全 文 ：2002年 8月
第 32卷第 4期　　　
西北大学学报 (自然科学版 )
Journal of No rthw est Univ ersity( Na tur al Science Edition)
　　 Aug . 2002
Vol. 32 No. 4
　　 收稿日期: 2001-09-01
　　 基金项目: 化学工程联合国家重点实验室资助项目 ( 99-03)
　　 作者简介: 高　姗 ( 1979-) ,女 ,安徽凤台人 ,华东理工大学硕士生 ,从事中药工艺研究。
微波辅助萃取十大功劳叶中的小檗碱
高　姗
(华东理工大学 化学工程研究所 ,上海　 200237)
摘要: 利用间歇式微波辅助萃取装置 ,对提取阔叶十大功劳叶中的药用有效成分小檗碱进行了研
究。选择并确定了萃取液中盐酸小檗碱的分析方法 ( Al2O3柱层析 -紫外分光光度法 ) ;选取了甲醇、
乙醇、乙醇-水 ( V /V= 9∶ 1)为溶剂 ;微波辐射量为 2, 4, 6 min;处理比 ( g /m L)为 1∶ 40, 1∶ 60, 1∶
80;利用正交实验设计考察了不同湿分原料的微波辅助萃取效率 ,得出了优化工艺条件。
关　键　词: 微波辅助萃取 ;阔叶十大功劳叶 ;盐酸小檗碱
中图分类号: TQ461　　文献标识码: A　　文章编号: 1000-274Ⅹ ( 2002) 04-0377-04
　　微波辅助萃取是一种利用微波能量将可溶性的
目标组分萃取到液体介质中的新方法 ,它具有萃取
时间短、效率高、设备简单、可选用溶剂种类多、适用
范围广等优点 [1, 2 ]。
十大功劳叶 Folium Mahoniae是小檗科植物阔
叶十大功劳 Mahonia bealei ( Fo rt. )Carr .及狭叶十
大功劳 Mahonia fortunei ( Lindl. ) Fedde.或华南
十大功劳 Mahonia japonica ( Thunb. )DC.的叶 ,主
治肺痨咳血、骨蒸潮热、头晕耳鸣、腰膝酸软、湿热黄
疸、带下、痢疾、风热感冒、目赤肿痛 [3 ]。 阔叶十大功
劳的主要化学成分为小檗碱 berberine ,又称黄连素
Umbellatine ,化学名为 Benao [g ]-1, 3-benzodio xo lo
[ 5, 6-a ] quino lizinium, 5, 6-sihydro-9, 10-
dimethoxy ,是苄基异喹啉生物碱中原小檗碱型的一
种。它广泛存在于小檗科、毛莨科、防己科、芸香科、
罂粟科及属李科等多种植物体内 [ 3]。临床用于治疗
细菌性痢疾、伤寒、肺结核、流行性脑脊髓膜炎、肺囊
肿、高血压、布氏杆菌病、急性扁桃体炎、上颌窦炎、
口腔颌面部炎等症 ,服用治疗量相当安全 ,副作用很
小 ,长期服用未见任何毒副作用 [4 ]。传统上的小檗碱
就作为一种广谱抗菌、消炎及健胃药而广为应用。
本研究以药用植物十大功劳叶为原料 ,在溶剂
萃取时施加微波辐射 ,萃取其中的药用有效成分小
檗碱 ,考察溶剂种类、处理比、微波辐射量对间歇式
微波辅助萃取的影响。
1　材料、设备及方法
1. 1　材　料
原料:阔叶十大功劳新鲜叶 ,由上海植物园草药
园提供。盐酸小檗碱对照品:含量约 94. 1% ,于上海
市药品检验所购得。
1. 2　设　备
1)提取设备: 本设备由 ER-692型微波炉改装
制得 ,产生的微波辐射频率为 2 450 M Hz,功率为
650 W。结构如图 1。
2)分析仪器: 岛津 UV-3000双波长紫外 -可见
分光光度仪。
1. 3　实验方法
1)精确称量 0. 5 g十大功劳叶置于三口烧瓶
中 ,按处理比加入定量溶剂及 1 mL1 mo l /L盐酸。
2) 将烧瓶置于微波炉底部中心处 ,经过一定量
的辐射后 ,取出烧瓶于水浴中冷却 2 min。
3) 重复步骤 2)直至总辐射量达到设定值。
4)经抽滤 ,分离原料和萃取液 ,将萃取液置于
旋转蒸发器中减压蒸馏。
5)浓缩萃取液转移至 25 mL容量瓶 ,以萃取溶
剂定容 ,精密量取 5 mL,加于已处理好的 Al2O3柱
上 ,用乙醇 25 mL分次洗脱 ,收集洗脱液于 50 mL
容量瓶并定容。
DOI : 10. 16152 /j . cnki . xdxbzr . 2002. 04. 019
　　 6)在波长 347 nm处测定其吸光度 ,根据标准
曲线回归方程计算浓度 ,再求单位萃取量。
图 1　间歇式微波辅助萃取装置
Fig. 1　 Batch equipment o f M AE
1微波炉　 2烧瓶底座　 3三口烧瓶　 4鼓泡搅拌器　 5特
制接管　 6特制紫铜环　 7空气冷凝器　 8冷凝器　 9微波
炉状态显示器　 10辐射时间控制器
1. 4　分析方法
选用 Al2O3柱层析-紫外分光光度法。层析柱为
玻璃柱 ,内径约为 9 mm,中性 Al2O3 5 g ,湿法装柱 ,
