也得到提高。

3 结论

通过正交实验确定盐析法提取黄连中小檗碱的最佳工艺条件为： 浸泡时间24 h、黄连粒度0.355～0.5 mm、固液比1∶16、硫酸浓度为0.40%、石灰乳调pH值12、HCl调pH值5、NaCl用量25%。各因素对小檗碱提取效果影响大小依次为：固液比>硫酸浓度>浸泡时间>黄连粒度>NaCl用量>石灰乳调pH值>HCl调pH值。在优化提取工艺下，小檗碱产率为8.4%、纯度为72.7%，与优化前相比均得到提高。

[1] 柯珉珉，张宪德，吴练中，等.岩黄连有效成分的研究[J].植物学报，1982，24(3)：289-291.

[2] 冀春茹.中药化学实验技术与实验[M].郑州：河南科学技术出版社，l986：232.

[3] 张遵鹏.黄连素临床应用概述[J].中国乡村医药，1996，3(3)：27-28.

[4] 刘永连.黄连素的其他作用[J].医学文选，1998，(Z1)：55.

[5] 张洁，王立琴.黄连素治疗糖尿病的研究进展[J].中西医结合心脑血管病杂志，2003，1(3)：160-161.

[6] 张利生.小檗碱临床用途[J].中国药物与临床，2004，4(1)：78.

[7] 郭孝武，张福成，林书玉，等.超声提取对黄连素提出率的影响[J].中国中药杂志，1995，20(11)：673-675.

[8] 郭孝武，王蕊娥，员维俭，等.超声提取与碱性浸泡法对小檗碱成分提出率的影响[J].陕西师范大学学报(自然科学版)，1997，25(1)：47-49.

[9] 尹蓉莉，杨军宣，李化.黄柏中盐酸小檗碱提取实验方法的改进[J].基层中药杂志，2000，14(6)：27-29.

[10] 梁柏林，周民杰.酶法提取小檗碱工艺研究[J].应用化工，2006，35(5)：373-374，378.

[11] 郭锦棠，李雄勇，杨俊红，等.微波-索氏联合工艺提取盐酸小檗碱[J].化工进展，2003，22(12)：1338-1341.

[12] 吕宏凌，王保国.液膜分离技术在生化产品提取中的应用进展[J].化工进展，2004，23(7)：696-700.

[13] 王大杰，郑毅，江红梅，等.用液膜法从黄连中提取黄连素的研究[J].成都大学学报(自然科学版)，2006，25(4)：260-262，266.

[14] 汤洪，刘利军.液膜法从川黄连中提取黄连素的研究[J].宁夏大学学报(自然科学版)，1990，11(1)：260-262，266.

[15] 胡惠明，黄乾明.从黄连叶中提取黄连素[J].四川农业科技，1991，(3)：47.

[16] 肖美凤，姚沅平，何飞，等.正交实验优选黄连中小檗碱的提取工艺[J].怀化医专学报，2004，3(2)：26-28.