趙兵，王玉春，吳江，歐陽(yáng)藩

（中國(guó)科學(xué)院化工冶金研究所生化工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100080）

超聲波用于強(qiáng)化石油醚提取青篙素

趙兵，王玉春，吳江，歐陽(yáng)藩

（中國(guó)科學(xué)院化工冶金研究所生化工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100080）

1 前言

從植物中提取藥用成份的首要條件是被提取物能夠快速、高效地進(jìn)入提取介質(zhì)，如水溶液、有機(jī)溶劑等[1]。由于青篙素存在于細(xì)胞內(nèi)，提取過(guò)程中一般需要將細(xì)胞破碎[2]。采用化學(xué)破碎方法由于過(guò)程中有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，容易造成被提取物結(jié)構(gòu)性質(zhì)等變化而失去活性。用機(jī)械方法又難以將細(xì)胞有效破碎。如果破碎不好會(huì)造成青篙素在提取介質(zhì)中擴(kuò)散緩慢，增加提取時(shí)間，影響整個(gè)過(guò)程收率，增加成本。

超聲波應(yīng)用于生物技術(shù)是一個(gè)較新的研究領(lǐng)域。近年來(lái)超聲波在高分子化合物降解、有機(jī)合成、提取分離等方面得到了廣泛研究及應(yīng)用，如多糖的降解及提取[3]。目前對(duì)超聲波用于從陸地植物中提取藥用有效成份進(jìn)行了較多研究[4-7]，都取得了較滿意的效果，回收率大大提高。超聲波用于海藻破碎提取海洋生物活性物質(zhì)亦取得了較好的效果，如超聲波用于鹽藻破碎提取胡蘿卜素[6]。在采用化學(xué)及機(jī)械破碎方法均不能從龍須藻中獲得理想的藻膽體時(shí)，采用超聲波提取得到了完整的藻膽體，而且效果較好[9]。本文采用超聲破碎強(qiáng)化石油醚提取青篙素，希望能為改進(jìn)現(xiàn)有青篙素提取工藝、縮短提取時(shí)間、降低提取成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量提供一些依據(jù)。

2 原料、設(shè)備及分析方法

實(shí)驗(yàn)原料：酉陽(yáng)干青篙葉，重慶武陵山制藥廠提供。

主要試劑：青篙素標(biāo)準(zhǔn)品（Sigma Chemieal Co.），2℃下儲(chǔ)存；石油醚（30～60℃）、95%乙醇、氫氧化鈉均為A.R.級(jí)。

實(shí)驗(yàn)裝置：主要包括磁力攪拌加熱裝置、自動(dòng)恒溫水浴、冷凝裝置以及超聲波發(fā)生器（頻率20 kHz，功率120 W）等。由于超聲波發(fā)生器探頭不能同有機(jī)溶劑接觸，所以只能放在恒溫水浴中靠近錐形瓶的地方。見(jiàn)圖1。

分析方法： 紫外分光光度法，使用BECKMAN DU750 紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)。

3 實(shí)驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定

3.1 原料準(zhǔn)備

將經(jīng)過(guò)篩選的青篙葉置于40℃烘箱中烘烤3 h后取出，用瓷乳缽研磨至粉狀，過(guò)60目篩，制成青篙葉粉，儲(chǔ)于干燥器中備用。原料青篙素含量測(cè)定采用索氏提取法，提取48 h后測(cè)定原料青篙素含量為7.38 mg/g。

3.2 攪拌提取

稱(chēng)取青篙樣品1 g，置于錐形瓶中，加入一定體積的石油醚，控制適宜的溫度，攪拌提取。

3.3 超聲波強(qiáng)化提取

將超聲波探頭插入水浴中，調(diào)節(jié)到一定溫度。設(shè)置好超聲波作用時(shí)間及方式，進(jìn)行提取。

3.4 樣液處理

提取結(jié)束時(shí)，將提取液冷卻至室溫后抽濾，取濾液置于分液漏斗中，加入 2%氫氧化鈉洗去堿溶性部分，棄去下層堿液，以蒸餾水洗滌至中性，置于圓底燒瓶中于55℃溫度下減壓蒸餾得到含青篙素的浸膏物質(zhì)，再以95%乙醇溶解浸膏，并定容于50 mL容量瓶中備測(cè)。

3.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定

精確稱(chēng)取80℃下干燥至恒重的青篙素標(biāo)準(zhǔn)品10 mg，置于100 mL容量瓶中，用95%乙醇定容，分別吸取0，2，4，6，8，10 mL于50 mL容量瓶中，用95%乙醇補(bǔ)充至10 mL，再用0.2% NaOH定容，樣品置于（50±1）℃水浴中反應(yīng)30 min，流水冷卻至室溫。在292 nm處測(cè)吸收值，結(jié)果如表1所示。標(biāo)準(zhǔn)曲線線性相關(guān)系數(shù)為0.999。

3.6 樣品溶液的測(cè)定

從50 mL樣液容量瓶中吸取樣液2 mL于20 ml容量瓶中，補(bǔ)充95%乙醇至4 mL，用0.2%NaOH定容。50℃水浴中反應(yīng)30 min后取出，流水冷卻至室溫。紫外區(qū)292 nm處測(cè)吸收值。青篙素提取量M及提取回收率E由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

