全 文 ：·852· 中革芮ChineseTradiUonalndHerbalDrugs第37卷第6期2006年6月
超临界CO：流体萃取博落回总生物碱的研究
蔡建国”，张涛1，陈岚2
(1华东理工大学化学工程研究所，上海200237；2．上海理工大学医疗器械学院，上海200093)
摘要：目的从博落回中提取生物碱，为博落回生物碱的提取、纯化提供方法和依据。方法采用超临界COz结
合使用甲醇、乙醇、丙酮作为夹带剂和NatCO。碱化处理原料研究对生物碱提取率及提取物中总生物碱的影响。通
过元素分析，计算提取生物碱的平均相对分子质量，获得各种提取条件下对生物碱分子的提取能力。结果在
3]8．15K、35MPa条件F，相对于单纯使用超I临界CO。革取，使用甲醇作为夹带剂和Na。CO，碱化剂可使生物碱
的提取率从0．0436％提高到0．2019蹦，提取物中生物碱的质量分数从12．5％提高到20．03蹦，提取生物碱的平均
相对分子质量从334．63提高到400．03。结论超临界C0：中夹带甲醇或乙醇可以提高对生物碱的提取能力，丙酮
的影响很小；碱化处理原料，可以使超临界C0。及其夹带剂提取更大相对分子质量的生物碱物质。
关键词：博落回l生物碱}超临界二氧化碳流体；夹带剂
中图分类号：R286．02 文献标识码：B 文章编号：0253—2670(2006)060852— 3
TotalkaloidextractfromMacleayacordatausingsupercriticalC02fluidextraction
CAIJiangu01，ZHANGTa01，CHENI。an
2
(1．ResearchInstituteofChemicalEngineering+EastChinaUniversityofScienceandTechnology·Shanghai200237t
China；2．CollegefMedicalInstrument·ShanghaiUniversityforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)
Keywords：Macleayaordata(Willd．)R．Brown；alkaloid；supercritiealC02fluidextraction
entrainer
超临界CO。作为溶剂用于萃取，具有价廉、易
得、安全和环境友好等特点，可用于天然植物有效成
分如挥发油、萜类化合物等的提取分离“’“。相对于
传统的水蒸气蒸馏和有机溶剂萃取，超临界CO。萃
取可在近常温的条件下操作，能够防止热敏性成分
的分解或降解，提高产品的收率和天然资源的利用
率，得到的萃取物质易于进一步分离纯化。CO。是一
种非极性溶剂，而生物碱大都具有比较强的极性，相
对分子质量也比较大，这些都增加了超临界流体萃
取分离生物碱的难度。为此。在考虑超临界co：萃
取生物碱时，除考虑温度、压力等常见因素外，夹带
剂和碱化剂的使用对于萃取过程有重要影响。
博落回Macleayacordata(willd．)R．Brown
系罂粟科植物，具有清热解毒、杀虫止痒的功效，主
要有效成分为生物碱口“]．其中的血根碱和白屈菜红
碱具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗肿瘤、杀虫和镇痛等作
用，药理作用明显-⋯。博落回生物碱的传统提取方法
是溶剂提取法，存在提取时间长，效率不高，且提取
物成分复杂，进一步纯化困难的缺点u]。
本实验采用超临界CO：结合夹带剂和碱化剂
萃取博落回总生物碱，考察了不同实验条件对总生
物碱提取率及其对提取物中生物碱的影响，测定了
总生物碱的元素组成和平均相对分子质量，为博落
回生物碱的提取和纯化提供依据。
1仪器与方法
博落回植物茎部组织，购自上海市药材公司，产
地为安徽省。原料用Hc250型家用食品粉碎机粉
碎至20目以下。血根碱对照品(质量分数>99％，瑞
士Fluka公司)。CO。为工业级瓶装气(质量分数>
98．5％，上海市吴泾化工厂)。
日本岛津UV3000双波长双光束紫外分光光
度仪；元素分析采用德国ElementarVarioELⅢ元
素分析仪；灾带剂通过Lc6AHPLC定量柱塞泵
(北京东方科学仪器厂)注入系统。
实验装置采用瑞士NOVA公司生产的超临界
萃取装置，采用隔膜式压缩机增压。萃取器容积为
