小檗碱提取工艺的研究.doc

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【摘要】  小檗碱作为临床上常见的药材成分应用广泛, 为提高小檗碱的提取得率, 近年来对小檗碱提取的工艺研究很多。该文主要综述了近些年来对小檗碱提取工艺的研究进展。
【关键词】  小檗碱 提取工艺 黄连 黄柏 三颗针 正交实验
　　　Abstract:Being the common medicine ,berberine has extensive applications in clinical pharmacy.There have been many studies to improve the yielding rate of berberine in recent years.The article sums up studies on the extracting technology of berberine.
　　Key words: Berberine;  Extraction technology;     Rhizoma Coptidis;   Phellodendron amurense Rupr;   Berberis;   Orthogonal test
    小檗碱又称黄连素, 广泛分布在植物界, 大约有4个科10个属植物都已发现有小檗碱存在。小檗碱是黄色针状晶体, 表现为季铵型、 醇型3种互变异构体, 其中以季铵碱型最稳定。小檗碱能缓慢溶解于冷水( 1∶20) 或冷乙醇( 1∶100) , 在热水或热乙醇中溶解度比较大, 难溶于丙醇、 氯仿或苯, 盐类的溶解度都比较小, 硫酸盐在水中的溶解度约为1∶30, 盐酸盐微溶于冷水。小檗碱可从三颗针、 黄连、 黄柏等植物中提取。由于黄连生长缓慢, 价格较高, 黄柏来源也较少, 现中国主要应用三颗针作为提取原料。
    小檗碱是临床上一种常见的广谱抗菌药, 主要用于菌痢、 胃肠炎、 痈肿等细菌性感染。现代研究证明小檗碱有抗肿瘤、 抗心率失常、 降压、 降血糖等作用, 在临床上有越来越广泛的应用, 需求量日益增加。为提高小檗碱提取效率, 近些年来对小檗碱提取工艺的研究很多, 本文对这一方面作一综述。
　　1  酸水法提取小檗碱
    酸水法是当前工业生产提取小檗碱常见的方法。从三颗针中提取小檗碱,常见多倍量的0.3%硫酸水溶液浸泡24 h, 滤液用石灰乳调pH值至12, 过滤, 滤液用盐酸调pH值到2～3,再加入6%左右的精制食盐,使食盐完全溶解,放置过夜,抽滤得盐酸小檗碱粗品［1］。或用0.5%的硫酸水溶液冷浸提取,酸水液用石灰乳调pH值到7左右,滤液浓缩用盐酸调pH值到2～3, 再加入6%左右的精制食盐,使食盐完全溶解,过滤, 沉淀溶于热水, 加石灰乳调pH值到8.5～9趁热过滤, 滤液再用盐酸调pH值到2～3, 放冷过滤得盐酸小檗碱粗品［2］。廖志新等［3］以产于青海等地的三颗针为原料, 采用正交实验法, 对酸水法提取盐酸小檗碱的生产工艺进行研究, 找出了最佳的提取工艺。根据实验结果, 盐酸用量达到pH=1, 浸提剂量也应在浸透材料量之上超出两倍, 食盐用量应使提取液浓度达到5%～7%; 浸提总时间应达到12～24 h, 浸提剂温度控制在80℃至沸点之间; 浸提剂浓度( 即硫酸浓度) 为0.5%～0.7%最佳。