黄连中小檗碱提取工艺研究*

★ 傅灵艳 艾琴英 曾治君 刘红宁

(江西中医药大学/江西省中医病因生物学重点实验室 南昌 330004)

黄连为临床常用的苦寒药物[1]，小檗碱是其主要药效成分之一[2]，近年来发现该成分在降糖降脂方面效果较好[3-4]，已处于一个研究热点。利用TCMSP数据库(http://ibts.hkbu.edu.hk/LSP/tcmsp.php)获得黄连成分靶点数据，进而采用Ctyoscape软件构建其主要成分靶点网络图(图1)，从图中也发现小檗碱是一个多靶点作用的成分，除了降糖降脂外，黄连提取物小檗碱具有抗炎作用[5]，主要用于治疗各种感染[6]，如消化和呼吸道感染[7]、急性肠胃炎[8-9]，也是急性细菌性痢疾等疾病的基本药物，也可用于治疗高血压、心律失常症等[10]，还具有抗肿瘤作用[11-12]。中药是防治疾病的物质基础，随着社会发展，西药在整个制药行业中独占鳌头，对中药制药行业产生的巨大冲击，使中药发展将面临挑战；“中药现代化”成为热点话题，屠呦呦等研究者对青蒿素的成功开发，激发更多中药研究者热情。要实现中药现代化，必须突破传统中药的汤剂，因此，中药的提取、制粒等工艺过程占据重要地位，其中中药提取过程扮演特别重要的角色。由于中药提取液物质种类多样、成分复杂,给分离和纯化带来了一定的困难，为克服这些困难，并且保证中药的有效成分得到最大保留，保障疗效不减弱，为此，近来中药的提取技术取得飞速发展[2,13]。近年来小檗碱提取的工艺研究很多，本文以黄连中小檗碱的提取技术研究为出发点，讨论传统提取工艺方法的优缺点，并阐述新型提取技术在该方面的提取应用，从而为小檗碱的工业生产和临床应用提供参考依据。

图1 黄连成分靶点网络图

1 提取工艺研究

小檗碱(结构如图2)是中药材黄连中的有效成分[14-15]，又称黄连素(berberine)，由于黄连素是碱性物质，可采用酸提碱沉法提取，具体为酸提取法提黄连素，再加入碱液游离提取；同时黄连素的极性大，根据相似相容原理，可用极性大的水或者乙醇为溶剂热提。它是一个多靶点的中药有效成分，通过构建小檗碱的作用网络靶点图(图1)，也证明其抗菌、抗炎、降糖降脂、降血压等药理作用。黄连素在水和乙醇中的溶解度与温度变化呈正相关，而盐酸小檗碱微溶于冷水中[16]。

图2 小檗碱结构

1.1 传统提取工艺 中药黄连的传统提取为水煎煮法，人们通过长期的经验积累，采有这种提取方式，因其操作简便，提取溶剂廉价易得，在工业大生产中多采用此法[17]。此外提高黄连小檗碱提取率的方法还有酸法、石灰水法和醇提取法，但普遍存在提取时间长、溶剂有毒、易燃不安全、提取过程污染环境等缺点。

1.1.1 煎煮法 煎煮法是中药材中加入适量的水至沸腾，根据实际情况确定煎煮时间，除去药渣得到滤液的过程[18]。中药成方制剂“一清颗粒”中黄连的提取工艺为水提取法，第1次提取时间1.5h，第2次1h，合并滤液后过滤，滤液减压浓缩，喷雾干燥得干浸膏粉，除“一清颗粒”外，中国药典的大部分成方药都采用煎煮法。此方法溶剂虽然廉价易得，但是存在提取率低，中药材料利用率不高，产物容易霉变等缺点[19]。

1.1.2 醇提取法 浸渍法是醇提取法经验上的主要提取方式，随后还有渗漉法，随着现代工艺研究进步，醇提取方式不再单一。中国药典成方“五黄荞阴颗粒”采用的是醇提取法，黄连与姜黄混合，使用60%的乙醇做溶剂，回流提取分别进行3次，首次提取前浸泡1h，提取1h，后两次提取时间为50min，三次提取完成后，合并所有提取液，备用。虽然乙醇提取溶剂清洁易得，但是存在回收操作复杂、易燃不安全等缺点[20]。

1.1.3 酸法和碱法提取 酸水法是目前工业上生产提取黄连素常用的方法之一。因黄连中的黄连素硫酸盐溶解度大，而其黄连素在稀盐酸中溶解度小，故用少量的0.5%～1%的硫酸浸提，提取液再用浓盐酸调pH为1～2时，盐酸盐析出，利用此原理提取黄连素粗品[21]。

工业碱法提取黄连有效成分小檗碱主要为石灰乳法。游离状态下的小檗碱在水中溶解度大，可投入石灰乳直接进行碱化，待其有效成分成游离状态时，再对其进行提取。具体为：加入消石灰10%，加水40倍，浸渍12h后，开始渗滤，按渗滤液10%～20%，充分搅拌，静置12h，过滤，加入30倍热水中，迅速过滤，用浓盐酸调节滤液的pH至1～2，静置12h后，过滤，将沉淀物置乙醇中重结晶，得盐酸小檗碱精品[21]。

1.2 新型提取工艺研究 为克服传统中药的提取率不高、提取方法损失大、提取物化学成分复杂、后处理比较困难、耗能耗时等问题，近来，中药提取技术发展速度快，涌现了很多新方法，比如超声辅助提取、酶解法提取、微波辅助提取、半仿生提取法等，新型提取技术比传统黄连的提取方法拥有独特优越性能，能显著提高黄连药材中黄连素的提取率以及纯度[22]。

