全 文 ：第 36卷　第 5期 陕西师范大学学报(自然科学版) Vol.36　N o.5
　2008年 9月 Journal of Shaanxi No rmal U niversi ty (Natural Science Edit ion) Sep.2008　
文章编号:1672-4291(2008)05-0044-04
收稿日期:2007-11-15
基金项目:国家自然科学基金资助项目(20575039);高等学校博士学科点专项基金项目(20050718011)
作者简介:李晓丽 , 女 ,硕士研究生 , 主要从事药物分析化学的研究.
＊通讯作者:张志琪 , 男 ,教授 , 博士研究生导师.
超临界 CO2 萃取朱砂七游离蒽醌的研究
李晓丽 , 　范智超 , 　张志琪＊
(教育部药用植物资源与天然药物化学重点实验室;陕西师范大学 化学与材料科学学院 , 陕西 西安 710062)
摘　要:以醋酸镁比色法测定游离蒽醌含量并以其作为评价指标 ,研究了超临界 CO 2 萃取朱砂七
游离蒽醌的提取工艺 ,探讨了萃取温度 、萃取压力 、萃取时间 、夹带剂种类和用量 、提取次数和浸泡
对游离蒽醌得率的影响.结果表明 ,超临界萃取之前 , 用 10 mL 水浸泡朱砂七(200 mg)24h ,萃取
温度 45 ℃,萃取压力 35 MPa ,静萃取时间 35 min ,夹带剂(无水乙醇)15 mL 和动萃取时间 30
min ,连续提取 3 次 ,游离蒽醌得率达 3.98%,其中大黄素和大黄素甲醚分别为 3.44%和 0.38%.
与超声法相比 ,超临界 CO 2 提取工艺具有得率高 、对环境友好和溶剂残留少等优点.
关键词:朱砂七;超临界 CO 2 萃取;游离蒽醌;大黄素;大黄素甲醚
中图分类号:R284.2　文献标识码:A
Supercritical CO2 extraction of free anthraquinones from
Polygonum Cillinerve (Nakai)Ohwi
LI Xiao-li , FAN Zhi-chao , ZHANG Zhi-qi＊
(Key Lab fo r M edicinal Plant Resource and Natural Pha rmaceutical Chemist ry o f
the Minist ry of Education;College of Chemist ry and Materials Science ,
Shaanx i No rmal Universi ty ,Xi′an 710062 , Shaanxi , China)
Abstract:The supercritical CO2 f luid ex t raction (SFE)procedure fo r f ree anthraquinones f rom
polygonum cil l inerve(N akai)Ohw i w as studied.The contents were determined by magnesium
acetate-co lorimetry.The influences of ex t raction temperature , ex traction pressure , static
e xt ract ion time , volume of ent raine r , macerat ion , and the times of repeated ex t racting on
ext ract ing ef ficiency we re investigated.The resul ts show ed that the sample (200 mg)should be
macerated in 10 mL water for 24 h befo re SFE.The optimal ex traction paramete rs w ere
temperature 45℃, pressure 35 M Pa , 15 mL of ethanol as modifiers , static ex t racting 35 min and
dynamic ex t racting 30 min , repeated ex tracting 3 t imes , respect irely .Contents of f ree
anthraquinones , emodin and phy scion obtained by SFE w ere 3.98%, 3.44% and 0.38%,
respectively.Compared wi th sonication ex t ract ion , supercrit ical CO 2 ext raction has the
advantages of high y ield , envi ronment-f riendly property and few er residual so lvent.
Key words:Polygonum Cill inerve (Nakai) Ohwi;Supercri tical CO 2 ext raction;Free
anthraquinones;Emodin;Physcion
　　朱砂七 ,别名朱砂莲 、红药子 ,始载于《图经本
草》 , 为蓼科植物毛脉廖 Polygonum Cil linerve
(Nakai)Ohwi的干燥块根 ,主产于陕西 、甘肃 、河
南等地.具有清热解毒 、活血凉血 、止血止泻 、去风
湿 、强腰膝 ,入药主治急性胃痛 、胃肠炎 、菌痢 、扁桃
体炎等症.朱砂七中主要含有朱砂莲甲素(大黄素 ,
DOI :10.15983/j.cnki.jsnu.2008.05.016
　　第 5期 李晓丽 等:超临界 CO 2 萃取朱砂七游离蒽醌的研究 45　
Emodin)、朱砂莲乙素(大黄素甲醚 , Physcion)及其
糖苷[ 1] .临床效果显著 ,为“太白七药”之一.