200mL，直径40mm；分离器容积Z00ml。，直径40
nlNl。萃取器和分离器都用夹套水加热。当使用夹带
剂时，用夹带剂泵按一定的比例动态加入。萃取时，
CO。的流速为2L／mln，萃取时间120min。在分离
鉴銎最留：留霎a；搞学基金资助项目。。。。，。。，，，
譬翥蒂荏≯曩酱“E_m用ail?赫趸蠢煞羞紫国科学院成都她化学研究所读博士口。⋯“一“”@5m一“
万方数据
中革喃ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第6期2006年6月
器中收集萃取物并称定质量，精确称取一定量提取
物配成溶液，然后在278nm处测定其吸光度o]，对
照标准曲线获得产品中生物碱的质量分数。按下式
定义提取物提取率和总生物碱提取率。
提取物提取率芒提取物质量／原料质量×i00％
总生物碱提取率一提取的总生物碱质量／原料质量x
100％
2结果与分析
2．1温度和压力对生物碱提取的影响：当单纯使用
超临界CO。作为萃取溶剂时，影响分离效果的主要
因素为温度和压力，因为超临界流体溶解溶质的能
力同其密度直接相关，而温度和压力又直接影响了
流体的密度。压力和温度对总生物碱提取率的影响
见图1。可以看出，在温度为308．15K时，总生物碱
提取率随压力的增加变化很小，而在313．15K和
318．15K时，当压力从15．0MPa到25．0MPa时，
总生物碱提取率增加比较快，在压力超过25．0MPa
后，总生物碱提取率增加的趋势变缓。
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图1博落回总生物碱提取率与温度和压力的关系
Fig．1Relationshipbetweent mperaturendp ssure
andrateoftotallkaloidsinM．cordata
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囝2提取物中搏落回总生物碱的质量分数与温度和
压力的关系
Fig．2Relationshipbetweent mperaturendp ssure
andtotal kaloidsinM．cordataex ract
萃取物中生物碱的质量分数与压力和温度之间
的关系见图2。可以看出，萃取物中生物碱的质量分
数随着压力的增加，出现先增加后下降的趋势，如在
313．15K和318．15K，当压力大于25MPa后，萃
取物中生物碱的质量分数出现下降，说明此时虽然萃
取率增加，但增加的可能是相对分子质量比较大的油
树脂等成分，使萃取物中生物碱的质量分数下降。
2．2夹带剂对萃取生物碱的影响：超临界流体对物
质的溶解与溶质的极性、蒸汽压和相对分子质量密切
相关。由于二氧化碳为非极性溶剂，故对非极性的或
极性较低的溶质如酯、醚、内酯和含氧化合物等有较
好的溶解能力。生物碱具有一定的极性，二氧化碳中
夹带少量极性溶剂，可以通过极性溶剂分子对溶质分
子的作用，改善其对生物碱的提取能力。温度318．15
K、压力35．0MPa的条件下，采用动态加入甲醇、乙
醇和丙酮作为夹带剂时对总生物碱的提取率和提取
物中生物碱的质量分数的研究结果见图3，4。
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图4不同夹带剂对提取物中博落回总生物碱质量
分数的影响
Fig．4EffectofvariousentrainersOlltotal kaloids
inextractofMcordata
由图3可以看出，总生物碱的提取率随夹带剂
甲醇、乙醇的流量增加而增加，当夹带剂的流量增加
到0．45mL／min后，提取率的增加减缓。对比图1
和图3可以看出，在318，15K、35MPa条件下，使
用夹带剂时总生物碱的提取率可以从0．0436％增
加到0．1473％，增加3．4倍。
从图4的结果可以看出，当使用夹带剂甲醇和
乙醇时，提取物中总生物碱的质量分数与夹带剂流
量之间的关系曲线类似于“s”型，这是因为在夹带
万方数据
·854· 中草蔼ChineseTraditionalndHerbalDrugs第37卷第6期2006年6月
剂加入后，除了增加生物碱的溶解能力外，其他组分
的溶解能力也有所增加。在曲线的开始阶段和后期。
