微波法从黄连中提取黄连素的工艺研究

黄学仁，李超柱，陈艳辉，易义群

钦州学院，钦州535000

黄连是一种著名的中药，《神农本草经》列之为上品，性寒，味苦，具有清热燥湿，泻火解毒之功效。其中以黄连素(小檗碱)的含量最多，也是最有效的成分之一，其对心血管系统、神经系统和消化系统具有良好的治疗和保健作用，是一种常用的中草药［1］。近几年来又发现了一些新的用途，如治疗原发性高血压、心律失常、高血脂症、消化性溃疡、Ⅱ型糖尿病等，可以说是老药新用［2，3］。此外，现代药理学研究证实黄连素具有显著的抗心力衰竭、抗心律失常、降低胆固醇、抗制血管平滑肌增殖、改善胰岛素抵抗、抗血小板、抗炎等作用，因而在心血管系统和神经系统疾病方面将可能有广泛、重要的应用前景，日益受到重视［4］。

提取黄连素比较成熟的工艺为硫酸法、石灰水法，但这些方法提取的时间长、代价高、产品纯度低、产率低、溶剂消耗多、易造成环境污染等问题［5］。本研究以水作为提取溶剂，采用微波辐射方法从黄连中提取黄连素，并优化提取工艺条件。

1 仪器与试剂

1．1 原料和试剂

黄连(购于钦州市药店);黄连素对照品、浓盐酸、氯化钠(购于南宁蓝天实验设备有限公司)。

1．2 仪器

NJL07-3型实验专用微波炉(南京杰全微波设备有限公司);T6新世纪紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司);雷磁PHS-3C型PH计(上海精密科学仪器有限公司);万分之一电子分析天平(上海精密科学仪器有限公司);HH-4数显恒温水浴锅(金坛市科析仪器有限公司);SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵(上海豫华仪器有限公司)。

2 实验方法

2．1 黄连素的提取

将黄连放入烘箱中于70℃条件下烘烤使之变脆，用粉碎机将其研磨成粉末状。用万分之一天平准确称取2．0000 g黄连，置于250 mL小烧杯中，加入一定量蒸馏水浸泡一段时间，在一定条件下微波提取黄连素。趁热抽滤，提取液加人20%NaCl溶液，并用稀盐酸调pH至1～2，放入冰箱中冷藏静置过夜，得黄连素粗品。

2．2 黄连素的精制

将黄连素粗品置于烧杯中。加入50倍量蒸馏水煮沸1 min搅拌溶解，趁热抽滤，滤液放冷后加浓HCl调节pH至1～2，放入冰箱中冷藏静置过夜，即析出黄色针状黄连素精品。实验流程如下:

2．3 分光光度法测定黄连素含量

2．3．1 标准曲线的绘制

精密称取黄连素对照品4 mg，用水溶解并移至100 mL容量瓶中定容，得浓度为40μg/mL的储备液，备用。精密吸取黄连素储备液 1．0、1．5、2．0、2．5、3．0、3．5、4．0 mL 于25 mL 容量瓶中并定容，用蒸馏水作空白，在其最大吸收波长λ=345 nm处分别测其吸光度［6］，根据结果用最小二乘法作线性回归，得黄连素浓度X与吸光度Y 的线性回归方程:Y=0．0636X+0．00891(X 为黄连素浓度 μg/mL，Y为吸光度)，r=0．9998。

2．3．2 黄连素的提取率分析

准确量取2．2中提取所得的冷藏前的酸化溶液1 mL于25 mL容量瓶中并定容，用蒸馏水作空白，在λ=345 nm处测其吸光度值，根据所测得的分光度值由线性方程计算求得黄连素提取率。

2．4 黄连素提取工艺的确定

分别考察不同微波功率、原料浸泡时间、料液比(g/mL，下同)、提取次数、微波辐射时间对黄连素提取率的影响。在考察这些因素对提取黄连素的影响时，以345 nm处的吸光度值确定最优条件。移取1 mL黄连素精品于25 mL容量瓶中定容，测定345 nm处的吸光度值。