蒽醌提取方法目前报道较多的有超声法[ 2 , 3] 和
回流法[ 4] ,但存在有机溶剂用量大 、操作繁琐 、工序
长 、能耗大和有机溶剂残留等问题[ 5] .超临界流体萃
取是近代分离领域出现的新技术.由于它具气体 、液
体的双重特性 , 因而具有很强的溶解能力和良好的
流动及传递性能.CO 2 超临界流体具有无毒 、无味 、
不可燃 、化学性质稳定 、不易与溶质反应 、临界值低
(临界压力 7.37 MPa , 临界温度 31.06℃)、纯度
高 、无残留等特点 ,已广泛应用于中草药有效成分的
提取[ 2 , 5 , 6] .文献[ 7]对大黄游离蒽醌超临界 CO2 流
体萃取进行了研究 ,考察了温度 、压力 、CO 2 流量 、
萃取时间和夹带剂的影响 ,通过正交实验优化了萃
取条件.但未见用超临界 CO 2 流体萃取朱砂七中游
离蒽醌的报道.
本实验系统地考察超临界 CO 2 流体萃取朱砂
七游离蒽醌的条件 ,除萃取温度 、压力 、时间 、夹带剂
种类和用量外 ,还考察了浸泡 、提取次数等游离蒽醌
得率的影响 ,以色谱法测定了提取物中大黄素和大
黄素甲醚的含量 ,且与超声提取法进行比较.
1　材料与方法
1.1　仪器 、试剂与样品
1.1.1 　仪器 　超临界流体萃取 SFT —100XW
(Supercritical F luid Techno logies INC , US A);
724微机型可见分光光度计(上海光学仪器厂);
Waters 1525型高效液相色谱仪 , 2996 光电二极管
阵列检测器 ,二元溶剂泵 ,柱温箱 ,Empow er 色谱工
作站;ACQ-600超声发生器(陕西翔达超声技术工
程厂);RE-52A 旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器
厂);FZ102 微型植物粉碎机(天津泰斯特有限公
司).
1.1.2　试剂与样品　1 , 8-二羟基蒽醌 、大黄素和
大黄素甲醚对照品均购于中国药品生物制品检定所
(批号 0829-9702 、110756- 200110 和 110758 -
200509 ,供含量测定用).CO 2(纯度≥99.90%, 西
安阳光低温产品有限责任公司), 甲醇(HPLC/
S pect ro , Fisher Chemicals),超纯水(Mil lipore),其
余试剂均为分析纯.朱砂七(购自西安市药材市场 ,
经陕西师范大学任毅教授鉴定为廖科植物毛脉廖的
干燥块根).
1.2　实验方法
1.2.1　超临界 CO 2 萃取　精密称取朱砂七粉末
(50目)200 mg ,装入萃取釜(50 mL)中 ,设定萃取
温度 、压力 、CO 2 流速 、最高压力 、最低压力和夹带
剂流速等操作参数.打开CO 2钢瓶阀 ,压力显示 750
Pa左右 ,开启夹带剂泵 ,以设定的流速泵入一定量
夹带剂 ,以秒表计时;开启二氧化碳泵 ,达到设定压
力后 ,进行静态萃取;静态萃取完毕后 ,调节静/动态
阀和背压阀 ,使二氧化碳带着萃取物以适当的流速
流出 ,用一锥形瓶(100 mL)接收 ,乙醇作为接收液;
减压挥干溶剂 ,用甲醇定容于 10 mL容量瓶中.
1.2.2　超声法[ 2] 　精密称取朱砂七粉末(50目)
1.00 g 于 100 mL 圆底烧瓶中 ,加 85%(V/V)丙酮
水溶液 30 mL ,保持水温在 60 ℃(±5 ℃),超声 75
min , 过滤 , 残渣再加 85%(V/V)丙酮水溶液 30
mL ,超声 75 min ,过滤 ,合并滤液 ,过 0.45 μm 尼龙
膜 ,减压挥干溶剂 ,用甲醇溶解定容至 25 mL 容量
瓶中.取该溶液 5 mL ,挥干甲醇 , 5 mL 水溶解 ,再加
5 mL 氯仿萃取 ,连续萃取三次 ,合并滤液 ,挥干氯
仿 ,用甲醇定容于 10 mL 容量瓶中.
1.2.3　游离蒽醌含量的测定　根据文献[ 8]方法 ,
精密称取经 105 ℃干燥至恒重的 1 ,8-二羟基蒽醌
标准品 2.5 mg , 置于 25 mL 容量瓶中 ,加适量甲
醇 ,振荡使其溶解 ,定容 ,得到标准溶液.分别精密吸
取 0.00 、0.25 、0.50 、1.00 、2.00 、3.00 mL 于 10 mL
容量瓶中 ,加入 5.0 mL 1.0%醋酸镁-甲醇溶液 ,
用甲醇定容至刻度线 ,摇匀 ,得到标准溶液系列.在
510 nm 处测定各溶液的吸光度 ,以吸光度 A 对溶
液浓度 c(mg/mL)制作校准曲线.线性回归方程
为:A=41.263c+0.020 5(r=0.999 9).取提取液
适量 ,同法测定游离蒽醌量.