由于提取物中其他成分的增加大干生物碱的增加
量，使得提取物中总生物碱的质量分数相对降低。相
比图2的结果，当使用夹带剂时，提取物中总生物碱
的质量分数可以从12．5％提高到近20％。
从图3和图4可以看出，相对于甲醇和乙醇夹
带剂，丙酮对总生物碱的提取率和提取物中生物碱
质量分数的影响都不明碌，这可能是因为甲醇和乙
醇能够与生物碱分子形成氢键的缘故。
2．3使用碱化剂和夹带剂的影响：生物碱在植物中
常以盐的形式存在，这使得其在超临界co：中的溶
解度下降。使用碱化剂处理原料，可以使原来与酸结
合的生物碱盐转变成游离态，减小生物碱同植物组
织的连系程度，从而提高萃取效率。
按照博落回原料质量37．2g的7％称取一定量
的Na。CO。，溶于适量水中，配制成溶液，将溶液和博
落回原料充分混合，浸渍12h，烘干后使用。使用甲
醇为夹带剂．并且用氨水调节甲醇的pH9～10，以
保证弱酸性的甲醇不会影响碱化剂的效果。夹带剂
的流量为0．3mL／min，实验温度为318．15K，实验
压力为35，0MPa。结果得到提取物0．366lg，其中
总生物碱的质量分数为2．003mg／g，提取物提取率
为1．008％，总生物碱提取率为20．19％。对照图1
和图3可看出，片j碱化剂后，超『临界CO。的提取能
力进一步提高，总生物碱的提取率可以达到
20．】9％，提取物中总生物碱的质量分数达
2．003％。
2。4总生物碱的元素分析：由实验结果可以知道，
夹带剂和碱化剂对于超I临界CO。萃取博落回生物
碱有明显的影响，由于博落回植物中所含有的各种
生物碱分子中含有而且只含有一个氮原子““J，故
通过对提取生物碱的元素分析，可以确定平均相对
分子质量，由此反映出夹带剂和碱化剂对超临界
C0。萃取能力的影响。
单纯的超』|在i界CO：萃取时，温度3]8．】5K，压
力35．0MPa；超临界CO：中动态加入甲醇做夹带
剂时，流量为0．3mL／min，温度318．15K．压力
35．0MPa；Na。CO。碱化处理博落回原料，超临界
cO，中动态加入甲醇做爽带剂，流量0．3mI，／rain，
温度318．15K，压力35．0MPa。
将以上实验所得的博落回提取物，分别加入适
量1mol／L盐酸水溶液，使博落回生物碱在加热的
条件下溶解，滤过去除杂质得到澄清的橘黄色溶液，
用氨水调节其pH9～10，使溶液中生物碱析出，静
置48h，使悬浮颗粒充分沉淀，滤过后干燥，得到精
制的黄褐色博落回总生物碱。
对卜述条件下得到的博落回总生物碱进行元素
分析，再依据氮元素的量，计算总生物碱的平均相对
分子质量，元素分析和相对分子质量计算结果见
表l。
表1不同条件下博落回总生物碱的元素分析爰平均相对
分子质量
Table1 Elementa alysisandaveragemolecularweightof
total kaloidsinM．cordatainvariOLISconditions
可见单纯的超临界CO。萃取，得到的总生物碱
的平均相对分子质最为334．63；使用了甲醇作为夹
带剂，总生物碱的平均相对分子质量增加到
341+57，这说明极性夹带剂的存在，提高了流体溶解
大相对分子质量物质的能力，提取物中相对分子质
量较大的生物碱所占的比例有所增加。当使用极性
夹带剂和碱化剂的时候，不仅生物碱的提取率增加，
而且其平均相对分子质量达到了400．23，进一步表
明碱化剂的使用，可以使生物碱盐游离成生物碱．从
而使超临界CO。萃取更多的大分子生物碱。
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超临界CO2流体萃取博落回总生物碱的研究
作者： 蔡建国， 张涛， 陈岚， CAI Jian-guo， ZHANG Tao， CHEN Lan
作者单位： 蔡建国,张涛,CAI Jian-guo,ZHANG Tao(华东理工大学化学工程研究所,上海,200237)， 陈
岚,CHEN Lan(上海理工大学医疗器械学院,上海,200093)
刊名： 中草药
英文刊名： CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年，卷(期)： 2006,37(6)
被引用次数： 11次
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