2．4．1 微波功率

准确称量2．0000 g黄连，置于250 mL小烧杯中，加入200 mL蒸馏水，浸泡24 h。分别在300、400、500、600 w的微波功率下微波提取3 min。趁热抽滤，加人20%NaCl溶液，并用稀盐酸调 pH至1～2，放入冰箱中冷藏静置过夜，即析出黄色针状黄连素精品。

2．4．2 原料浸泡时间

准确称量2．0000 g黄连，置于250 mL小烧杯中，加入200mL 蒸馏水，分别浸泡8 h、16 h、24 h、32 h，在500 w的微波功率下微波提取3 min。趁热抽滤，加人20%NaCl溶液，并用稀盐酸调pH至1～2，放入冰箱中冷藏静置过夜，即析出黄色针状黄连素精品。

2．4．3 料液比

准确称量2．0000 g黄连，置于250 mL小烧杯中，分别加入160、200、240、280 mL 的蒸馏水，浸泡24 h。在500 w的微波功率下微波提取3 min。趁热抽滤，加人20%NaCl溶液，并用稀盐酸调 pH至1～2，放入冰箱中冷藏静置过夜，即析出黄色针状黄连素精品。

2．4．4 提取次数

准确称量2．0000 g黄连，置于250 mL小烧杯中，加入200 mL蒸馏水，浸泡24 h。在500 w的微波功率下微波分别提取1次、2次、3次、4次，每次提取3 min。趁热抽滤，加人20%NaCl溶液，并用稀盐酸调pH至1～2，放入冰箱中冷藏静置过夜，即析出黄色针状黄连素精品。

2．4．5 微波辐射时间

准确称量2．0000 g黄连，置于250 mL小烧杯中，加入200 mL蒸馏水，浸泡24 h。在500 w的微波功率下微波分别提取1、2、3、4 min。趁热抽滤，加人20%NaCl溶液，并用稀盐酸调 pH至1～2，放入冰箱中冷藏静置过夜，即析出黄色针状黄连素精品。

3 结果与讨论

3．1 微波辐射功率对黄连素提取率的影响

结果如图1。

图1 微波辐射功率对提取率的影响Fig.1 The effect of microwave radiation power on the extraction rate

由图1可以看出，随着微波辐射功率的提高，黄连素的的提取率也随之增加。可能是因为微波功率增加，基体中提取剂吸收的微波增多，继而提取温度升高，使黄连素向提取剂扩散的速度变快，因此提取率随之增加。但当功率达到600 w之后，黄连素的提取率略有减少，可能是由于微波功率太高导致提取温度过高，使其中的有效成分被破坏，同时有其他成分出现，会影响黄连素成分含量测定的缘故。因此，微波辐射功率以500 w为宜。

3．2 原料浸泡时间对黄连素提取率的影响

结果如图2。

图2 原料浸泡时间对提取率的影响Fig.2 The effect of soaking time on the extraction rate

由图2可以看出，黄连素的提取率随着浸泡时间的增加而增加，可能是由于水分是极易极化的物质，随着浸泡时间的增加，进入基体中的水分逐渐增加，对微波呈强烈选择性吸收，使细胞壁被破坏，细胞中的黄连素成分被释放出来的缘故。当浸泡时间增加到32 h时，提取率与24 h时相差不大，可能是此时进入基体中的水与溶剂中的水达到平衡，吸收的微波能量也趋于稳定，因此提取率也趋于稳定。从时间和产率的角度综合分析，原料浸泡时间以24 h为宜。