1.2.4　大黄素 、大黄素甲醚含量的测定　依照文献
[ 9 ,10] 方法测定.色谱条件:固定相 Agi lent HC-
C18(250 mm ×4.6 mm , 5 μm ),流动相甲醇∶
水=80∶20 ,等度洗脱 , 柱温 35 ℃,流速 1.0 mL/
min.精密称取大黄素 5.0 mg 、大黄素甲醚 0.5 mg
于同一 10 mL 容量瓶中 ,以甲醇溶解 ,定容 ,得混合
标准溶液.精密吸取上述溶液 0.02 、0.2 、1.0 、2.0 、
4.0 mL 分别置于 10 mL 容量瓶中 , 加甲醇稀释至
刻度 , 摇匀 , 得标准溶液系列.大黄素回归方程:Y
=77091X -498469(r=0.9976),Y 为大黄素峰面
积 ,X 为大黄素浓度(μg/mL);大黄素甲醚回归方
程:Y =72467X +12265(r=0.9973),Y 为大黄素甲
醚峰面积 , X 为大黄素甲醚浓度(μg/mL).提取物
通过 0.45 μm 膜 , 20 μL 进样 ,测定大黄素和大黄素
甲醚.
46　 陕西师范大学学报(自然科学版) 第 36卷
2　结果与讨论
2.1　萃取温度对游离蒽醌得率的影响
萃取温度对朱砂七游离蒽醌得率的影响如图 1
所示 ,在温度小于 45 ℃时 ,游离蒽醌得率随温度升
高而增大 ,即游离蒽醌在超临界 CO 2 流体中的溶解
度随着温度的上升而增大.这是由于随着温度的升
高 ,分子扩散系数增大 ,超临界 CO 2流体的黏度下
图 1　萃取温度对游离蒽醌得率的影响
Fig.1　Effect of extraction temperature on the
yield of free anthraquinones
降 ,蒽醌类物质在超临界 CO 2 流体中的传质系数变
大 ,从而有利于蒽醌的提取.而温度大于 45℃以后 ,
得率随温度升高反而减小 ,说明当温度升高到一定
程度后 ,继续升高温度会导致超临界流体的密度显
著降低 ,从而使得游离蒽醌得率降低.试验结果表
明 ,最佳萃取温度为 45℃.
2.2　静萃取时间对游离蒽醌得率的影响
静萃取时间的影响如图 2所示.试验结果表明 ,
当静萃取时间低于 35 min时 ,随着静萃取时间的延
长 ,游离蒽醌得率逐渐升高 ,但超过 35 min后 ,继续
增加静萃取时间对游离蒽醌得率影响并不显著.故
将静萃取时间定为 35 min.
图 2 静萃取时间对游离蒽醌得率的影响
Fig.2　Effect of static extraction time on the
yield of free anthraquinones
2.3　夹带剂种类及其用量对游离蒽醌得率的影响
由于蒽醌化合物在纯的超临界 CO 2 中溶解度
极低 ,需要加入一定量的极性夹带剂 ,以提高其溶解
性能.研究表明[ 7] ,夹带剂乙醇与甲醇对超临界 CO 2
萃取大黄游离蒽醌影响相差不大 ,丙酮的提取能力
稍差 ,水的效果最差.本研究通过初步试验也发现 ,
乙醇与甲醇效果相差不大 ,但考虑到甲醇有毒 ,故采
用无水乙醇作为夹带剂.
夹带剂用量也是影响超临界萃取效果的关键因
素.从图 3可以看出 ,当无夹带剂加入时 ,得率只有
0.04%, 而加入 5 mL 夹带剂后 ,得率大幅度上升至
图 3　乙醇用量对游离蒽醌得率的影响
Fig.3　Effect of ethanol volume on the
yield of free anthraquinones
0.81%,增加了 20 倍左右.之后 ,随着夹带剂的加
入 ,得率变化很小.但另一方面 ,夹带剂量过高 ,将会
使 CO 2 流体处于非临界状态 ,故乙醇用量以不超过
15 mL(200 mg 朱砂七)为宜.
2.4　萃取压力对游离蒽醌得率的影响
压力是超临界 CO 2 萃取中的另一个基本参数.