黄祖良等［4］报道从十大功劳根粗粉中提取小檗碱,用0.5%左右硫酸溶液浸泡24 h,次日,把浸泡液倾出,浸泡液(收集8～10倍量浸泡液,后50%留作下一批套用),用浓盐酸调 pH值到1.5左右,按10%(W/V)的量加入精制食盐放置过夜,滤取析出的盐酸小檗碱粗品晒干, 盐酸小檗碱提取率为1.23%。据庞小雄等［5］报道, 采用正交实验优选三颗针中小檗碱的提取工艺, 根据盐酸小檗碱的提取条件, 选定浸泡时溶剂的用量, 稀硫酸的浓度, 石灰乳沉淀的pH值两个因素, 确定最佳工艺溶剂的量是药材的16倍, 稀硫酸浓度为0.2%,加石灰乳沉淀杂质时的pH值为9,精制时调酸的温度是60℃。肖美凤等［6］报道,用正交实验法对黄连中小檗碱提取工艺进行优选,采用分光光度法测定盐酸小檗碱的含量,其最佳提取工艺是0.4%硫酸水溶液,16倍量的溶剂,石灰乳调pH值到10,精制时加入酸的温度不低于50℃,该工艺经济实用,小檗碱提取率较高。孙波等［7］就水提法部分进行正交优选, 确定水提法用水煎煮3次, 3.5 h,加水量14倍为最佳工艺。预实验中,结果表明用0.5%酸水作溶媒提取最佳。吕霞［8］报道用0.5%硫酸水溶液提取黄连中小檗碱, 分别采用索氏提取、 超声提取和浸渍提取, HPLC法分析小檗碱浓度分别为16.401, 14.246, 13.415 μg/ml。方阵等［9］优选黄连的最佳酸水提取工艺为2%的盐酸,12倍量的水, 回流3次, 1.5 h/次。
　　2  石灰乳法提取小檗碱
    石灰乳法也是当前工业生产上常见的方法。如用渗漉法从黄柏中提取小檗碱, 称取黄柏粗粉200 g置大蒸发皿中, 加入石灰乳搅拌均匀, 常法装渗漉桶, 加入饱和石灰水浸泡6 h后渗漉( pH值在10以上) , 控制流速5～6 ml/min, 收集渗漉液2 000 ml, 加入渗漉体积7%( 质量浓度) 的固体食盐, 搅拌后放置过夜, 过滤, 沉淀, 用热水溶解, 趁热过滤。滤液加盐酸调pH值为2, 放置过夜, 过滤, 沉淀用蒸馏水洗至中性, 抽干后于80℃下干燥, 即得盐酸小檗碱粗品［10］。黄祖良等［4］从十大功劳中提取小檗碱, 用石灰乳适量搅拌均匀, 用水浸渍24 h后用水渗漉, 收集渗漉液适量, 用浓盐酸调pH值为1.5左右, 按10%( W/V) 加入食盐放置过夜, 滤取析出的盐酸小檗碱粗品晒干, 盐酸小檗碱提取率为1.17%。石灰乳法用大量的石灰乳可能引起成分损失, 也浪费盐酸, 增加了生产成本。尹蓉莉等［11］从黄柏中提取盐酸小檗碱,比较几种传统的提取方法,有酸水法、 石灰乳法和醇提法等,并加以改进,结果证明,石灰乳法提取效率优于其它方法。
　　3  乙醇法提取小檗碱
    一般黄连根粉用乙醇温浸, 回收大部分乙醇, 剩余乙醇浓缩液放置, 过滤, 滤液加盐酸、 沉淀、 放置, 过滤得黄色沉淀为盐酸小檗碱粗品［12］。或用加热回流提取, 称取一定量的黄连切碎, 放入250 ml圆底烧瓶中用100 ml乙醇作提取溶媒, 热水浴加热回流30 min, 放置浸泡1 h, 抽滤, 滤渣重复上述处理两次, 合并3次滤液, 减压蒸出乙醇直到为棕红色糖浆状。在棕红色糖浆状物中加入1%醋酸( 约30～40 ml) 加热使溶解, 抽滤以除去不溶物, 然后于溶液中滴加浓盐酸至溶液浑浊为止, 放置冷却, 最好用冰水冷却, 即有盐酸小檗碱析
