摘要:降香提取物作為一種中藥復(fù)方組分,可以用來(lái)治療心血管疾病。一般采用水蒸氣蒸餾法,從降香植物的根或莖中提取,本研究采用超臨界CO2流體萃取技術(shù)從降香葉中提取其藥用有效成分,通過(guò)正交實(shí)驗(yàn),得到最佳工藝工條件是:萃取壓力30MPa,萃取溫度40℃,夾帶劑量400mL,原料粒度0.8mm,而采用水蒸氣蒸餾法產(chǎn)物收率極低。表明超臨界CO2萃取法優(yōu)于水蒸氣蒸餾法。
關(guān)鍵詞:超臨界CO2;萃??;降香葉;水蒸氣蒸餾法
中圖分類號(hào):R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-7717(2008)04-0767-02
隨著人們對(duì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略認(rèn)識(shí)的不斷加強(qiáng),清潔生產(chǎn)技術(shù)受到越來(lái)越廣泛的重視,人們正在致力于尋找和開(kāi)發(fā)各種節(jié)能、環(huán)保型的“綠色化學(xué)技術(shù)”。而擁有近30年發(fā)展歷史的超臨界流體萃取(Supercritical Fluid Extraction,簡(jiǎn)稱SFE)技術(shù)作為一種獨(dú)特、高效、清潔的新興分離方法,在天然產(chǎn)物有效成分提取與分離方面展現(xiàn)出了勃勃生機(jī)[1-2]。加強(qiáng)對(duì)SFE技術(shù)的研究和推廣,對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)中藥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化,促進(jìn)中草藥資源的開(kāi)發(fā)均具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
降香提取物是一種有價(jià)值的中藥成分,用降香提取物和丹參制成香丹注射液具有行血活氣、止痛、止血、擴(kuò)張血管、增進(jìn)冠狀動(dòng)脈血流量等作用,適用于治療心血管、腦血管、心絞痛等疾病。傳統(tǒng)方法都是以降香的根或莖為原料,用水蒸氣蒸餾法提取,但收率低,成本高。葛發(fā)歡等人采用超臨界CO2萃取技術(shù)從降香植物的莖和根中提取進(jìn)行了研究[3]。本研究探索以降香葉為原料,采用SFE技術(shù)提取其具有藥用價(jià)值的成分——揮發(fā)油、降香黃酮、桂皮酰酚類、原兒茶醛等(用GC-MS-DS法分析),這對(duì)擴(kuò)大降香原料來(lái)源,探索新型清潔提取方法,具有重要的理論和實(shí)用價(jià)值[4]。
1、實(shí)驗(yàn)
1.1主要儀器HL-2L/50MPa-ⅡBQW型超臨界CO2萃取裝置(杭州華黎實(shí)業(yè)有限公司);水蒸氣蒸餾裝置一套(天津玻璃儀器廠);上分1102氣相色譜儀一套(上海分析儀器廠),HP5988A氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國(guó)惠普公司)等。
1.2原材料降香葉:產(chǎn)于海南島,由安格集團(tuán)提供;CO2(A.R):廣州金珠江化工廠產(chǎn)品,純度>99.5%;無(wú)水乙醇(A.R):廣州番禺力強(qiáng)化工廠等。
1.3實(shí)驗(yàn)方法分別用水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法對(duì)降香葉有效成分進(jìn)行提取。超臨界CO2萃取的工藝路線簡(jiǎn)單示意見(jiàn)圖1。
實(shí)驗(yàn)操作步驟:將粉碎的降香葉300g投入萃取釜中,封閉系統(tǒng)后,對(duì)蒸發(fā)器罐進(jìn)行冷卻,對(duì)萃取釜、分離釜Ⅰ、分離釜Ⅱ進(jìn)行加熱,當(dāng)溫度分別達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時(shí),進(jìn)行SFE-CO2萃取操作,打開(kāi)CO2氣瓶送氣,并打開(kāi)高壓泵對(duì)萃取釜、分離釜Ⅰ、分離釜Ⅱ加壓,當(dāng)壓力分別達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需值時(shí),開(kāi)始循環(huán)萃取,并注入夾帶劑(無(wú)水乙醇),恒溫橫壓萃取2.5h,出料。
超臨界CO2萃取實(shí)驗(yàn)采用4因素3水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)[5]。
水蒸氣蒸餾法的操作按照參考文獻(xiàn)[6]的方法進(jìn)行。即取100g粉碎的降香葉,裝入水蒸氣蒸餾裝置中,加入適量水,加熱蒸餾,收集餾出物。
