黄芩中4 种黄酮类化合物的亚临界水提取研究

程燕 ，曲绍风 ，李福伟 ，丁尚志 ，王岱杰 ，王珊珊，王振华

(1.山东省分析测试中心，山东 济南 250014;2.淄博市环境保护基金管理处，山东 淄博 255000)

近年来发展起来的各种新型提取分离技术中，尤以超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction)，SFE技术最为引人注目。目前，广泛研究的超临界流体有超临界二氧化碳、超临界甲醇、超临界水等［1-5］。

亚临界水(Subcritical Water)是指温度低于其临界温度(Tc=647 K)，而密度高于临界密度的水。亚临界水提取(Subcritical Water Extraction，SCWE)是一种崭新的提取方法，是通过改变温度和压力来降低水的极性(ε ＜10)，最终导致其对脂溶性组分的溶解能力增加。通过改变温度和压力，水的极性可在较大范围内变化，从而能在一个较宽的范围内对中等极性乃至非极性组分具有良好的溶解性。亚临界水对脂溶性组分溶解能力类似于有机溶剂，可以提取中药材中极性强和相对分子质量较高的物质，正好弥补超临界CO2萃取的不足［6-8］。

1 实验部分

1.1 仪器、材料、试剂

美国UltiMate 3000 LC 高效液相色谱仪;加热搅拌控制仪(江苏海安石油科研仪器有限公司);METTLERXA205 电子天平(梅特勒-托利多公司)。

黄芩药材从市场购买并经过专家鉴定。黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素对照品购自上海源叶生物科技有限公司。所用试剂均为分析纯，水为超纯水。甲醇购自Tedia Company。甲酸、甲醇购自北京化学试剂公司。

1.2 实验方法

1.2.1 亚临界水提取法

将黄芩样品粉碎、过60 目筛子。黄芩提取反应的实验都是在6.0 mL 的萃取釜内进行。典型操作步骤如下:精密称取小于60 目的黄芩药材粉末适量和一定体积的水加入萃取釜，然后将萃取釜拧紧，放入预先加热好的控制仪中。反应时间从把萃取釜放入控制仪中开始计时，反应一定时间后迅速冷却萃取釜。打开冷却后的萃取釜，将反应后的混合物转移至25.00 mL 的比色管中，用体积分数为70%的甲醇洗萃取釜3 遍，将洗出物倒入同一比色管中，定容。

1.2.2 有机溶剂提取法

精密称取小于60 目的黄芩药材粉0.3 g 于圆底烧瓶，加体积分数为70%的乙醇40 mL，加热回流3 h，冷却、过滤，滤液置于100 mL 容量瓶中，用少量体积分数为70%的乙醇洗涤圆底烧瓶和滤渣，洗液滤入同一容量瓶中，用乙醇定容摇匀。

2 结果与讨论

图1 亚临界水条件下温度对黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素的萃取产量的影响Fig.1 Impact of temperature on the SCWE of baicalin，wogonoside，baicalein，and wogonin for subcritical water

2.1 亚临界水提取条件考察

2.1.1 提取温度的影响

本文研究了水量为4.0 mL 时，反应温度对萃取产量的影响，其结果如图1 所示。反应温度从110℃升至160℃，黄芩苷、汉黄芩苷的萃取产率逐渐降低;而黄芩素、汉黄芩素的萃取产率逐渐增加。温度对转化率的影响有以下几方面的作用:首先，温度越高，水的介电常数、极性越低，从而更有利于有机物的溶解;其次，温度升高，水的粘度降低，有利于药材中的有效成分挥发性的增加和扩散速度的提高;这两种因素都有利于提高黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素的萃取产量;再次，温度在160℃时，黄芩苷、汉黄芩苷稳定性差，可能因萃取时间过长而分解，致使提取量下降。

2.1.2 提取时间的影响

在130℃，60 min 的萃取时间内，黄芩素、汉黄芩素的萃取产量明显增加;而黄芩苷、汉黄芩苷的萃取产量明显下降，可能是在该条件下黄芩苷、汉黄芩苷发生降解，从而导致产量下降，见图2。因此，实验中萃取时间为10～20 min 比较合适。

2.1.3 颗粒度的影响

分别称取d ＞20 目，20 ＞d ＞60 目，60 ＞d ＞100 目、d ＜100 目筛下物的黄芩粉末一定量装入萃取釜。在140℃，20 min，4.0 mL水条件下，颗粒度对萃取产量的影响如图3 所示。结果显示:被提取物的颗粒越细，黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素的提取量越高。由于固液提取过程包括溶剂的扩散和溶剂在被提取物基质内的渗透，颗粒越小，溶剂越容易渗入被提取物基质，提取速度越快，提取越完全。从图3 可以看出，60 ＞d ＞100 目的颗粒对提取有利，故选择颗粒度为60 ＞d ＞100 目。

2.1.4 水量的影响

在140℃，20 min 时考察了水量从2.0 mL 增加到4.5 mL 对黄芩中4 种黄酮化合物萃取产量的影响。从图4 可以看出，黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素的萃取产量随着水量的增加而增大。从水的饱和蒸汽压和密度可以得出，在实验条件下，随着水量的增加萃取釜中的液态水逐渐增多，导致水的密度增大，溶解能力增强，从而增加了4 种黄酮化合物的产量。但当水量从4.0 mL 增加到4.5 mL 时，4 种黄酮类化合物的萃取产量保持不变。

图2 130℃时萃取时间对黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素的萃取产量的影响Fig.2 Impact of extraction time on the SCWE of baicalin，wogonoside，baicalein，and wogonin at 130℃

2.1.5 亚临界水与有机溶剂乙醇提取结果对比

表1 亚临界水有机溶剂与提取结果Table 1 Results of subcritical water extraction and organic extraction

亚临界水与有机溶剂提取结果见表1。从表中可以看出，亚临界水提取方法不仅时间短，效率高，且对黄芩素、汉黄芩素的提取效果很好。

3 结论

通过优化萃取条件，实现了对黄芩中4 种有效成分黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素的亚临界水最佳提取。黄芩苷、汉黄芩苷最佳提取温度为140℃，温度再升高，将发生降解;黄芩素、汉黄芩素随着温度的升高，提取产量逐渐增加。该提取技术可以实现对药材中脂溶性成分的提取，改变了传统有机溶剂提取的方法。该方法可以应用到中药及海洋植物药物活性成分的提取中，能够为中药产业化发展提供广阔的空间。

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