蛇床子的超臨界提取工藝及成分分析
【摘要】 目的 考察超臨界CO2流體提取蛇床子中有效成分的最佳工藝，并對提取物的成分進(jìn)行分析。方法 單因素考察提取壓力、提取溫度、提取時間及物料粒度對提取率的影響;用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC?MS)方法進(jìn)行化學(xué)成分分析。結(jié)果 最佳提取工藝條件為:物料粒度40目，提取壓力25 MPa，提取溫度50 ℃，提取時間6 h;提取物采用GC?MS法分離出26個組分，鑒定了15個成分，占?xì)饣a(chǎn)物總量的64.02%。結(jié)論 超臨界CO2 流體提取技術(shù)可用于蛇床子有效成分的提取。
【關(guān)鍵詞】 蛇床子;超臨界CO2;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)
Abstract:Objective To optimize the supercritical?CO2 extraction procedure of Fructus cnidii, and analyze the components of extracts. Methods The effecting factors of extraction process including the extraction pressure, temperature, extraction time and the particle size were investigated by single factor method. GC?MS was used to identify the chemical compositions. Results The optimum extraction conditions were as following: 40 mu of the particle size, 25 MPa of extraction pressure, 6 hours of extraction at 50 ℃. A total of 26 compounds were sparated and 15 of them were identified. The identified compounds accounted for more than 64.02% of the total gasified compounds.Conclusion Supercritical fluids extraction can be used to extract the effective components of Fructus cnidii.
Key words: Fructus cnidii ; Supercritical fluids extraction; GC?MS
蛇床子為傘形科植物蛇床[Cnidium monnieri(L.) Cuss.]的干燥成熟果實，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》[1],味辛、苦，性溫，具溫腎壯陽、燥濕、祛風(fēng)、殺蟲的功效[2]。蛇床子中主要含有蛇床子素、歐前胡素、佛手內(nèi)酯、花椒青內(nèi)酯、異虎耳草素等香豆素類化合物[3～5]。據(jù)近代藥理研究，此類成分具有明顯的解痙、祛痰、抗過敏[6]、止喘[7]、抗炎[8]等作用。本實驗以出油率、提取物中蛇床子素的含量及提取率為指標(biāo)，著重考察提取壓力、提取溫度、提取時間及物料粒度等因素對提取率的影響，優(yōu)選最佳工藝條件，并對提取物采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC?MS)方法進(jìn)行化學(xué)成分分析，為該提取技術(shù)應(yīng)用于蛇床子的工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)。
1、儀器與材料
HA231?50?06型超臨界萃取裝置(江蘇南通華安超臨界實業(yè)公司);Waters HPLC (Waters 515/2487);Diamonsil C18 柱(200 mm×4.6 mm,5 μm);TL?9900 色譜工作站;HP5890ⅡGC/HP5972MS氣/質(zhì)聯(lián)用儀;BP1(nonpolar)石英毛細(xì)管柱(60 m×0.22 mm,0.25 μm，澳大利亞SGE公司);十萬分之一電子天平(Sartorius)。
蛇床子購于廣州清平藥材市場，經(jīng)廣州中醫(yī)藥大學(xué)李衛(wèi)民教授鑒定為蛇床[Cnidium monnieri(L.) Cuss.] 的干燥成熟果實(HPLC法測定，本品按干燥品計算含蛇床子素為1.90%);蛇床子素對照品(中國藥品生物制品檢定所，批號：20822-9401)。
2、方法與結(jié)果
2.1SFE?CO2法提取工藝的基本流程
蛇床子粉碎—過篩—置提取釜中—加熱加壓循環(huán)提取(CO2流量為20 L/h)—提取完成從解析釜Ⅰ出料口出料，得淡黃綠色膏狀提取物(蛇床子?SFE)，計算出油率(每100 g藥材得到的提取物的量)。
