全 文 :
·中药化学·
白鲜皮化学对照品黄柏酮的提取工艺研究*
张勉 孟晓伟 余辉攀 刘朋朋 张宏桂#
张勉,男,博士
# 通信作者:张宏桂,男,教授,博士生导师,研究方向:中药药效物质基础研究,E-mail:bzy714@ 163. com
* 国家重大新药创制项目(No. 2009ZX09308-001-1-6)
( 北京中医药大学中药学院 北京 100102)
摘要:目的 优选出白鲜皮中对照品黄柏酮的最佳提取工艺。方法 采用高效液相色谱法测定黄
柏酮含量,采用单因素水平考察乙醇溶剂浓度(65% ~95%)、料液比(1∶ 6 ~ 1∶ 12)、提取时间(1 ~
4 h)、提取次数(1 ~ 4 次)对黄柏酮提取率的影响;分别对乙醇浓度、料液比、提取时间、提取次数等
因素,设计四因素、三水平正交试验法,确定黄柏酮最佳的提取工艺。结果 在单因素考察中,乙醇
的最佳浓度范围是 75% ~95%,最佳的料液比范围是 1∶ 8 ~ 1∶ 12,最佳的提取时间范围是 1 ~ 3 h,
最佳的提取次数范围是 1 ~ 3 次。正交试验极差结果分析表明,所考察的因素中,对白鲜皮中黄柏
酮提取率的影响程度,从大到小依次为:料液比 >提取次数 >溶剂浓度 >提取时间;黄柏酮的最佳
提取工艺为用 8 倍量 95%的乙醇提取 2 次,每次 1 h。按照优化后的提取工艺,黄柏酮的提取率为
4. 192 mg /g。结论 本提取工艺可行,具有工艺流程简单、提取率高的优点。
关键词:对照品;白鲜皮;黄柏酮;提取工艺
中图分类号:R284. 1 doi:10. 3969 / j. issn. 1006-2157. 2013. 04. 013
Extraction technique of obacunone,a chemical reference substance in
Baixianpi (Cortex Dictamni)*
ZHANG Mian,MENG Xiao-wei,YU Hui-pan,LIU Peng-peng,ZHANG Hong-gui#
(School of Chinese Pharmacy,Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100102)
Abstract:Objective To optimize the best extraction technique of obacunone,a chemical reference
substance in Baixianpi (Cortex Dictamni). Methods The content of obacunone was determined by
applying HPLC. The influences of ethanol concentration (65% to 95%) ,solid-liquid ratio (1:6 to 1:
12) ,exaction time (1 h to 4 h)and extraction times (1 time to 4 times)on the extraction ratio of oba-
cunone were observed by using single factor test. A four-factor,three-level orthogonal experiment method
was designed respectively according to factors of ethanol concentration,solid-liquid ratio,exaction time
and extraction times for determining the best extraction technique of obacunone. Results In the single
factor test,the best ethanol concentration was from 75% to 95%,the best range of solid-liquid ratio was
from 1:8 to 1:12,the best range of exaction time was from 1 hour to 3 hours,and the best range of
extraction times was from 1 time to 3 times. The range analysis of orthogonal experiment showed that all
influence factors were,in a descending order,solid-liquid ratio,extraction times,ethanol concentration
and exaction time according to their influence degree. The best extraction technique of obacunone was as
follows:8 times amount of 95% ethanol was used to extract 2 times and each time for one hour in the
extraction. The extraction ratio of obacunone was 4. 192 mg /g by this optimized extraction technique.
Conclusion This extraction technique is feasible and simple with higher extraction ratio.