香丹注射液檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)(由江蘇安格藥業(yè)有限公司提供):取本品2mL,置分液漏斗中,加石油醚(30~60℃)10mL,振搖提取,分取石油醚層,殘?jiān)?%香草醛硫酸溶液1~2滴,即顯棕紅色,放置后漸變紫紅色。
2、結(jié)果與討論
2.1正交試驗(yàn)影響因素的確定見(jiàn)表1。
由于SFE-CO2提取與分離一體化,可以通過(guò)合適的工藝設(shè)計(jì)將極性不同于目標(biāo)組分的成分剔除,并且在整個(gè)提取過(guò)程中可以很方便地取樣并對(duì)那些已知的有效成分進(jìn)行跟蹤分析,從而既可得到指標(biāo)成分可控的制劑產(chǎn)品,又可避免因藥材的來(lái)源不同而帶來(lái)的種種困難。為確定超臨界CO2萃取降香葉的最佳工藝條件,設(shè)計(jì)了4因素3水平的正交試驗(yàn)L9(34)[5],具體見(jiàn)表1。夾帶劑通過(guò)改變超臨界流體極性和密度,可以大大促進(jìn)超臨界CO2流體對(duì)極性物質(zhì)的溶解和萃取[7]。
2.2正交試驗(yàn)—超臨界CO2萃取工藝參數(shù)的優(yōu)化從表2可以看出,本實(shí)驗(yàn)的影響因素的次序?yàn)锳>B>D>C,本實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)化工藝條件為:A3 B2 C3 D3,即萃取壓力30 MPa,萃取溫度40℃,夾帶劑量400mL,顆粒度為0.8mm。
2.3降香SCF-CO2萃取液的鑒定結(jié)果根據(jù)香丹注射液標(biāo)準(zhǔn)做降香超臨界-CO2萃取液的鑒別,結(jié)果均呈現(xiàn)正反應(yīng),但顯色反應(yīng)深淺不同,見(jiàn)表3。
由表3可以看出,本實(shí)驗(yàn)5#、8#與優(yōu)化條件萃取液B的顏色與藥用香丹注射液相同,均為紫紅色,說(shuō)明根據(jù)本研究而制定的最優(yōu)超臨界-CO2萃取條件,可以有效的將降香中藥用有效成分提取出來(lái),并且本研究的萃取率與藥用有效成分之間存在正相關(guān)的關(guān)系。
2.4SFE提取與常規(guī)提取方法比較用SFE法和常規(guī)水蒸氣蒸餾方法對(duì)比,采用水蒸氣蒸餾法對(duì)降香葉進(jìn)行提取只能得到很微量的產(chǎn)品,提取時(shí)間延長(zhǎng)至8~9h,收效甚微(試驗(yàn)結(jié)果此略),這可能是由于提取溫度高,在提取過(guò)程降香藥用有效成分發(fā)生了水解、分解反應(yīng),造成收率極低的緣故。
而SFE法,萃取時(shí)間大大縮短(本實(shí)驗(yàn)為2.5h),而且萃取率顯著提高(采用優(yōu)化工藝可以打到4%以上),且提取溫度接近室溫,避免了水蒸氣蒸餾可能發(fā)生的分解反應(yīng),保留了天然組分本身的特征和成分。
3、結(jié)論
影響超臨界CO2萃取降香葉揮發(fā)油、降香黃酮等藥用有效成分的主要因素依次為:萃取壓力、萃取溫度、顆粒度、夾帶劑用量等因素,得出正交試驗(yàn)最佳工藝條件為A3 B2 C3 D3,即萃取壓力30M/Pa、萃取溫度40℃,夾帶劑用量400mL,顆粒度為0.8mm。
利用SFE-CO2萃取降香葉中的藥用有效成分,與傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾法相比,具有時(shí)間短,收率高,操作溫度低,產(chǎn)品穩(wěn)定性好等特點(diǎn),是符合環(huán)境友好的綠色化工,同以SFE-CO2萃取降香植物的根莖相比,萃取率較高,同時(shí)又可以起到擴(kuò)大原料來(lái)源,降低成本的目的。
參考文獻(xiàn)
[1]朱自強(qiáng).超臨界流體技術(shù)——原理和應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000:5-8.
[2]詹玉石,段惠茹,李黨紅,等. 超臨界流體萃取技術(shù)在中藥材提取中的應(yīng)用[J].北京中醫(yī),2004,23(3):184-185.
[3]葛發(fā)歡,林秀仙,黃曉芬,等.復(fù)方丹參降香的超臨界CO2萃取研究[J].中藥材,2001,24(1):46-48.
[4]Zhao Qian, Guo Jixian, Zhang Yunyi. Chemical and Pharmacological Research Progress of Chinese Drug “JiangXiang”(Lignum Dalbergia Odoriferae) [J]. Journal of Chinese Pharmacological Science,2000,9(1):1-5.