用 30 mL无水乙醇预洗。在室温下以单波长双光束
模式对盐酸小檗碱对照品的乙醇溶液进行光谱扫
描 ,扫描波长为 200～ 500 nm。选择 347 nm为检测
波长。 测量不同浓度盐酸小檗碱标准品乙醇溶液的
吸光度 ,经回归处理后得直线回归方程: A=
0. 064 2C+ 0. 002 1, r
2= 0. 999 9( A为吸光度 ,C为
盐酸小檗碱浓度 , r为相关系数 )。样品在浓度 1. 0～
7. 1μg /mL范围内线性关系良好。
1. 5　正交实验设计
通过考察操作条件和预实验 ,选择微波辐射时
间、溶剂种类、处理比 (g /mL)为可变参数 ,选择各因
素水平 ,设计正交实验。 其因子和水平如表 1。
表 1　因子和水平
Tab. 1　 Factors and levels
辐射时间 (A )
/min
溶　剂 (B ) 处理比 (C )
/g· m L- 1
1 2 甲　醇 1∶ 40
2 4 乙　醇 1∶ 60
3 6
乙醇 -水
( V /V= 9 /1)
1∶ 80
　　不考虑交互作用 ,选 L 9 ( 34 )为正交实验安排表 ,
空白列 E作为误差列。
2　实验结果及讨论
2. 1　正交实验结果
见表 2, 3。 由以上正交实验方差分析的结果可
以看出 ,考察的 3个工艺参数对湿分不同原料的萃
取效率影响有所差异:溶剂种类的影响总是最显著 ,
甲醇效果最好 ;对湿分大的原料 (即新鲜的十大功劳
叶 ) ,微波辐射量的影响较显著 ;对湿分小的原料 (即
干燥的十大功劳叶 ) ,处理比和微波辐射量影响都不
显著。对新鲜原料最优工艺条件为: 选取甲醇为溶
剂 ,微波辐射 6 min,处理比控制在 1∶ 60。对干燥原
料最优工艺条件为: 选取甲醇为溶剂 ,微波辐射 4
min,处理比控制在 1∶ 60。
表 2　正交实验结果
Tab. 2　Results table of orthogonal experiments
表头设计 A B C E 单位提取量 X i /mg· g- 1
试验号
列 号
1 2 3 4 新鲜原料 干燥原料
1 1 1 1 1 1. 63 1. 10
2 1 2 2 2 0. 47 0. 46
3 1 3 3 3 0. 56 0. 54
4 2 1 2 3 2. 50 1. 98
5 2 2 3 1 0. 44 0. 33
6 2 3 1 2 1. 44 1. 05
7 3 1 3 2 2. 19 1. 23
8 3 2 1 3 0. 88 0. 80
9 3 3 2 1 1. 39 1. 11
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表 3　十大功劳叶中盐酸小檗碱单位萃取量数据方差分析结果
Tab. 3　 Effects of the f actors to unit extraction quantity
方差来源 A B C
新鲜原料
方差比 F 9. 10 44. 0 3. 0
显著性判断 9 < F < 19 F> 19 F < 4
显著性 显　著 高度显著 不显著
干燥原料
方差比 F 2. 68 11. 25 3. 21
显著性判断 F < 4 F> 9 F < 4
显著性 不显著 显　著 不显著
　　其中 , F0. 75 ( 2, 2)= 4,F0. 9 ( 2, 2) = 9, F0. 95 ( 2, 2)= 19 [5];因子 A ,B ,C的自由度均为 2。
2. 2　溶剂种类的影响
和传统的溶剂萃取相比 ,在其他操作条件一定
的前提下 ,微波辅助萃取中溶剂种类对单位萃取量
的影响不但与溶解能力有关 ,而且与基体和溶剂对
微波的吸收能力有关。
1) 对比表 4中 1号实验条件对干燥原料的两
组数据 ,甲醇的介电常数最大、极性最强 ,其微波萃
取和等温萃取的效率相当。 这可能是由于甲醇吸收
了几乎全部的微波能量 ,此时的萃取机理与传统的
溶剂萃取相同 ,仅仅是溶剂温度有所差异。当溶剂采
用介电常数较小的乙醇时 ,微波萃取又显示了一定
的优势。然而 ,采用乙醇 -水混合溶剂 ,微波萃取相对
于传统萃取的优势最为明显。 这是由于干叶受水浸
泡 ,含水量有所增加 ,对微波的吸收能力增加。
2)根据正交实验结果 ,新鲜、干燥叶的优选溶
剂都是甲醇 ,主要原因是甲醇对目标产品的溶解度
很大 ,尽管微波辐射的引入使乙醇-水溶剂相对于传
统萃取效率有很大提高 ,但还是不及甲醇的萃取效
果 ,而从安全性考虑 ,甲醇的毒性使得它不适合充当
理想的中草药有效成分的提取溶剂 ,利用乙醇-水溶
液的微波辅助萃取则颇具竞争性。
表 4　微波辅助萃取与相应条件下等温萃取的单位提取量比较
Tab. 4　 Comparison of unit extraction quantity between MAE and isothermal solvent extraction mg· g- 1
