微波法从黄连中提取黄连素的工艺研究

背景及概述

黄连是一种著名的中药，《神农本草经》列之为上品，性寒，味苦，具有清热燥湿，泻火解毒之功效。其中以黄连素(小檗碱)的含量最多，也是最有效的成分之一，其对心血管系统、神经系统和消化系统具有良好的治疗和保健作用，是一种常用的中草药。近几年来又发现了一些新的用途，如治疗原发性高血压、心律失常、高血脂症、消化性溃疡、Ⅱ型糖尿病等，可以说是老药新用。此外，现代药理学研究证实黄连素具有显著的抗心力衰竭、抗心律失常、降低胆固醇、抗制血管平滑肌增殖、改善胰岛素抵抗、抗血小板、抗炎等作用，因而在心血管系统和神经系统疾病方面将可能有广泛、重要的应用前景，日益受到重视。

制备

提取黄连素比较成熟的工艺为硫酸法、石灰水法，但这些方法提取的时间长、代价高、产品纯度低、产率低、溶剂消耗多、易造成环境污染等问题。本研究以水作为提取溶剂，采用微波辐射方法从黄连中提取黄连素，并优化提取工艺条件[1]。

仪器与试剂

1原料和试剂

黄连(购于钦州市药店);黄连素对照品、浓盐酸、氯化钠(购于南宁蓝天实验设备有限公司)。

2仪器

NJL07-3 型实验专用微波炉(南京杰全微波设备有限公司);T6 新世纪紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司);雷磁 PHS-3C 型 PH计(上海精密科学仪器有限公司);万分之一电子分析天平(上海精密科学仪器有限公司);HH-4 数恒温水浴锅(金坛市科析仪器有限公司);SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵(上海豫华仪器有限公司)。

实验方法

1黄连素的提取

将黄连放入烘箱中于 70 ℃条件下烘烤使之变脆，用粉碎机将其研磨成粉末状。用万分之一天平准确称取 2.0000 g 黄连，置于 250 mL 小烧杯中，加入一定量蒸馏水浸泡一段时间，在一定条件下微波提取黄连素。趁热抽滤，提取液加人 20% NaCl 溶液，并用稀盐酸调 pH 至 1 ～2，放入冰箱中冷藏静置过夜，得黄连素粗品。

2黄连素的精制

将黄连素粗品置于烧杯中。加入 50 倍量蒸馏水煮沸 1 min 搅拌溶解，趁热抽滤，滤液放冷后加浓HCl 调节 pH 至 1 ～2，放入冰箱中冷藏静置过夜，即析出黄色针状黄连素精品。实验流程图如下:

图1 黄连素的提取实验流程图

分光光度法测定黄连素含量

1标准曲线的绘制

精密称取黄连素对照品 4 mg，用水溶解并移至100 mL 容量瓶中定容，得浓度为 40 μg/mL 的储备液，备用。精密吸取黄连素储备液 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 mL 于 25 mL 容量瓶中并定容，用蒸馏水作空白，在其吸收波长 λ =345 nm 处分别

测其吸光度，根据结果用最小二乘法作线性回归，得黄连素浓度 X 与吸光度 Y 的线性回归方程:Y = 0.0636X + 0． 00891(X 为黄连素浓度 μg/mL，Y 为吸光度)，r = 0.9998。

2黄连素的提取率分析

准确量取提取所得的冷藏前的酸化溶液1 mL 于 25 mL 容量瓶中并定容，用蒸馏水作空白，在 λ =345 nm 处测其吸光度值，根据所测得的分光度值由线性方程计算求得黄连素提取率。

黄连素提取工艺的确定

分别考察不同微波功率、原料浸泡时间、料液比(g/mL，下同)、提取次数、微波辐射时间对黄连素提取率的影响。在考察这些因素对提取黄连素的影响时，以 345 nm 处的吸光度值确定条件。移取 1mL 黄连素精品于 25 mL 容量瓶中定容，测定 345nm 处的吸光度值。

1微波功率

准确称量 2.0000 g 黄连，置于 250 mL 小烧杯中，加入 200 mL 蒸馏水，浸泡 24 h。分别在 300、400、500、600 w 的微波功率下微波提取 3 min。趁热抽滤，加人 20% NaCl 溶液，并用稀盐酸调 pH 至1 ～2，放入冰箱中冷藏静置过夜，即析出黄色针状黄连素精品。

2原料浸泡时间

准确称量 2.0000 g 黄连，置于 250 mL 小烧杯中，加入200 mL 蒸馏水，分别浸泡8 h、16 h、24 h、32h，在 500 w 的微波功率下微波提取 3 min。趁热抽滤，加人 20% NaCl 溶液，并用稀盐酸调 pH 至 1 ～2，放入冰箱中冷藏静置过夜，即析出黄色针状黄连素精品。

3料液比

准确称量 2.0000 g 黄连，置于 250 mL 小烧杯中，分别加入 160、200、240、280 mL 的蒸馏水，浸泡24 h。在 500 w 的微波功率下微波提取 3 min。趁热抽滤，加人 20% NaCl 溶液，并用稀盐酸调 pH 至1 ～2，放入冰箱中冷藏静置过夜，即析出黄色针状黄连素精品。

4提取次数

准确称量 2.0000 g 黄连，置于 250 mL 小烧杯中，加入 200 mL 蒸馏水，浸泡 24 h。在 500 w 的微波功率下微波分别提取 1 次、2 次、3 次、4 次，每次提取 3 min。趁热抽滤，加人 20% NaCl 溶液，并用稀盐酸调 pH 至 1 ～ 2，放入冰箱中冷藏静置过夜，即析出黄色针状黄连素精品。

5微辐射时间

准确称量 2.0000 g 黄连，置于 250 mL 小烧杯中，加入 200 mL 蒸馏水，浸泡 24 h。在 500 w 的微波功率下微波分别提取 1、2、3、4 min。趁热抽滤，加人 20% NaCl 溶液，并用稀盐酸调 pH 至 1 ～2，放入冰箱中冷藏静置过夜，即析出黄色针状黄连素精品。

结论

微波是电磁波的一部分，微波所具有的非热效应可以松弛氢键，击穿细胞膜，加速溶质分子对基体的渗透和目标组分的溶剂化，提高提取效率。天然植物中的有效成分往往包埋在有表皮保护的内部薄壁细胞或者液泡内，破壁非常困难。微波加热导致细胞内极性物质，尤其是水分子吸收微波能，产生大量热量，使细胞内温度迅速升高，液态水汽化产生的压力将细胞膜和细胞壁冲破，形成微小孔洞，进一步加热导致细胞内部和细胞壁水分减少，细胞收缩，表面出现裂纹。孔洞和裂纹的存在使胞外液容易进入细胞内，溶解并释放细胞内有效成分。

在微波场的协同下，通过对影响黄连素提取因素的探索实验，我们得出了从黄连中提取黄连素的工艺为:提取功率500 W，提取时间3 min，料液比1∶120，提取次数2 次，原料浸泡时间24 h。提取率达5.61%，提取效果较好。与传统方法中的硫酸法、石灰法、乙醇浸取法相比，不仅提高了提取速度，并且更加环保。

参考文献

[1]Xu Y(徐艳)，Liu HG(刘海港)． Study on the extraction of berberine from Coptis chinensis by microwave． Lishizhen Med Mater Res(时珍国医国药)，2007，18:2231