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95%乙醇提取白胡椒中胡椒碱的工艺研究



全 文 :第 32 卷第 1 期
2013 年 2 月
中 国 野 生 植 物 资 源
Chinese Wild Plant Resources
Vol. 32 No. 1
Feb. 2013
收稿日期:2012 - 07 - 15
基金项目:国家“十二五”科技支撑计划(2011BAD33B01)
作者简介:石宝俊(1967 - ) ,男,江苏盐城人,博士,副研究员。
* 通讯作者。E - mail:zbotao@ jlonline. com
doi:10. 3969 / j. issn. 1006 - 9690. 2013. 01. 006
95%乙醇提取白胡椒中胡椒碱的工艺研究
石宝俊1,高君泽2,黄晓德1,赵伯涛1*
(1.南京野生植物综合利用研究院,江苏 南京 210042;2.南京中医药大学 药学院,江苏 南京 210046)
摘 要 目的:优选从白胡椒中提取纯化胡椒碱的工艺。方法: 采用 95%乙醇对白胡椒中胡椒碱提取及纯化,利用
高效液相法对制得的胡椒碱的纯度进行测定,以胡椒碱的提取率和纯度为指标,从而优选出从胡椒中提取纯化胡
椒碱的工艺。结果:以 100 g白胡椒为例,用 95%的乙醇提取 2 次,每次分别提取 1 h,采用乙醇与胡椒的体积质量
比为 8∶ 1,6∶ 1,制得的胡椒碱粗品,在 95%乙醇中 60℃溶解,常温下冷却结晶 1 次得到胡椒碱的纯度 90%以上。结
论:本实验所选用的工艺简单,制得产品纯度高,适合大规模生产。
关键词 胡椒;胡椒碱;乙醇提取;纯度; 提取率
中图分类号:S567 文献标识码:A 文章编号:1006 - 9690(2013)01 - 0021 - 03
Studies on Extraction for Piperine from Piper nigrum
Shi Baojun1,Gao Junze2,Huang Xiaode1,Zhao Botao1*
(1. Najing Institute for Comprehensive Utilization of Wild Plants,Nanjing 210042,China;2. School of
Pharmacy,Nanjing University of Chinese Medicine,Nanjing 210046,China)
Abstract OBJECTIVE To select the best extraction and purification technology of piperine from Piper
nigrum. METHODS piperine from white pepper is extracted and separated with 95% ethanol,and purity
of piperine was determined through the use of HPLC. With extraction rate and purity of piperine as in-
dex,extraction and purity technology of piperine from Piper nigrum was optimizied by test. RESULTS
The results show that,for 100g white pepper,the optimum conditions that extracting and separating pip-
erine from white pepper is extraction with 95% ethanol 2 times,one hour each,ethanol (volume) :pep-
per(quality) (8∶ 1,6∶ 1 respectively). Crude product of piperine,was dissolved in 95% ethanol at 60℃
water bath,room temperature crystallization,and got purity of piperine more than 90% . CONCLUSION
Extraction and purificatio technology of piperine was simple with high purity piperine and suitable for
mass production.