Key words:reference substance;Baixianpi (Cortex Dictamni) ;obacunone;extraction technique
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北京中医药大学学报
Journal of Beijing University of Traditional Chinese Medicine
第 36 卷第 4 期 2013 年 4 月
Vol. 36 No. 4 Apr. 2013
中药质量控制 2 个关键点是分析方法的建立和
中药化学对照品的运用。中药化学对照品研究是建
立中药标准化、现代化、国际化规范的基础;是制定
中药饮片、中药材、中药配方颗粒、中药提取物、中成
药质量标准必不可少的物质基础,急需产业化生产
和充分供给。中药化学对照品提取分离工艺的建立
对中药标准化具有重要的意义[1]。
白鲜皮具有祛风解毒、燥湿清热的功效。临床
用于治疗湿疹、风疹、湿热疮毒、疥癣疮癞、风湿热痹
等,具有抗癌、降血糖等活性,其中黄柏酮有使昆虫
幼虫产生拒食的作用 ,并能增强具有抑制微管作
用的抗肿瘤类药的活性[2 - 6]。白鲜皮在中医药中有
着广泛的应用,黄柏酮(obacunone)是白鲜皮中含
量较高的一个柠檬苦素类化合物,为 2010 年《中华
人民共和国药典》新增的白鲜皮化学成分的含量测
定用对照品,《中华人民共和国药典》一部,在“白鲜
皮”项下新增了【含量测定】项,规定白鲜皮药材“本
品按干燥品计算,含黄柏酮(C26 H34 O7)不得少于
0. 15%”。为确保黄柏酮化学对照品的供应和 2010
版《中华人民共和国药典》的执行,保证白鲜皮药材
的质量,本文从提取工艺上对黄柏酮的大量制备工
艺进行了研究。
1 材料
Breeze 2 色谱工作站,Waters 1525 HPLC 泵,
Waters 2489 紫外可见检测器(Waters 公司) ;Diamo-
siL C18色谱柱(250 mm ×4. 6 mm,5 μm) ;25 μL 微
量进样器(SGE 公司) ;高速万能粉碎机(天津泰斯
特仪器有限公司) ;KQ2500B 型超声波清洗器(昆山
市超声仪器有限公司)。纯净水(杭州娃哈哈集
团) ,乙腈为色谱纯(Calipure 进口封装) ,其他试剂
为分析纯。
白鲜皮购于河北安国药材市场,经北京中医药
大学生药系张贵军教授鉴定为白鲜皮(Dictanmnus
dasycarpus Turcz.) ;黄柏酮标准品为北京大学医学
部屠鹏飞教授研究组提供,标准品纯度按照 2010 版
《中华人民共和国药典》要求,反相高效液相色谱法
(HPLC)检测,在规定波长(236 nm)下,含量按峰面
积归一化法计算,纯度 > 98. 0%。
2 方法
2. 1 单因素试验
取白鲜皮细粉 2 g,置于 50 mL 平底烧瓶中,水
浴加热回流,在不同条件下提取,考察不同提取条件
的提取效果。每次提取液减压过滤,合并滤液、真空
旋转蒸发浓缩干燥为固体,精确取 10 mL乙腈溶解、
过滤,精密量取滤液 0. 2 mL,乙腈定容至 10 mL 容
量瓶中制得各供试品液。
2. 2 工艺优化试验
以乙醇浓度、料液比、提取时间、提取次数等因
素作为考察对象,分别单因素考察,找到相应合适的
条件,然后进行四因素(乙醇浓度、料液比、提取时
间、提取次数) ,三水平 L9(3
4)正交试验,以获取最
佳工艺参数。
2. 3 白鲜皮药材中黄柏酮提取率
2. 3. 1 黄柏酮标准曲线
采用 HPLC峰面积归一化法对黄柏酮进行含量
测定,色谱测定条件:Diamosil C18色谱柱(250 mm ×
4. 6 mm,5 μm) ;流动相:甲醇 -水(60∶ 40) ;流速:
1 mL /min;检测波长:236 nm;柱温:35 ℃。样品溶
液过 0. 45 μL 微孔滤膜,进样 20 μL,用 HPLC 峰面
积归一化法计算含量。
