【摘 要】 皂苷類化合物是廣泛存在于自然界的一大類化合物，具有比較強(qiáng)的生物活性和藥理作用。本文采用加壓溶劑提取法提取白頭翁皂苷，以皂總苷提取率為指標(biāo)，在單因素基礎(chǔ)上采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化提取工藝，并研究白頭翁皂苷的提取動力學(xué)模型。結(jié)果表明白頭翁總皂苷最佳工藝條件為提取壓力2.72 MPa，溫度118.24 ℃，時(shí)間64.20 min，在此條件下，提取率為8.16%，加壓提取白頭翁皂苷其提取過程符合動力學(xué)方程lnC=λ+γlnt。

【關(guān)鍵詞】 白頭翁總皂苷；加壓提??；星點(diǎn)設(shè)計(jì)法；動力學(xué)

【中圖分類號】 R284 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 B

中藥有效成份提取是中藥研究和生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟。常用浸提技術(shù)有滲漉法、回流提取法、煎煮法、浸漬法、水蒸氣蒸餾法等[1]。白頭翁作為一種中藥材，其成分比較復(fù)雜，為了把有效成分分離出來，便于制劑，提高療效，減少用量，藥材需要經(jīng)過提取處理。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在多學(xué)科互相滲透對浸提原理及過程深入研究的基礎(chǔ)上，越來越多的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用到中藥提取中來[2]，如：大孔樹脂吸附提取技術(shù)[3]、超臨界萃取技術(shù)[4]、超聲波提取技術(shù)在中藥生產(chǎn)中的應(yīng)用[5]。

由于藥材組織結(jié)構(gòu)和成分的復(fù)雜性，浸提過程的機(jī)制是復(fù)雜的。本研究采用加壓法提取白頭翁總皂苷，就白頭翁中總皂苷提取工藝進(jìn)行探討，以期找到最佳工藝參數(shù)，為工業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)正文

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?采用加壓的方法提取白頭翁中的皂苷，考察提取壓力、提取溫度、時(shí)間和料液比等因素對各成分提取率的影響，找出主要影響因素。得出加壓提取白頭翁皂苷的最佳提取工藝條件，為工業(yè)化大生產(chǎn)提供理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器 全自動加壓溶劑提取器（自制）；UV 762 紫外/可見光光度儀（上海顧村電光儀器廠）；燒杯，玻璃棒，容量瓶，移液管，洗耳球，漏斗，量筒，膠頭滴管，天平，帶塞試管若干，玻璃瓶若干。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)藥材與試劑 白頭翁（青島德全堂）、齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)品（四川省維克奇生物科技有限公司）、冰醋酸（333上海埃彼化學(xué)試劑有限公司）、高氯酸（分析純）（天津東方化工廠）、蒸餾水（自制）、無水乙醇（煙臺三和化學(xué)試劑有限公司）、5%香草醛-冰醋酸溶液的配制：0.5g香草醛置于10mL容量瓶中用冰醋酸完全溶解并定容。

1.2.3 加壓提取器示意圖

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 白頭翁總皂苷提取 稱取60g白頭翁，按一定的料液比加入一定體積的蒸餾水，在全自動加壓溶劑提取儀中調(diào)節(jié)一定的溫度和壓力，進(jìn)行提取，提取完成后用紗布對提取液進(jìn)行過濾，然后蒸發(fā)濾液濃縮至135 mL，趁熱緩慢加入150 mL乙醇，靜置一夜，用濾紙過濾，再水浴濃縮，少量時(shí)轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿內(nèi)，蒸干，稱重，得樣品。取0.01g樣品用甲醇溶解定容到10mL容量瓶，取1mL置于試管內(nèi)蒸干，加入5%香草醛-冰醋酸溶液（新配制）0.2mL，高氯酸0.8mL，搖勻密封，置70℃水浴反應(yīng)15min，冰浴5min，加入5.00mL冰醋酸后搖勻，483nm處測吸收值。

1.3.2 含量測定

1.3.2.1 測定波長的選擇 根據(jù)查閱文獻(xiàn)結(jié)果可知，齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)品的最大吸收波長是483 nm，故以483nm作為白頭翁皂苷的檢測波長。

1.3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 用電子天平精密稱量甘草素標(biāo)準(zhǔn)品4mg，置于10mL容量瓶，加入甲醇至刻度搖勻，即得齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.4mg/mL）。用1mL移液管移取上述溶液各0.10mL、0.30mL、0.50mL、0.70mL、0.90mL分別加入具塞試管中，水浴揮干甲醇，加入5%香草醛-冰醋酸（新配制）0.2mL，高氯酸0.8mL，搖勻，密塞，置70℃水浴中反應(yīng)15分鐘，冰浴5分鐘，加入5.0mL冰醋酸后搖勻，用分光光度計(jì)在483nm處測吸光度值，隨行試劑為空白。

用直線回歸法，縱坐標(biāo)（Y）代表吸收值，橫坐標(biāo)（X）代表對照品質(zhì)量（mg），得方程：y = 3.1801x+0.0579 R = 0.9996 線性范圍：0.04 mg/mL-0.36 mg/mL