Key words Piper nigrum;piperine;ethanol extract;purity;extraction rate
胡椒为胡椒科植物胡椒(Piper nigrum L.)的果
实。当果穗基部的果实开始变红时,剪下果穗,晒干
或烘干后,即成黑褐色,取下果实,通称黑胡椒。如
全部果实均已变红时采收,用水浸渍数天,擦去外果
皮,晒干,则表面里灰白色,通称白胡椒。
胡椒碱(C17 H19 NO3)为白胡椒的活性成分,具
有抗肿瘤[1]、抗氧化[2]、抗消化系统溃疡[3]、抗抑
郁[4]、抗免疫调节等作用[5]。刘文等[6]同时用酸水
和 75%乙醇进行提取胡椒碱,比较后发现 pH 值为
3. 5 的酸水提取只比乙醇提取略低,认为乙醇的提
取、回收成本较高,酸水提取更好。侯文洁等[7]则
选择用甲醇提取胡椒碱,他们认为乙醇价格高,大规
模生产成本较高,用水做提取价格便宜,但提取得到
的水溶性成份多,后处理成本较高。选择甲醇为提
取剂,所获得的提取率高,而且后期处理工艺相对简
单。但是其有毒,工业生产不安全。用乙醇提取白
胡椒时,随乙醇中含水量的增加,提取率增加,同时
后续的操作如过滤和浓缩的难度也增加。故在提尽
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中 国 野 生 植 物 资 源 第 32 卷
胡椒碱的前提下,采用无水乙醇和 95% 乙醇使提取
过程简化,提取效果较好;而比较二者,95%乙醇更
适合[8]。另外,95%乙醇提取的黑胡椒油树脂得率
最低[9],后处理简单。本实验采用 95%乙醇提取胡
椒碱,用 95% 乙醇提取,蒸馏回收后的乙醇还是
95%,可以循环使用。
1 材 料
1. 1 仪器
Agilent 高效液相仪,紫外检测器;Agilent ZOR-
BAX - C18柱(4. 6 mm ×250 mm,5 μm) ,SF - 400 电
子天平(好又多电器有限公司) ,旋转蒸发器 (上海
亚荣生化仪器厂) ,DW 调温电热器(上海平环燃烧
设备工程技术有限公司) ,电热恒温鼓风干燥箱(上
海跃进医学器械厂)。
1. 2 药物与试剂
白胡椒(海南省国营东昌农场) ,乙醇(体积分
数 95%,食品级) ,甲醇(色谱纯) ,重蒸水。
2 方法和结果
2. 1 色谱条件
流动相:甲醇 - 水(70 ∶ 30) ;检测波长为 343
nm[10];25℃;进样量 20 μL,流速 l mL /min。胡椒碱
在此条件下保留时间约为 5. 8 min。
2. 2 标准曲线的绘制
精密称取胡椒碱对照品 25. 0 mg,置于 50 mL
容量瓶中,用乙醇溶解至刻度,精密移取此溶液 3,
4,5,6,7,8 mL分别置于 25 mL容量瓶中,用乙醇稀
释至刻度,定容。按 2. 1 项下色谱条件进样,以峰面
积为纵坐标,对照品进样量为横坐标,绘制标准曲线,
计算回归方程:y =149. 30x - 388. 96,R2 = 0. 998 9,结
果表明胡椒碱浓度在 60. 48 ~ 161. 28 μg /mL 范围
内,胡椒碱峰面积与进样量有良好的线性关系。
图 1 胡椒碱标准曲线
2. 3 胡椒碱的纯度测定
取各条件制得的胡椒碱结晶 2. 5 mg 置 25 mL
棕色容量瓶中,加 95%乙醇定容成 100 μg /mL的溶
液。按 2. 1 项下色谱条件精密吸取 20 μL 溶液进
样,所得峰面积带入对照品标准曲线方程内计算得
出其实际浓度,然后计算其纯度。
2. 4 乙醇量及提取时间对提取率的影响
设计乙醇的用量为三个水平:10∶ 1,8∶ 1;8∶ 1,6∶
1;6∶ 1,4∶ 1。回流时间也为三个水平即 1. 5 h,1 h,
0. 5 h.
分别取 100 g已粉碎白胡椒,置于烧瓶中,按下
图实验设计所需加入 95%乙醇并加热回流提取规
定时间,所得结果如下:
表 1 实验结果对照
序号
95%乙醇与胡椒
的体积质量比
提取时间
每次 /h
提取液中
胡椒碱含量 / g 提取率 /%
1 8∶ 1,6∶ 1 1. 5 3. 58 92. 5
2 8∶ 1,6∶ 1 1. 00 3. 43 88. 6
3 8∶ 1,6∶ 1 0. 50 2. 85 73. 6
4 10∶ 1,8∶ 1 1. 00 3. 55 91. 7
5 6∶ 1,4∶ 1 1. 00 2. 94 76. 0
从图中可以看出,95%乙醇与胡椒的体积质量
比分别为 8 ∶ 1,6 ∶ 1时,提取 1 h 和 1. 5 h 明显优于
0. 5 h,提取 1. 5 h和 1 h相差仅 4. 3%,为了节约成
本,故提取 1 h更为合适;当提取时间为 1 h时,乙醇