出, 抽滤, 结晶用水洗涤两次, 再用丙酮洗涤一次, 干燥, 烘干称重。席国萍等［13］报道, 设计用乙醇法提取小檗碱的正交实验方案, 经过方差分析, 得到黄连中小檗碱最佳提取工艺为: 温度为60℃ , 9倍体积50%乙醇, 提取两次, 1 h/次, 小檗碱提取率为91%以上, 平均回收率为97.38%, 相对标准偏差为1.48%。黄祖良等［4］研究用75%乙醇回流提取十大功劳根茎粗粉至无色, 提取液减压回收乙醇后, 用热水溶解, 趁热过滤, 滤液中加浓盐酸调pH值为1.5左右, 按10%( W/V) 加入食盐放置过夜, 滤取析出的盐酸小檗碱粗品晒干, 盐酸小檗碱粗品提取率为3.47%, 粗品中盐酸小檗碱含量为38.96%, 盐酸小檗碱的提取率为1.35%。吕霞［7］报道用95%乙醇为溶媒, 采取索氏提取法, HPLC法分析小檗碱浓度为17.504 μg/ml, 用95%乙醇、 75%乙醇浸渍提取, 所得小檗碱的浓度分别为12.120 , 14.465 μg/ml, 可见索氏提取明显优于浸渍。刘圣等［14］用正交实验法考察黄连中小檗碱最佳提取工艺为: 溶剂为6倍量80%乙醇, 乙醇中硫酸加入量为0.25%, 提取时间为1.5 h/次, 提取次数为3次, 以该工艺制备的盐酸小檗碱精制品含量在90%以上,适合工业化生产。张乐佳等［15］报道黄连总碱的浸出量与溶剂量, 溶剂种类, 浸提时间等因素有关,黄连最佳提取工艺是: 50%乙醇回流提取3次,每次10倍量溶剂, 提取2 h。罗音久等［16］用正交设计筛选醇提工艺的最佳条件是黄连须粗粉中加入5%的中药提取因子, 37℃恒温浸泡6 h, 乙醇连续回流3次, 1 h/次, 总加醇量22倍, 所得盐酸小檗碱总量最高, 为3.81%。黄传俊等［17］采用正交实验法, 以黄连提取的收膏率和盐酸小檗碱提取量为考察指标, 利用HPLC法测定盐酸小檗碱的含量, 结果表明最佳提取工艺是黄连粗粉加8倍量60%的乙醇回流提取3次, 1 h/次。邢俊波等［18］报道用正交法优选黄柏中小檗碱的提取工艺是7倍量的70%乙醇热回流提取两次, 2 h/次提取率最好。张学顺等［19］报道比较黄连不同提取方法所得提取液的整体成分及小檗碱的含量, 确定最佳提取条件, 采用反向色谱柱, 以乙腈磷酸二氢钾溶液( 47∶53) 1 000 ml加入SD1.7 g为流动相, 结果显示, 75%乙醇索氏提取法所得小檗碱含量最高。
　　4  超声波提取小檗碱
    常规提取小檗碱一般费时费力, 效率低, 而借助于超声技术却可得到显著效果。超声波提取技术是利用超声波产生的强烈振动, 高的加速度, 加速药物有效成分进入溶剂, 从而提高了提出率, 缩短了提取时间, 而且免去了高温对提取成分的影响。
    郭孝武［20］报道应用超声技术从黄连根茎中提取黄连素的工艺参数与常规浸泡法相比, 超声提取具有省时、 提出率高等优点。在研究从黄连根茎中提取小檗碱时, 分别对超声波处理、 超声波频率及硫酸浓度等进行了观察, 结果表明用20 kHz超声波提取30 min浸泡24 h, 提取率相同( 8.12%) 。核磁共振波仪对提取产物研究说明超声波对小檗碱结构无影响。超声波用于从黄连中提取小檗碱的常规碱性浸泡工艺中, 超声波提取30 min所得到的小檗碱提取率比碱液浸泡24 h高50%以上 ［21］。