[5]北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系概率統(tǒng)計(jì)組.正交試驗(yàn)[M].北京:人民教育出版社,1976:207-234.
[6]張友蘭.有機(jī)精細(xì)化學(xué)品合成及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005,245-247.
[7]胡愛(ài)軍,丘泰球,梁漢華.超臨界流體萃取強(qiáng)化技術(shù)及應(yīng)用[J].精細(xì)化工,2001,18(12):736-737.
中圖分類號(hào):R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-7717(2008)04-0767-02
隨著人們對(duì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略認(rèn)識(shí)的不斷加強(qiáng),清潔生產(chǎn)技術(shù)受到越來(lái)越廣泛的重視,人們正在致力于尋找和開(kāi)發(fā)各種節(jié)能、環(huán)保型的“綠色化學(xué)技術(shù)”。而擁有近30年發(fā)展歷史的超臨界流體萃取(Supercritical Fluid Extraction,簡(jiǎn)稱SFE)技術(shù)作為一種獨(dú)特、高效、清潔的新興分離方法,在天然產(chǎn)物有效成分提取與分離方面展現(xiàn)出了勃勃生機(jī)[1-2]。加強(qiáng)對(duì)SFE技術(shù)的研究和推廣,對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)中藥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化,促進(jìn)中草藥資源的開(kāi)發(fā)均具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
降香提取物是一種有價(jià)值的中藥成分,用降香提取物和丹參制成香丹注射液具有行血活氣、止痛、止血、擴(kuò)張血管、增進(jìn)冠狀動(dòng)脈血流量等作用,適用于治療心血管、腦血管、心絞痛等疾病。傳統(tǒng)方法都是以降香的根或莖為原料,用水蒸氣蒸餾法提取,但收率低,成本高。葛發(fā)歡等人采用超臨界CO2萃取技術(shù)從降香植物的莖和根中提取進(jìn)行了研究[3]。本研究探索以降香葉為原料,采用SFE技術(shù)提取其具有藥用價(jià)值的成分——揮發(fā)油、降香黃酮、桂皮酰酚類、原兒茶醛等(用GC-MS-DS法分析),這對(duì)擴(kuò)大降香原料來(lái)源,探索新型清潔提取方法,具有重要的理論和實(shí)用價(jià)值[4]。
1、實(shí)驗(yàn)
1.1主要儀器HL-2L/50MPa-ⅡBQW型超臨界CO2萃取裝置(杭州華黎實(shí)業(yè)有限公司);水蒸氣蒸餾裝置一套(天津玻璃儀器廠);上分1102氣相色譜儀一套(上海分析儀器廠),HP5988A氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國(guó)惠普公司)等。
1.2原材料降香葉:產(chǎn)于海南島,由安格集團(tuán)提供;CO2(A.R):廣州金珠江化工廠產(chǎn)品,純度>99.5%;無(wú)水乙醇(A.R):廣州番禺力強(qiáng)化工廠等。
1.3實(shí)驗(yàn)方法分別用水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法對(duì)降香葉有效成分進(jìn)行提取。超臨界CO2萃取的工藝路線簡(jiǎn)單示意見(jiàn)圖1。
實(shí)驗(yàn)操作步驟:將粉碎的降香葉300g投入萃取釜中,封閉系統(tǒng)后,對(duì)蒸發(fā)器罐進(jìn)行冷卻,對(duì)萃取釜、分離釜Ⅰ、分離釜Ⅱ進(jìn)行加熱,當(dāng)溫度分別達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時(shí),進(jìn)行SFE-CO2萃取操作,打開(kāi)CO2氣瓶送氣,并打開(kāi)高壓泵對(duì)萃取釜、分離釜Ⅰ、分離釜Ⅱ加壓,當(dāng)壓力分別達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需值時(shí),開(kāi)始循環(huán)萃取,并注入夾帶劑(無(wú)水乙醇),恒溫橫壓萃取2.5h,出料。
超臨界CO2萃取實(shí)驗(yàn)采用4因素3水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)[5]。
水蒸氣蒸餾法的操作按照參考文獻(xiàn)[6]的方法進(jìn)行。即取100g粉碎的降香葉,裝入水蒸氣蒸餾裝置中,加入適量水,加熱蒸餾,收集餾出物。
香丹注射液檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)(由江蘇安格藥業(yè)有限公司提供):取本品2mL,置分液漏斗中,加石油醚(30~60℃)10mL,振搖提取,分取石油醚層,殘?jiān)?%香草醛硫酸溶液1~2滴,即顯棕紅色,放置后漸變紫紅色。