1.3.3 單因素實(shí)驗(yàn)考察 本實(shí)驗(yàn)是優(yōu)選白頭翁皂苷的最佳提取工藝，因此需要設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)，研究影響提取過程的溫度、壓力、時(shí)間等工藝條件，并用紫外分光光度法測定白頭翁皂苷的含量，計(jì)算白頭翁皂苷提取率，并選擇合適因素和水平設(shè)計(jì)星點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，得出最優(yōu)的提取工藝；然后設(shè)計(jì)星點(diǎn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，確定最佳提取工藝。

1.3.3.1 壓力對加壓提取甘草皂苷的影響 稱取60g白頭翁藥材，提取溫度110℃、料液比1∶10、溶劑為蒸餾水、時(shí)間60min，改變壓力提取，壓力分別設(shè)為2.0、2.5、3、3.5、4 MPa，分別按上述方法操作。

1.3.3.2 溫度對加壓提取甘草皂苷的影響 稱取白頭翁藥材60g，料液比為1∶10、提取時(shí)間為60min、壓力為3.0MPa，用蒸餾水作為提取液，設(shè)置不同的提取溫度進(jìn)行提取，分別為80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃，分別按上述方法操作。

1.3.3.3 時(shí)間對加壓提取甘草皂苷的影響 稱取60 g白頭翁藥材，料液比1∶10、壓力3.0 MPa、溫度110℃、提取液為蒸餾水，改變提取時(shí)間提取，提取時(shí)間分別為40 min、60 min、80 min，分別按上述方法操作。

1.3.3.4 料液比對加壓提取白頭翁皂苷的影響 稱取60 g白頭翁藥材，提取溫度110 ℃、壓力3.0 MPa、時(shí)間60 min、提取液為蒸餾水，改變料液比提取，料液比分別設(shè)為1：10、1：20、1：30，分別按上述方法操作。

1.3.4 白頭翁總皂苷提取的動力學(xué)研究

1.3.4.1 溫度對提取動力學(xué)的影響 取30ml樣品和300ml蒸餾水置于加壓提取裝置中，壓力2.72MPa，溫度80℃，分別在5min、10min、15min、20min、30 min、40 min、50min、60 min、70min、80min、90min取樣2ml于試管中，取1ml揮干溶劑，用甲醇溶解提取物，定容在10ml容量瓶中。在紫外分光光度計(jì)下，測得A，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得到濃度，并進(jìn)一步求得提取率。在提取溫度90℃、100℃、110℃、120℃和130℃下重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

1.3.4.2 動力學(xué)模型的建立 天然產(chǎn)物有效成分的提取機(jī)制比較復(fù)雜，目前國內(nèi)外對從天然產(chǎn)物中提取有效成分的動力學(xué)研究較多，所建立的動力學(xué)模型也有較大差別，本文對其中一種模型進(jìn)行了研究。

由Fick第一定律可知，

（1）

式中S為固液界面面積，D為溶質(zhì)總擴(kuò)散系數(shù)，dN/dt為溶質(zhì)擴(kuò)散速度，在浸提的過程中，可根據(jù)Lewis及Whitwan傳質(zhì)過程中的邊界層理論，在固液界面層中，溶質(zhì)的濃度梯度dC/dx 不斷減少，即處于非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程，液固界面層溶質(zhì)濃度梯度的變化趨勢可用數(shù)學(xué)函數(shù)表示如下：

（2）

式中a和b是參數(shù)，a>0，-1

擴(kuò)散系數(shù)主要為分子擴(kuò)散系數(shù)，即：

D=DM （3）

式中，DM為分子擴(kuò)散系數(shù)，是濃度與溫度的函數(shù)，類似于非溶蝕性藥物體系的擴(kuò)散動力學(xué)的結(jié)果，擴(kuò)散系數(shù)與溶質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系可表示為：

DM=Ke-E/RTCn （4）

式（4）中，K為影響因素系數(shù)，E是擴(kuò)散活化能，僅與擴(kuò)散體系有關(guān)，n是參數(shù)。

聯(lián)立方程組，并確定邊界條件：當(dāng)t=0時(shí)，C=0；t時(shí)刻，C=N/V，其N與V分別為溶質(zhì)物質(zhì)的量和浸提液體積，可解得，

（5）

式（5）取對數(shù)可得，

lnC=λ+γlnt（6）

式中

式（6）即為所得動力學(xué)模型。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)考察結(jié)果 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以各考察因素為橫坐標(biāo)，皂苷提取率為縱坐標(biāo)作圖分析。

2.1.1 壓力對提取率的影響

由圖3可以看出，提取壓力3.0MPa時(shí)，提取率最大，隨著壓力的減小或增大，提取率下降。

2.1.2 溫度對提取率的影響

在所選取的提取溫度范圍內(nèi)，小于110℃時(shí)，提取率隨著溫度的升高而升高；達(dá)到110℃時(shí)，白頭翁皂苷提取率達(dá)到最高值；此時(shí)若繼續(xù)升溫，由于儀器設(shè)備以及壓力的限制，提取液在更高溫度時(shí)將汽化而影響提取?？梢?，提取溫度對白頭翁皂苷的提取率影響顯著。

2.1.3 時(shí)間對提取率的影響