吕霞［7］报道用超声波提取法从黄连中提取小檗碱, 称取黄连粗粉2.0 g四份, 分别用纯水, 95%乙醇, 75%乙醇, 0.5%H2SO4溶液超声提取30 min, 过滤, 滤渣按上述方法再重复提取两次。实验结果用HPLC法分析了各提取液的小檗碱浓度表明用75%乙醇超声提取所得的小檗碱浓度最高( 15.642 μg/ml) , 0.5%H2SO4溶液处理次之, 95%乙醇超声提取小檗碱浓度最低( 11.342 6 μg/ml) 。为了考察超声提取的小檗碱结构是否有变化, 以常规浸泡法提取小檗碱成分作对照, 用红外谱仪扫描, 核磁共振波谱仪测得两种提取法所得的小檗碱样品的光谱和氢图谱图一致, 说明超声波提取未破坏小檗碱成分的结构［22］。吴宝华［23］报道, 黄柏用甲醇煮后用超声波处理提取小檗碱, 时间短, 产率高。鲁云博等［24］用HClCH3OH(1∶10)溶液超声20 min的提取方法, 能够获得较高的盐酸小檗碱提取率。岑志芳等［25］采用超声波法考察川黄柏中小檗碱的提出率, 优选最佳的超声频率。以饱和的石灰水为溶媒, 分别以不同频率的超声波从川黄柏中提取盐酸小檗碱并与浸渍法比较, 结果用50 kHz超声波提取3次, 20 min/次, 提取率最高, 比浸渍高近1倍。
　　5  微波法提取小檗碱
    微波指频率在300～300000 MHZ之间的电磁波, 其提取机制是, 一方面经过微波照射, 使植物细胞破裂, 细胞内的有效成分自由流出转移至温度较低的提取介质中; 另一方面, 微波产生的电磁场加速被提取组分由物料内部向提取溶剂界面的扩散速率。邓远辉等［26］用微波法提取黄连中的小檗碱, 以干固物和小檗碱含量测定值为指标, 比较微波和回流两种方法。干固物测定结构显示, 在单位时间内微波处理较回流好, 具有明显优势; 以小檗碱含量为指标, 结果显示回流提取小檗碱含量高于微波提取。郭锦棠等［27］用微波索氏联合工艺提取小檗碱。选用不同粒度的黄连药材, 精确称量10 g, 加入一定量的蒸馏水, 混合均匀, 在变频微波炉中, 以不同水平的微波功率, 辅助时间进行微波照射, 每份样品待其冷却后, 重复照射1次。微波预处理后, 在索氏提取器中以不同水平的提取溶剂用量与提取时间进行提取, 将提取液静置过夜, 取上清液加盐酸调pH值为2, 然后加入18%的食盐水, 将生成的沉淀静置一段时间后过滤, 水洗后放入电热鼓风干燥箱, 在60～80℃加热干燥, 得到盐酸小檗碱粗品, 计算收率。经过正交实验优选条件为, 微波功率520 W, ( 80%功率档) , 辐照时间1.5 min×2次, 基质含水量20   ml, 粒度为中粒, 提取溶剂用量100 ml, 提取时间4 h, 重复实验3次, 盐酸小檗碱粗品平均收率5.634%。实验表明, 微波-索氏联合工艺比单用索氏提取得到的小檗碱收率明显要高, 与传统提取方法比, 提取效率高, 无需过滤, 工艺简单。
    张海容等［28］用正交法优化微波萃取条件, 与传统的酸碱法浸提小檗碱比较研究, 确定工艺条件: 80℃萃取温度, 固液比为1∶15, 时间1.5 min,传统溶剂法萃取温度70℃, 固液比为1∶20, 时间24 h,与稀硫酸浸泡提取比, 微波萃取工艺提取时间大大缩短, 产量可提高30%, 操作简便, 省时节能易于控制。
　　6  酶法提取小檗碱
    酶工程技术是近几年来用于重要工业的一项生物工程技术。经过酶反应温和地将植物组织分解, 加速有效成分的释放提取, 选用相应的酶可将影响液体制剂澄清度的杂质如淀粉、 蛋白质、 果胶等分解去除, 而且针对根中含有脂溶