实验号
原　料 新鲜叶片 干燥叶片
提取量 (微波萃取 ) 提取量 (等温萃取 ) 提取量 (微波萃取 ) 提取量 (等温萃取 )
1 1. 63 0. 63 1. 10 1. 37
5 0. 44 0. 23 0. 33 0. 20
6 1. 44 0. 77 1. 05 0. 43
　　综上所述 ,在微波辐射条件下 ,溶剂对湿分不同
的原料 (基体 )其单位萃取量的影响不同。 原料湿分
大 ,有利于微波辅助萃取效率的提高 ,溶剂的选择范
围较宽 ,而对于湿分小的原料 ,应设法通过将合适的
溶剂渗入基体以增加其湿分 ,并保持渗入基体溶剂
的介电常数大于其外界萃取溶剂的介电常数 ,增强
微波加热对基体的选择性。另外 ,还需要结合特定生
产要求选择溶剂。
2. 3　微波辐射量的影响
1)对湿分较大的基体 ,微波辐射量对单位萃取
量的影响较显著 ,且随辐射量的增大而增大。相对于
等温萃取 ,其优势也很明显 (如表 4) ,说明基体湿分
对萃取有利。从微波对物质加热的原理来看 ,基体中
含水量大 ,新鲜叶片吸收的微波能量较多 ,对植物细
胞的破坏作用更明显。
2)对于干叶 ,微波辐射量对其影响不显著 ,说
明微波能大部分被溶剂吸收 ,而对基体的作用也因
此减弱 ,此时的单位萃取量比较容易受溶剂种类的
影响。
2. 4　处理比的影响
前已述及 ,这里所采用的溶剂极性较大 ,如果溶
剂量过多 ,对微波能量的吸收量也很大 ,就会削弱微
波能量对基体的作用 ;如果溶剂量过小 ,溶剂对目标
成分的溶解量较小 ,为保证一定的产量 ,新鲜、干燥
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叶的优选处理比都为 1∶ 60(g /mL)。这也从另一方
面表明了微波辅助萃取溶剂用量小的优点。
3　结　论
1) 在微波辅助萃取不同湿分十大功劳叶中盐
酸小檗碱的过程中 ,溶剂种类对单位萃取量的影响
显著。 对于所选取的 3种溶剂 ,单位萃取量的顺序
为:甲醇> 乙醇 -水 (V /V= 9∶ 1)> 乙醇。
2)对于湿分含量较大的原料 ( 54% ) ,微波辐射
量的影响较显著 ,单位萃取量随辐射量的增加而增
大 ,优选辐射量为 6 min;对于湿分含量较小的原料
( 10% ) ,微波辐射量的影响不显著 ,优选辐射量为 4
min。
3) 处理比的影响不显著 ,单位萃取量随处理比
的变化规律相同 ,优选处理比为 1∶ 60。
参考文献:
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(编　辑　姚　远 )
Microwave assisted extraction of berberine fromMahonia bealei
GAO Shan
( Chemical Engineering Resear ch Center , East China Univ ersity o f Science and Techno lo g y, Shanghai 200237, China)
Abstract: A study on microw ave-assisted ex t raction ( MAE) fo r berberine in Mahonia bealei ( Fo rt. ) Carr.
w as carried out in ba tch-equipment. The ex t racts were analy sed at 347 nm by ult rav iolet spect ropho-
tometry. The solv ent types, the intensi ty of microwave energy , the ra tio( g· mL- 1 ) o f material to solvent
v olume w ere studied. The ef fect o f microw ave-assisted ex t raction on dif ferent humidity ma terial was inves-
tigated and optimized by means of three-facto r and three-level facto rial designs. The optimum condi tions
w ere obtained concerning di fferent humidity material.
Key words: microw ave-assisted ex t raction; Mahonia bealei ( Fo rt. ) Ca rr; berberine hydrochlo ride
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