1.2.1 微波辅助提取技术 微波提取法是指利用微波场的穿透性、加热效率以及破碎细胞壁的能力等特性来强化中药有效成分浸出的新型提取方法[23]。为了探究微波法从黄连中提取小檗碱的提取效果，研究黄连浸泡时间、料液比(g/mL)、微波功率、微波辐射时间、提取次数这些因素对小檗碱提取率的影响，结果发现，在从黄连原料中提取小檗碱时，微波法的最优工艺条件是：原料浸泡时间24 h，料液比1∶120，提取功率500W，微波辐射时间3 min，提取次数2次，提取率达5.61%，提取效果较好，和酸提取法、石灰乳提取法、乙醇提取法比较，微波提取法比传统提取法速度快，也更加利于环境的保护[24]。综上而言，微波提取具有使用设备简单、适用广、提取率显著提高等优点[25]。虽然微波提取法提取黄连中的黄连素可以大大提高提取率，但是目前应用还不够广，作为一种前处理方式被使用。

1.2.2 超声辅助提取技术 超声波是一种机械波，它的技术原理是利用超声波产生的振动、空化效应、热效应等，在中药的提取中还能促进水合作用，提高中药有效成分的提取率，具有耗时少、节约溶剂的使用等优势，避免高温破坏中药有效成分[26-27]。对中药黄连中小檗碱的提取得率工艺考察，观察温度、超声功率、提取时间、溶剂(乙醇)的浓度、提取次数这些因素对黄连-白术药对中主要成分小檗碱的提取得率影响，得最优条件是提取温度47℃、功率40%、恒温超声仪中提取40min、乙醇浓度是60%、一共进行三次回流提取，结果发现，黄连的有效成分提取率竟高达30.96%。当前，超声提取技术的使用主要用于药物的前处理，具有能节约提取时间、节省能源、效率高等优势，不但常应用在提高黄连中药材的提取率，而且也在其他中药提取中发挥重要作用。随着制剂工艺现代化程度提高，该技术还在进一步提高与完善，在中药领域中应用潜力很大，经济开发意义重大[28]。

1.2.3 酶解法提取技术 酶是一种高效生物催化剂，随着酶工程的发展，近来逐渐运用在中药黄连提取工艺中，它能破坏植物组织及细胞，使植物细胞在相同的提取条件下从不同中药材中释放有效成分化合物。如纤维素酶可以用来分解细胞壁的结构，增加来自细胞内隔室的生物活性化合物产量。相反，传统的溶剂萃取方法，只从中药材中提取出最易得到的化合物。所以以酶为基础的提取来自植物的生物活性化合物，它是常规溶剂提取方法的潜在替代物，它具有高效、反应条件温和、操作形式简单的特点[29-30]。在优化黄连生物碱的提取工艺研究中，使用反相高效液相色谱法测定黄连小檗碱的含量，考察复合酶提取黄连生物碱的影响因素，并设计了正交试验，结果发现，得到最佳工艺条件为：当纤维素酶与果胶酶最适比例为1∶0.3，酶解液pH值4.5，酶解时间3h，酶解温度45℃，复合酶法提取黄连生物碱工艺与传统冷浸提取工艺相比，生物碱提取得率显著提高，并且重现性好[31]。酶法提取黄连具有快速、条件温和、节时、高能、环保等优点，它将使中药研发更上一个台阶，应用前景广阔，随着酶提取法技术日益成熟，它将和微波辅助提取技术、超声辅助提取技术并肩成为中药提取开发的一个新热点[32]。

1.2.4 半仿生提取技术 半仿生提取法是研究者张兆旺最先提出，根据口服给药吸收分布特点，并与中医药防治疾病相结合，提出了整体研究法和分子药物研究法，从药代动力学的角度出发，模拟口服给药经过胃肠道吸收的原理，是口服给药的一种新的中药制剂的提取设计工艺[33]。在药材规格、提取温度、料液比等相同的因素下，以盐酸小檗碱、黄芩素、等为参考，通过对方案进行全面评价，确定最优方案，结合工业生产需求，考察到最优方案为：三次提取溶剂的pH值依次递增为2.0，7.0，9.0，提取时间依次为2.0h，1.5h，1.5h[34]。半仿生提取法的开拓思维既符合中医药基础理论，又积极推动中药现代化研究的进程，并且产生了深远的影响，极大地丰富了理论和实践相结合研究的意义[35]。

1.2.5 其他 中药提取方法当然不仅仅局限于单独使用，一般根据实际提取需要，将各种提取方式的优势结合，多种提取方法并同使用，进行最优化组合。尤思路[28]在优化黄连-白术药对中，将两种方法有效地结合起来，提取液中黄连素生物碱提取率有了很大提高。除此之外，超微粉碎前处理技术的出现，也使得中药黄连提取向前迈进一步，作为提取前处理方法其前景十分广阔，在药效成分的提取率和充分发挥药效等方面具有优势[36]。

2 展望

中药黄连中的黄连素提取方法众多，伴随着中药提取技术的发展，中药提取新技术加速了有效成分的溶出，具备高效节能、操作简单等优势。为了能够同时利用各种提取方法的优势，多技术联合使用就显得很重要。但是由于目前缺乏可靠的提取参考标准，不同提取方法的提取率存在差异，因此建立标准的提取率参考尤为重要。中国药典通过先测定黄连原药材的小檗碱含量，后计算提取得率，这样的结论将更有参考价值。黄连作为我国传统的中药材之一，为更好的造福人类，对其研究已经有悠久历史。随着黄连中药资源的枯竭，因此，对黄连提取技术的深入研究非常关键，把现有的提取技术进行开发优化并转化为生产力，投入到我国的医药行业的发展具有重大意义。

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