性成分多, 经过葡萄糖苷酶或转糖苷酶, 使脂溶性成分转化成水溶性糖苷类, 酶反应提取温度低, 可较大幅度地提高得率。例如, 马田田［29］用黄柏提取小檗碱之前用纤维素酶进行预处理, 可提高小檗碱收率, 与未加酶的提取进行比较, 有显著性差异。张福维等［30］报道用纤维素酶预处理黄柏提取盐酸小檗碱, 收率比不加酶时高28%, 其最佳的实验流程为: 10 g黄柏加入80 ml pH 4.5柠檬酸缓冲溶液, 50℃恒温6 h酶解, 过滤, 滤液中加入0.3 ml H2SO4放置10 h过滤, 滤液中加入石灰乳调pH8～9, 过滤, 滤液用盐酸调pH值到1.5, 向溶液中加入食盐至8%, 放置5 h, 过滤得盐酸小檗碱粗品。梁柏林, 周民杰［31］用正交实验法研究酶法提取小檗碱的最佳工艺条件, 确定酶解黄连的最佳工艺条件: 温度40℃, 时间90 min, pH 4.0,酶用量30 mg/g; 酶提取工艺比传统乙醇法提小檗碱产率提高49%。马桔云等［32］选用黄连提取小檗碱研究了加酶组和未加酶组对有效成分小檗碱提取的影响, 新工艺比原工艺只是多了一个向其中加入纤维素酶的酶解过程, 但这两种工艺提取的小檗碱含量有显著差异, 而提取的成分一致, 因此, 考虑是否将新工艺用于黄连提取的工业化中。
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　　7  微量法提取小檗碱
    微型化学实验是近年来国内外迅速发展的一种实验新方法, 有用量少, 经费少, 环境污染小, 安全性好, 时间短等优点。据报道［33］用微量法提取黄柏中的小檗碱与常规化学实验相比, 只是产率略低。具体数据见表1。表1 常规化学实验与微型化学实验比较( 略)
　　8  半仿生提取小檗碱
    半仿生提取法, 是指从生物药剂学的角度, 模仿口服药物及其在胃肠道的转换过程, 采用一定pH的酸水和碱水依次连续提取, 目的是提取含指标成分高的活性混合物, 它与纯化学观点”酸碱法”是等同的, 又因为此种提取方法的工艺条件要适应工业化生产的实际, 不能完全与人体条件完全相同, 仅半仿生而已, 故称”半仿生提取技术”。这种提取方法的特点是能够提取和保留更多的有效成分, 能缩短生产周期, 降低成本。
    林慧彬等［34］以小檗碱的含量为指标, 采用半仿生提取法, 对黄连解毒汤的最佳药材组合方式进行筛选, 优化了组合配伍。张学兰等［35］以小檗碱, 总生物碱, 干浸膏量为指标对黄柏做半仿生提取法和水提取法相比较, 结果表明, 半仿生提取液明显优于水提取液。
　　9  超临界萃取提取小檗碱
    超临界萃取是今年来逐步发展起来的一种现代提取分离技术, 主要是利用二氧化碳在超临界温度下具有流体的性质来提取低极性成分, 经过加入少量极性稍大的溶剂作为夹带剂, 提高溶剂的极性扩大提取成分的极性范围。日本学者系川秀治等［36］早在20世纪80年代就以TLC为指标, 用超临界萃取的方法对黄连有效成分进行了提取。齐艳宁［37］也报道, 经过实验研究, 超临界萃取的方法与传统溶剂的提取方法相比, 有效成分高度浓缩, 收率高, 药理效果好, 且毒性降低。
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