与胡椒的体积质量比为 10∶ 1,8∶ 1和 8∶ 1,6∶ 1的明显
优于 6∶ 1,4∶ 1,但用 10∶ 1,8∶ 1的量仅比用 8∶ 1,6∶ 1时
多出 3. 4%,乙醇与胡椒的体积质量比为 8∶ 1,6∶ 1时
更好。所以以乙醇与胡椒的体积质量比为 8∶ 1,6∶
1,分别提取 1 h 最好,既能尽可能多得提取出胡椒
碱,又节约生产成本。
2. 5 重结晶时温度的影响
表 2 40℃,60℃,80℃下重结晶对胡椒碱结晶量的影响
提取乙醇
用量 /mL
提取
时间 /h
重结晶
温度 /℃
结晶
量 / g
第一次结晶
乙醇用量 /mL
第二次结晶
乙醇用量 /mL
1000;800 1 40 0. 5 33 12
1000;800 1 60 2. 14 10 10
1000;800 1 80 2. 59 11 10
取 100 g 胡椒,粉碎,分别加入 1 000 mL,800
mL乙醇提取两次,每次 1 h,制得的胡椒碱粗品在
40 ℃,60 ℃,80 ℃下溶解,重结晶 2 次。从表 2 中
可以看出,40 ℃下所得结晶很少,80 ℃时最多。但
是考虑到 80 ℃已经超过乙醇的沸点,在此温度下溶
解胡椒碱粗品时,乙醇会很快蒸发,无法准确把握需
要乙醇量;且结晶时发现,母液干涸,成果冻状,不好
分离出结晶,所得结晶纯度较低。所以应改考虑
60 ℃和 70 ℃情况下胡椒碱的结晶情况。
表 3 是胡椒碱在 60 ℃,70 ℃下重结晶的比较。
其中编号 1 ~ 5 提取胡椒碱时所用 95%乙醇与胡椒
—22—
第 1 期 石宝俊,等:95%乙醇提取白胡椒中胡椒碱的工艺研究
碱的体积质量比为 10∶ 1,8∶ 1;除编号 4 以外均为重
结晶 2 次。经过 HPLC 测定编号 4 的样品后发现,
在 60 ℃下重结晶一次纯度便可达到 90%以上。故
在编号 6 ~ 11 的样品均只结晶了 1 次,测定后发现
纯度均能超过 90%。
由于在中期实验中发现,提取液中的胡椒碱用
10∶ 1,8 ∶ 1的量乙醇仅比用 8 ∶ 1,6 ∶ 1的量时多出
3. 4%,用乙醇与胡椒的体积质量比为 8 ∶ 1,6 ∶ 1更
好,所以编号 6 ~ 11 的样品选用体积质量比为 8∶ 1,
6∶ 1的比例。
表 3 60 ℃和 70 ℃下胡椒碱重结晶的比较


提取所
用乙醇
量 /mL
提取
时间
/h
重结
晶温
度 /℃
得率
/% 纯度
最终提
取率 /%
第一次
结晶乙醇
用量 /mL
第二次
结晶乙醇
用量 /mL
1 1000;800 1 60 1. 97 92. 61% 47. 1 10 10
2 1000;800 1 60 2. 14 95. 79% 53. 0 10 10
3 1000;800 1 60 2. 1 93. 81% 50. 9 10
4 1000;800 1 70 1. 82 91. 66% 43. 1 10 10
5 1000;800 1 70 2. 11 96. 26% 52. 5 10 10
6 800,600 1 60 2. 28 94. 21% 55. 5 10
7 800,600 1 60 2. 18 92. 20% 51. 9 10
8 800,600 1 60 2. 34 90. 95% 55. 0 8
9 800,600 1 70 2. 06 94. 60% 50. 4 10
10 800,600 1 70 2. 05 93. 38% 49. 5 9
11 800,600 1 70 2. 35 93. 94% 57. 0 8
从表 3 中比较 60 ℃和 70 ℃重结晶后胡椒碱得
率后可以发现,60 ℃和 70 ℃相差不大。而 60 ℃下
的结晶纯度比 70 ℃下的稍高。70 ℃下胡椒碱的溶
解率较高,相对 60 ℃下结晶时加入的乙醇量难控制
些,结晶颜色也比 60 ℃下的深。故最终选定 60 ℃
为最佳重结晶温度。
3 结 论
本论文以白胡椒为实验材料,使用体积分数为
95%的乙醇进行提取胡椒碱,对乙醇法提取胡椒碱
的工艺进行了研究。实验采用高效液相色谱法对提
取物的纯度和提取率进行测定,以寻找最佳工艺流
程的方法。通过实验可以得出:用 95%的乙醇提取
胡椒碱,便于回收再利用,乙醇回收达 80%以上。
用乙醇与胡椒的体积质量比为 8∶ 1,6∶ 1回流提取1 h
后,在 60 ℃下重结晶胡椒碱粗品,所能得到的纯度
90%以上。本实验所选用的工艺,产品经精制后得
到纯度高,工艺简单,适于大规模生产的特点,对大
规模生产有借鉴意义。
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