3．3 料液比对黄连素提取率的影响

结果如图3。

图3 料液比对提取率的影响Fig.3 The effectof solid-liquid ratio on the extraction rate

由图3可以看出，黄连素的提取率随着料液比的增加而增加，料液比增加使料液两相的浓度差增大，有利于微波提取。但当料液比为1∶140时，黄连素提取率与1∶120趋于相近，可能是此时黄连素已基本被提取完毕。考虑到随着料液比的增加会使微波的吸收量增加，提取黄连素的能量消耗和过滤的耗时也会随之增加，因此料液比以1∶120为宜。

图4 提取次数对提取率的影响Fig.4 The effect of the number of extraction on the extraction rate

3．4 提取次数对黄连素提取率的影响

结果如图4。

由图4可以看出，黄连素的提取率随着提取次数的增加而增加，当提取次数增加到2以后，提取率却随着提取次数的增加而趋于稳定。综合各方面考虑，提取次数以2次为宜。

3．5 微波辐射时间对黄连素提取率的影响

结果如图5。

图5 微波辐射时间对提取率的影响Fig.5 The effect of microwave irradiation time on the extraction rate

由图5可以看出，当微波辐射时间小于3 min时，黄连素的提取率随着微波辐射时间的增加而增加，可能是因为微波辐射时间增加，基体中的水分吸收的微波也会随着增加，微波能量逐渐积累，对细胞壁的破坏作用也越明显，对黄连素的提取量也越多。当达到3 min时，提取率反而有所下降，可能是当微波辐射时间达到3 min时，提取溶剂达到沸点而沸腾，导致提取出的黄连素被部分分解，结果导致提取率降低。因此，微波辐射时间以3 min为宜。

4 结论

微波是电磁波的一部分，微波所具有的非热效应可以松弛氢键，击穿细胞膜，加速溶质分子对基体的渗透和目标组分的溶剂化，提高提取效率。天然植物中的有效成分往往包埋在有表皮保护的内部薄壁细胞或者液泡内，破壁非常困难。微波加热导致细胞内极性物质，尤其是水分子吸收微波能，产生大量热量，使细胞内温度迅速升高，液态水汽化产生的压力将细胞膜和细胞壁冲破，形成微小孔洞，进一步加热导致细胞内部和细胞壁水分减少，细胞收缩，表面出现裂纹。孔洞和裂纹的存在使胞外液容易进入细胞内，溶解并释放细胞内有效成分［7］。

在微波场的协同下，通过对影响黄连素提取因素的探索实验，我们得出了从黄连中提取黄连素的最佳工艺为:提取功率500W，提取时间3min，料液比1∶120，提取次数2次，原料浸泡时间24 h。提取率达5．61%，提取效果较好。与传统方法中的硫酸法、石灰法、乙醇浸取法相比，不仅提高了提取速度，并且更加环保。

1 Xu Y(徐艳)，Liu HG(刘海港)．Study on the extraction of berberine fromCoptis chinensisby microwave．Lishizhen Med Mater Res(时珍国医国药)，2007，18:2231．

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3 Wang XJ(王秀杰)．Study on the pharmacology and application ofCoptis chinensis．Chin Pharm(中国药师)，2003，6:370-373．

4 The Chinese Market research online．The Basic information of Berberine:The Pharmacological activity of Berberine．Accessed from:http://www． cninfo360． com/hyxw/yyhy/20111128/254732．html．

5 Chen XQ(陈小全)，Zhai H(翟虎)，Shao HY(邵辉莹)，et al．Extraction of berberine from Rhizomacoptidis by improvedmethod．JSouthwest Univ Nation，Nat Sci(西南民族大学学报，自科版)，2007，33:1121-1123．

6 Cen ZF(岑志芳)，Li HY(李海燕)．Effect of different ultrasonic frequencies on extraction rate of berberine chloride fromPhellodendron chineseSchneid．Lishizhen Med Mater Res(时珍国医国药)，2005，16:374-375．

7 Ye HC(叶会呈)，Xie LF(谢路凤)．Study on the extraction of rutin fromSophora japonicaL．by orthogonal．JMath Med(数理医药学杂志)，2008，21:354-355．