2.2按《中國藥典》2005年版一部“蛇床子”項下的含量測定方法(HPLC法)測定提取物中蛇床子素的含量，并計算提取率(每100 g藥材得到的提取物中蛇床子素的量與藥材中蛇床子素的'量的比值)。
2.3單因素考察提取工藝
2.3.1提取壓力對提取率的影響
固定提取溫度35 ℃、物料粒度40目、提取時間4 h，改變提取壓力考察其對提取物的影響，結(jié)果見表1。
表1提取壓力對提取率的影響 略
提取壓力可直接影響超臨界流體的相對體積質(zhì)量、黏度和擴(kuò)散系數(shù)，從而影響出油率及提取率。試驗結(jié)果表明：當(dāng)壓力<20 MPa時，CO2的單位體積質(zhì)量較小，相應(yīng)其溶解能力也較小，所以提取率也較低;壓力達(dá)到25 MPa時，其溶解能力明顯增大，提取率也隨著上升;壓力繼續(xù)升高，提取率的變化不明顯，考慮到生產(chǎn)效率和安全，最佳的提取壓力應(yīng)控制在25 MPa。
2.3.2提取溫度對提取率的影響
固定提取壓力25 MPa、物料粒度40目、提取時間4 h，改變提取溫度考察其對提取率的影響，結(jié)果見表2。
表2提取溫度對提取率的影響 略
結(jié)果表明：溫度升高有利于蛇床子中的有效成分溶解到CO2流體中，提高提取率;當(dāng)溫度達(dá)到55 ℃以上時，溫度升高又降低了CO2的密度而導(dǎo)致溶解能力下降，雖然出油率提高，但蛇床子素的含量及提取率卻明顯降低，表明此時蛇床子中的其他組分被更多地提取出來。因此，實際生產(chǎn)中可選定溫度為50～55 ℃之間。
2.3.3提取時間對提取率的影響
固定提取壓力25 MPa、提取溫度50 ℃、物料粒度40目，考察不同提取時間對提取率的影響，結(jié)果見表3。
表3提取時間對提取率的影響 略
結(jié)果表明：蛇床子素的提取率隨提取時間的增加而增加，隨著時間進(jìn)一步延長，增加幅度逐漸變緩，在提取6 h之后，蛇床子素提取率的增加已不明顯。因此，提取時間確定為6 h。
2.3.3物料粒度對提取率的影響
固定提取壓力25 MPa、提取溫度50 ℃、提取時間6 h，考察不同物料粒度對提取率的影響，結(jié)果見表4。
表4 物料粒度對提取率的影響 略
結(jié)果表明：蛇床子素的提取率隨著粉碎粒度的減少而增加，粒度在40目以上時，提取率均可達(dá)90%以上，這是因為適度的破碎后，增加了蛇床子顆粒與CO2流體的接觸面積和提取通道，使CO2流體盡快擴(kuò)散到原料組織內(nèi)部，從而提高提取率;但粒度過細(xì)，原料的堆密度顯著增大，通透性變差，提取率降低。因此，生產(chǎn)中以40目的物料粒度比較適宜。
2.3.4提取工藝的驗證
取粉碎過40目篩的蛇床子細(xì)粉3份(每份25 kg)分別進(jìn)行超臨界提取，提取壓力25 MPa、提取溫度50 ℃、提取時間6 h，CO2流量20 L/h，各批次出油率分別為3.43%、3.29%及3.33%;蛇床子提取物中蛇床子素含量分別為52.95%、54.08%及54.37%。
2.4蛇床子超臨界提取物的成分分析
2.4.1色譜條件
色譜條件：色譜柱為BP1(nonpolar)石英毛細(xì)管柱(60 m×0.22 mm,0.25 μm，澳大利亞SGE公司);初始溫度80 ℃，停留5 min，以10 ℃/min速率一階升溫至140 ℃，停留30 min，再以5 ℃/min速率二階升溫至260 ℃，停留40 min。進(jìn)樣口溫度280 ℃，柱流量1 mL/min。
質(zhì)譜條件：電離方式EI，電離電壓1 965 mV，離子源溫度172 ℃，掃描質(zhì)量范圍50～550 m/z。
2.4.2分析結(jié)果
稱取適量的蛇床子超臨界提取物，用無水乙醇?正己烷(體積比1∶1)混合溶劑溶解，配成約10 mg/mL的樣品溶液，吸取1 μL以無分流方式進(jìn)樣，得總離子流色譜圖，結(jié)果見圖1。各色譜峰經(jīng)峰純度檢測，并將所得質(zhì)譜數(shù)據(jù)經(jīng)由Wiley138質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索，結(jié)果見表5。蛇床子超臨界CO2提取物中分離出26個色譜峰，檢定出15種化合物，占?xì)饣a(chǎn)物總量的64.02%，其中蛇床子素占41.58%。
圖1蛇床子?SFE總離子流色譜圖 略
3、討 論
3.1本實驗得到的最佳工藝條件為：物料粒度40目、提取壓力25 MPa、提取溫度50 ℃、提取時間6 h、CO2流量20 L/h。
3.2本提取工藝沒有溶劑殘留，工藝簡單。3批放大實驗產(chǎn)品結(jié)果基本一致，有效成分蛇床子素的含量均達(dá)到50%以上，提取率為90%以上;質(zhì)譜分析結(jié)果表明使用該工藝提取的蛇床子超臨界提取物中，蛇床子素等香豆素類有效成分被富集、提取出來，有利于蛇床子的充分利用及其制劑的成型。
表5蛇床子-SFE的GC?MS鑒定結(jié)果 略
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