取 1. 22 mg 黄柏酮标准品,用乙腈定容于 2
mL容量瓶中,分别从上述溶液中(0. 61 g /L)中吸
取 0. 025、0. 050、0. 100、0. 200、0. 400 mL 用乙腈
定容于 10 mL容量瓶中,摇匀后静置 10 min,其质
量 浓 度 分 别 为 1. 525、3. 050、6. 100、12. 200、
24. 400 mg /L。紫外吸收波长为 236 nm,分别测定
其峰面积,所测结果经 EXCEL 处理,所得黄柏酮
标准曲线见图 1。
图 1 黄柏酮标准曲线
Fig. 1 Obacunone standard curve
黄柏酮标准曲线:Y = 43 121. 9X + 6 229. 2
(R2 = 0. 999 8)。式中 Y为黄柏酮紫外吸收峰的峰
面积,X为黄柏酮标准品溶液的质量浓度 mg /L。
2. 3. 2 白鲜皮药材中黄柏酮提取率计算
根据峰面积与溶液质量浓度的关系式 X =
(Y – 622 9. 2)/43 121. 9 (mg /L) ,可得出各供试品
液中黄柏酮的浓度,从而得出黄柏酮的提取率。其
962第 4 期 张勉等 白鲜皮化学对照品黄柏酮的提取工艺研究
计算公式如下:
黄柏酮提取率 = 50 × 10 × X /W × 1 000 ( mg /g)
式中 X为溶液的质量浓度(mg /L) ,50 为测定
时溶液稀释的倍数,10 为稀释前溶液的体积(mL) ,
W为称取样品白鲜皮的质量(g)。
3 结果
3. 1 乙醇浓度对提取率的影响
选择适当的溶剂对中药有效成分的提取是很重
要的。最常用的溶剂是水和乙醇。由于水极性大,
对多数的化学成分有较强的溶解能力,所以水提物
所含成分多,杂质含量高,乙醇具有适宜的极性,可
以与水以任意比混合而改变溶剂。本文采用水和乙
醇作为提取溶剂,在料液比为 1∶ 10,提取 1 次,提取
时间 1 h,考察水、不同乙醇浓度对黄柏酮的提取率
影响,结果见图 2。
图 2 乙醇浓度对提取率的影响
Fig. 2 Influence of ethanol concentration on extraction ratio
由图 2 可知,黄柏酮的提取率都随乙醇浓度的
升高而有所增加。在 95%乙醇浓度时达到最高,但
在 75% ~ 95%内变化不大,因此选择乙醇浓度为
75% ~95%。
3. 2 料液比对提取效果的影响
固定乙醇浓度 95% ,提取 1 次,提取时间 1 h,
考察不同料液比对黄柏酮提取率的影响,结果见
图 3。
图 3 料液比对提取率的影响
Fig. 3 Influence of solid-liquid ratio on extraction ratio
由图 3 可知,随着溶剂量的增加,黄柏酮的提取
率升高,溶剂量超过 8 倍量时溶剂量增加而提取率
提高不多,况且料液比增大,给后期处理工序增加困
难,而且增加生产成本,因此料液比不宜太高。因此
选择料液比为 1∶ 8 ~ 1∶ 12。
3. 3 提取时间对提取率的影响
提取时间决定着生产周期,是生产工艺研究中
一个重要的考察因素。固定溶剂 95%乙醇,料液比
1∶ 10,回流提取 1 次,考察不同提取时间对提取率
的影响,结果见图 4。
图 4 提取时间对提取率的影响
Fig. 4 Influence of extraction time on extraction ratio
由图 4 可知,黄柏酮在 4 h左右提取率达到最
大,但是 3、4 h差别不大,为了节约能源取 1 ~ 3 h。
3. 4 提取次数对提取效果的影响
多次提取有利于植物体中天然物的提取。在固
定乙醇浓度 95%,料液比 1∶ 10,提取时间 1 h,考察
不同提取次数对提取效果的影响,结果见图 5。
图 5 提取次数对提取率的影响
Fig. 5 Influence of extraction times on extraction ratio
由图 5 可知,提取次数的增加,黄柏酮的提取率
增加,提取 3 次黄柏酮含量最高,超过 3 次黄柏酮提