萃取压力对朱砂七游离蒽醌得率的影响见图 4.总
体上看 ,随着萃取压力的增大 ,朱砂七蒽醌得率逐渐
升高.当萃取压力从 15MPa 升到 30MPa 时 ,得率增
加 0.12%, 曲线变化平缓;从 30MPa 到 35MPa ,得
率增加 0.20%, 增幅明显.
图 4　萃取压力对游离蒽醌得率的影响
Fig.4　Effect of extraction pressure on the
yield of free anthraquinones
压力的影响主要体现在改变超临界CO 2的密度
上 ,从而增加超临界 CO2 的溶解能力和减少分子间
的传质阻力 ,增加溶质与溶剂之间的传质效率 ,从而
有利于目标组分的萃取.但压力的增大会增加设备
费用 ,缩短设备的使用寿命和增加高压危险性 ,因此
萃取压力不宜过高.选择萃取压力为 35 MPa.
　　第 5期 李晓丽 等:超临界 CO 2 萃取朱砂七游离蒽醌的研究 47　
2.5　浸泡和提取次数对游离蒽醌得率的影响
超临界萃取之前 ,将朱砂七粉末(200 mg)3 份
置于培养皿中 ,分别加 10 mL 超纯水 、10 mLHCl
(1%溶液)和未处理(作对照), 盖上(以减少挥发),
在室温下浸泡 24 h ,取下盖子自然挥干溶剂.按以
下条件进行超临界 CO 2萃取:萃取温度 45 ℃,萃取
压力 35 MPa ,静萃取时间 35 min ,夹带剂(无水乙
醇)15 mL 和动萃取时间 30 min ,连续提取 6 次.
图 5　浸泡对游离蒽醌得率的影响
Fig.5　Effect of macerate on the yield of
free anthraquinones
a.H 2O;b.1%HCl;c.无浸泡
由图 5可知 ,用水浸泡 ,连续提取 3 次 ,得率达
到3.98%;用 1%HCl溶液浸泡 ,连续提取 3次得率
达到 3.21%;而没有浸泡直接进行超临界萃取 ,得
率只有 1.93%.说明无论是用水还是 1%HCl浸泡
后游离蒽醌得率都高于未浸泡的.考虑到盐酸溶液
有酸性 ,且对高压设备有腐蚀性 ,故选择用水浸泡.
另外 ,由图 5可知 ,随着提取次数的增加 ,游离
蒽醌得率也在增加 ,但当提取次数超过 3次时 ,游离
蒽醌得率不再明显增加 ,与 6次提取量相比 , 3次提
取量可达到 80%左右 ,已基本满足要求 ,故确定提
取次数为 3次.
2.6　验证性试验
取朱砂七粉末 3份 ,每份 200 mg ,按照最优工
艺参数:在超临界萃取之前 ,先用 10 mL 超纯水在
室温下浸泡 24h ,然后在通风条件下 ,晾至快干 ,用
滤纸和纱布包好 ,放于萃取釜内.设定萃取温度 45
℃,萃取压力 35 MPa ,静萃取时间 35 min ,动萃取
时间 30 min ,无水乙醇 15 mL ,连续提取 3次 ,平行
3份试验 ,取平均值.得率为(3.98±0.12)%, 说明
优化结果可靠.
2.7　与超声法的比较
采用超临界 CO 2 萃取法和超声法 ,从同一批朱
砂七中提取游离蒽醌 ,且用高效液相色谱法测定大
黄素和大黄素甲醚的含量.结果如表 1所示.试验
结果表明 ,超临界 CO 2 得率高于超声法.在超临界
CO 2萃取中 ,不需要毒性较大的溶剂如氯仿或丙酮
而且省去了过滤等繁杂操作.
表 1　与超声法相比较的结果表(n=3)
Tab.1　Comparison between SFE and SE(n=3)　%
方法 游离蒽醌 大黄素 大黄素甲醚
超临界法 3.98 3.44 0.38
超声法 1.51 1.19 0.02
3　结论
本实验对超临界 CO 2 萃取朱砂七中游离蒽醌
提取工艺进行了优化 ,得到最佳工艺为:超临界 CO2
萃取之前 , 用 10 mL 水浸泡朱砂七粉末(200 mg)
24h ,萃取温度 45 ℃,萃取压力 35 MPa ,静萃取时间
35 min ,夹带剂(无水乙醇)15 mL 和动萃取时间 30
min ,连续提取 3次 ,游离蒽醌得率为 3.98 %,其中
大黄素和大黄素甲醚分别为 3.44 %和 0.38 %.与
超声法相比 ,超临界 CO2 流体萃取不尽操作简单 ,
不需要毒性较大的有机溶剂 ,而且提取率更高.
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〔责任编辑　王　勇〕