2、結(jié)果與討論
2.1正交試驗(yàn)影響因素的確定見(jiàn)表1。
由于SFE-CO2提取與分離一體化,可以通過(guò)合適的工藝設(shè)計(jì)將極性不同于目標(biāo)組分的成分剔除,并且在整個(gè)提取過(guò)程中可以很方便地取樣并對(duì)那些已知的有效成分進(jìn)行跟蹤分析,從而既可得到指標(biāo)成分可控的制劑產(chǎn)品,又可避免因藥材的來(lái)源不同而帶來(lái)的種種困難。為確定超臨界CO2萃取降香葉的最佳工藝條件,設(shè)計(jì)了4因素3水平的正交試驗(yàn)L9(34)[5],具體見(jiàn)表1。夾帶劑通過(guò)改變超臨界流體極性和密度,可以大大促進(jìn)超臨界CO2流體對(duì)極性物質(zhì)的溶解和萃取[7]。
2.2正交試驗(yàn)—超臨界CO2萃取工藝參數(shù)的優(yōu)化從表2可以看出,本實(shí)驗(yàn)的影響因素的次序?yàn)锳>B>D>C,本實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)化工藝條件為:A3 B2 C3 D3,即萃取壓力30 MPa,萃取溫度40℃,夾帶劑量400mL,顆粒度為0.8mm。
2.3降香SCF-CO2萃取液的鑒定結(jié)果根據(jù)香丹注射液標(biāo)準(zhǔn)做降香超臨界-CO2萃取液的鑒別,結(jié)果均呈現(xiàn)正反應(yīng),但顯色反應(yīng)深淺不同,見(jiàn)表3。
由表3可以看出,本實(shí)驗(yàn)5#、8#與優(yōu)化條件萃取液B的顏色與藥用香丹注射液相同,均為紫紅色,說(shuō)明根據(jù)本研究而制定的最優(yōu)超臨界-CO2萃取條件,可以有效的將降香中藥用有效成分提取出來(lái),并且本研究的萃取率與藥用有效成分之間存在正相關(guān)的關(guān)系。
2.4SFE提取與常規(guī)提取方法比較用SFE法和常規(guī)水蒸氣蒸餾方法對(duì)比,采用水蒸氣蒸餾法對(duì)降香葉進(jìn)行提取只能得到很微量的產(chǎn)品,提取時(shí)間延長(zhǎng)至8~9h,收效甚微(試驗(yàn)結(jié)果此略),這可能是由于提取溫度高,在提取過(guò)程降香藥用有效成分發(fā)生了水解、分解反應(yīng),造成收率極低的緣故。
而SFE法,萃取時(shí)間大大縮短(本實(shí)驗(yàn)為2.5h),而且萃取率顯著提高(采用優(yōu)化工藝可以打到4%以上),且提取溫度接近室溫,避免了水蒸氣蒸餾可能發(fā)生的分解反應(yīng),保留了天然組分本身的特征和成分。
3、結(jié)論
影響超臨界CO2萃取降香葉揮發(fā)油、降香黃酮等藥用有效成分的主要因素依次為:萃取壓力、萃取溫度、顆粒度、夾帶劑用量等因素,得出正交試驗(yàn)最佳工藝條件為A3 B2 C3 D3,即萃取壓力30M/Pa、萃取溫度40℃,夾帶劑用量400mL,顆粒度為0.8mm。
利用SFE-CO2萃取降香葉中的藥用有效成分,與傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾法相比,具有時(shí)間短,收率高,操作溫度低,產(chǎn)品穩(wěn)定性好等特點(diǎn),是符合環(huán)境友好的綠色化工,同以SFE-CO2萃取降香植物的根莖相比,萃取率較高,同時(shí)又可以起到擴(kuò)大原料來(lái)源,降低成本的目的。
參考文獻(xiàn)
[1]朱自強(qiáng).超臨界流體技術(shù)——原理和應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000:5-8.
[2]詹玉石,段惠茹,李黨紅,等. 超臨界流體萃取技術(shù)在中藥材提取中的應(yīng)用[J].北京中醫(yī),2004,23(3):184-185.
[3]葛發(fā)歡,林秀仙,黃曉芬,等.復(fù)方丹參降香的超臨界CO2萃取研究[J].中藥材,2001,24(1):46-48.
[4]Zhao Qian, Guo Jixian, Zhang Yunyi. Chemical and Pharmacological Research Progress of Chinese Drug “JiangXiang”(Lignum Dalbergia Odoriferae) [J]. Journal of Chinese Pharmacological Science,2000,9(1):1-5.
[5]北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系概率統(tǒng)計(jì)組.正交試驗(yàn)[M].北京:人民教育出版社,1976:207-234.
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[7]胡愛(ài)軍,丘泰球,梁漢華.超臨界流體萃取強(qiáng)化技術(shù)及應(yīng)用[J].精細(xì)化工,2001,18(12):736-737.
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