4.1 超聲波強(qiáng)化提取

采用超聲波強(qiáng)化提取主要是利用超聲波破碎細(xì)胞（空化作用）和強(qiáng)化傳質(zhì)（機(jī)械作用），破碎的效果不僅取決于聲強(qiáng)、頻率，而且與提取介質(zhì)性質(zhì)等多種因素有關(guān)。采用超聲波頻率為20 kHz，對(duì)聲強(qiáng)、超聲波處理時(shí)間、攪拌提取時(shí)間、超聲波處理次數(shù)等因素進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)中石油醚體積均為60 mL，攪拌速度均為600 r/min，溫度50℃。

4.1.1 超聲波強(qiáng)度對(duì)提取率的影響

分別以不同強(qiáng)度的超聲波處理10 min后，50℃溫度下繼續(xù)攪拌提取至30 min，結(jié)果如圖2所示。超聲波強(qiáng)度越高，青篙素提取率越高，這主要是因?yàn)殡S著超聲波強(qiáng)度的增高，在提取介質(zhì)中產(chǎn)生的空化作用增強(qiáng)，原料顆粒及細(xì)胞的破碎率提高，并促進(jìn)了青篙素的擴(kuò)散傳質(zhì)。

4.1.2 超聲波處理時(shí)間對(duì)提取率的影響

攪拌提取過(guò)程中分別用90 W超聲波處理不同時(shí)間后，繼續(xù)攪拌提取至30 min，結(jié)果如圖3所示。由圖可以看出，在總提取時(shí)間相同時(shí)，隨超聲波處理時(shí)間的增加，提取率也相應(yīng)增加。顯然，超聲波處理時(shí)間越長(zhǎng)，原料顆粒被破碎的機(jī)會(huì)越多。但在一定聲強(qiáng)、頻率和提取介質(zhì)條件下，超聲波作用一定時(shí)間后，繼續(xù)增加作用時(shí)間，提取量和回收率不再增加。實(shí)驗(yàn)中用超聲波處理20 min后提取量和回收率基本不再增加。超聲波處理20 min后繼續(xù)攪拌至30 min的提取率（E =83%）較1000 r/min攪拌提取2 h的提取率（E=81%）還略高。由此可見(jiàn)，應(yīng)用超聲強(qiáng)化青篙素的提取具有良好的效果。

4.1.3 攪拌時(shí)間對(duì)提取率的影響

超聲波在媒質(zhì)中傳播可使媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)化溶質(zhì)傳質(zhì)，此即超聲波機(jī)械機(jī)制。以90 W超聲波強(qiáng)化處理10 min后，分別繼續(xù)攪拌提取。當(dāng)攪拌提取時(shí)間從0到30 min時(shí)，提取率增加很快，隨后隨時(shí)間的增加提取率增加變慢，說(shuō)明超聲破碎后青篙素易于滲出，但并未完全釋放到溶液中。

4.1.4 超聲波處理間歇次數(shù)對(duì)提取率的影響

在相同條件下，將12 min的超聲波處理時(shí)間平均分成不同的次數(shù)，間歇時(shí)間與處理時(shí)間相同，結(jié)果見(jiàn)表2。隨著超聲波作用次數(shù)增加，青篙素提取量及提取率逐漸增加。原因在于在相同時(shí)間內(nèi)采用多次超聲波作用可以使被破碎細(xì)胞內(nèi)的產(chǎn)物及時(shí)釋出，不在顆粒中積累，有利于提取。

4.2 超聲波強(qiáng)化提取與其它提取方法比較

圖4是攪拌提取、超聲波強(qiáng)化提取、索氏提取、室溫冷浸提取所得提取產(chǎn)物紫外測(cè)定結(jié)果與青篙素標(biāo)準(zhǔn)品紫外圖譜比較。顯然，按雜質(zhì)峰數(shù)量及強(qiáng)度由小到大的次序?yàn)椋呵喔菟貥?biāo)準(zhǔn)品>超聲波強(qiáng)化提取>攪拌提取>索氏提取>室溫冷浸提取。一般而言，提取時(shí)間越長(zhǎng)，雜質(zhì)峰數(shù)量越多，強(qiáng)度越大。與其它提取方法比較，超聲波作用提取時(shí)間大大縮短，提取產(chǎn)物中雜質(zhì)亦相對(duì)較少。究其原因可能是青篙素主要存在于青篙植物的腺體里，在受到超聲波空化作用時(shí)，腺體很容易破裂，而青篙素溶出，此時(shí)，其他雜質(zhì)組份則只有少量進(jìn)入提取液，故產(chǎn)品中雜質(zhì)較少。

5 結(jié)論

超聲波用于強(qiáng)化石油醚提取青篙素時(shí)，采用20 kHz、90 W超聲波，在50℃下，單次作用20 min后繼續(xù)攪拌至30 min時(shí)，提取率可達(dá)83%；而用超聲波處理6次，每次處理2 min，共計(jì)12 min，提取相同時(shí)間，提取率可達(dá)81%，與1000 r/min攪拌提取2 h的提取率相同。本實(shí)驗(yàn)可為改進(jìn)現(xiàn)有青篙素提取工藝、提高回收率、增加青篙素生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益提供一定的依據(jù)。

摘編自《化工冶金》2000年第3期：310～313頁(yè)，圖、表、參考文獻(xiàn)已省略。