取率差别很小,提取次数以 2 ~ 3 次为宜。
3. 5 黄柏酮提取工艺条件正交试验
根据以上单因素试验结果,乙醇浓度、料液比、
提取次数、提取时间等对黄柏酮提取率具有重要影
响。采用 k(3)因素水平表选用最佳提取参数,结果
072 北京中医药大学学报 第 36 卷
见表 1、表 2。
表 1 试验因素水平
Table 1 Level of experimental factors
水平
Level
提取次数(A)
Extration
times
提取时间(B)
Extraction
time(h)
料液比(C)
Solid
Liquid ratio
乙醇浓度(D)
Ethanot
concentration(%)
1 1 1 8 75
2 2 2 10 85
3 3 3 12 95
表 2 正交试验结果及提取率
Table 2 Results of orthogonal experiment
and extraction ratio
序号
No. A B C D
提取率
Extraction ratio
(mg /g)
1 1 1 1 1 3. 650
2 1 2 2 2 3. 565
3 1 3 3 3 4. 022
4 2 1 2 3 4. 202
5 2 2 3 1 3. 207
6 2 3 1 2 3. 928
7 3 1 3 2 3. 314
8 3 2 1 3 3. 073
9 3 3 2 1 2. 581
Ⅰj 11. 237 11. 167 10. 651 9. 439
Ⅱj 11. 336 9. 844 10. 349 10. 806
Ⅲj 8. 969 10. 532 10. 543 11. 297
Ⅰj /3 3. 746 3. 722 3. 550 3. 146
Ⅱj /3 3. 779 3. 281 3. 450 3. 602
Ⅲj /3 2. 990 3. 511 3. 514 3. 766
R 0. 789 0. 441 1. 006 0. 619
以黄柏酮含量为考察指标。由表 2 中极差 R
值大小显示:料液比极差最大,其次为提取次数,乙
醇浓度和提取时间的极差相差比较小。对于黄柏酮
来说,各因素对提取效果影响的大小顺序是:C >
A > D > B:通过直观分析方法,筛选出最佳提取方
案 A2B1C1D3 即称取适量白鲜皮粉末,加入 8 倍
95%乙醇,加热回流提取 2 次,每次 1 h。
3. 6 最佳提取条件的验证试验
取白鲜皮细粉 2 g置 50 mL的圆底烧瓶中,加入
95% 乙醇 16 mL,水浴回流提取 2次,每次提取 1 h。
在最佳提取条件下重复实验 3次,取平均值验证。
结果表明:白鲜皮药材中黄柏酮的提取率平均
达到 4. 192 mg /g,该提取工艺稳定,提取率高。
4 讨论
根据以上试验结果分析,采用回流方法提取,乙
醇为提取溶剂有多种影响因素。通过单因素考察结
果表明:浓度、料液比、提取次数、提取时间对提取率
有较大影响;正交试验结果表明乙醇浓度对黄柏酮
的提取率有显著性影响。确定的最佳提取工艺:乙
醇浓度 95%,料液比 1∶ 8,提取 2 次,每次提取时间
1 h。通过在最佳提取条件下的验证试验表明黄柏
酮提取率达到 4. 1 mg /g 以上。本文应用常规提取
分离设备,从白鲜皮药材中制备出符合中国药典标
准的黄柏酮。
黄柏酮作为白鲜皮的化学对照品,首次收录到
《中华人民共和国药典》2010 版中,虽然以前也有分
离纯化黄柏酮提取的报道,但是以黄柏酮为对象进
行针对性地提取工艺考察,从而实现黄柏酮快速大
量地分离,还未见报道。本文对白鲜皮对照品黄柏
酮较大量制备进行了工艺优化,为黄柏酮“半工业
化”制备做了探索,并为其他对照品大量分离的工
艺优化提供了借鉴。
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(收稿日期:2012-04-26)
172第 4 期 张勉等 白鲜皮化学对照品黄柏酮的提取工艺研究