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Accelerated solvent extraction of ecdysterone from Achyranthes bidentata

牛膝蜕皮甾酮的加速溶剂提取法研究



全 文 :中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第36卷第12期2005年12月· 797·
确定污染物的位置。3种孔径的膜污染后表面的
SEM图见图3。可以看出,3种膜表面都有不同程度
的污染。0.8/tm孔径的氧化铝膜污染非常严重,膜
表面已覆盖满了污染物,看不到膜面结构,膜孔完全
被堵塞,污染物成块状堆积,在这种情况下,药液必
然难以通过,通量下降严重,同时固形物和有效成分
截留率高,与前面的实验结果一致。0.2“m孔径的
氧化铝膜表面污染较轻,大颗粒(颗粒粒径在10pm
左右)的污染物散落于膜面,大部分膜面只有小颗粒
的嵌入,膜孔并未被完全堵塞。
圈3 0.2um(A)、0.8tam(B)和50nm(c)孔径A1203污染膜寰面SEM图
Fig.3Topviewoffoulingmembranewithporesizesof0·2iAm(A),0·8um(B),and50nm(C)
3结论
通过对清络通痹水提液分别以不同孔径氧化铝
膜滤过过程中污染机制的分析,初步得出以下结论。
3.1综合膜的渗透性能(包括渗透通量和成分保留
率)和污染情况,对于本研究体系,孔径为0.2ttm
氧化铝膜较为适用,有较高的稳定通量和较高的成
分保留率,同时污染较轻。0.8“m的膜虽然孔径比
0.2/tm的膜大,但是固体颗粒容易阻塞7L13,污染
严重,通量反而低。
3.2从不同孔径的氧化铝膜滤过清络通痹时的阻
力分布和污染物位置分析可以看出:对于孔径为50
nm、0.2/xm、0.8pm的氧化铝膜,浓差极化阻力和
表面沉积阻力是主要滤过阻力。0.8pm孔径膜的浓
差极化阻力占主导地位,接近总阻力的90%。随着
膜孔径的减小,浓差极化阻力也减小,表面沉积阻力
逐渐增大。膜自身阻力所占比例都不大;SEM显示,
膜表面都有不同程度的朽染。0.8gm孔径氧化铝膜
表面污染严重,污染物大量堆积在膜表面,几乎覆盖
了所有膜孔。0.2“m和50nm孔径膜污染相对较
轻。本体系的膜阻力在总阻力中所占比例较小,可逆
阻力为主要阻力,因此,优化膜过程工艺参数、采用
适当清洗方法可以减少膜的污染,使膜的性能有较
大恢复。
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牛膝蜕皮甾酮的加速溶剂提取法研究
汪家权“2,赵民军2,林岚2,柴婴蕾2,曾苏1
(1.浙江大学药学院,浙江杭州310031}2.浙江养生堂天然药物研究所,浙江杭州310007)
摘要:目的采用加速溶剂提取法提取牛膝中的蜕皮甾酮,探讨其在中药质量控制中应用的可行性。方法以蜕
皮甾酮为指标成分,采用RPHPLC为检测方法,单因素考察法对影响加速溶剂提取牛膝中的蜕皮甾酮的因素进行
考察。结果优选出了牛膝中蜕皮甾酮加速溶剂提取的最佳条件:以无水甲醇为溶剂,药材的粒径为0.3~0.45
作收嗣者1[筒!=ly介$]:1汪20家05权-02(-139471一),男,湖北省臆州市人,工程师.1994年毕业于武汉大学,获理学学士学位,长期从事中药新药研究工作
Tel:(0571)87631197Fax:(0571)87631202Email;jqwang@mail.ysttom.ell
万方数据
·1798· 中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第36卷第12期2005年12月
mm,提取温度为100℃,提取压力10.34MPa,提取时间6rain,提取1次。结论加速溶剂提取技术能够快速高效
地提取牛膝中的蜕皮甾酮。
关键词:牛膝}蜕皮衡酮;加速溶剂提取}高效液相色谱
中圈分类号:R286,02 文献标识码:B 文章编号:0253—2670(2005)12—1797—04
Acceleratedsolventx ractionofecdysteronef mAchyranthesbidentata
WANGJia—quanl”。ZHAOMin—jun2,LINLan2,CHAIYing—lei2,ZENGSul
(1.CollegeofPharmaceutlealSciences,ZhejingUniversity·Hangzhou310031,China;
2.ZhejiangY “ shengtangNaturalMedicineInstitute,Hangzhou310007,China)
Abstract:ObjectiveToapplyacceleratedsolventx raction(ASE)techniquetoextractA branthes
bidentataandtoexplorethapplicationofthistechniquen alitycontrolofChinesemateriamedica.
MethodsInvestigationofsinglefactorwasusedtooptimizetheconditionsthataffectedthefficiencyfor
ASEfromA.bidentatabyRP—HPLCusingecdysteroneasaquantitativemark r.ResultsTheoptimized
conditionsforASEofA.bidentatawereobtainedasfollows:methanolassolvent,particlesizebetween
0.3and0.45mm,temperatureat100℃,pressureunder10.34MPa,6mindurationandonceextraction.
ConclusionASEtechniquecanb usedtoextractA.bidentataquicklyandeffectively.
Keywords:AchyranthesbidentataB1.;ecdysterone;acceleratedsolventxtraction(ASE);HPLC
牛膝为苋科植物牛膝Achyranthesbidentata
B1.的干燥根,具有补肝肾、强筋骨、逐瘀通经、引血
下行之功效o]。其主要成分有三萜皂苷类、多糖类、
肽类、甾酮类等o],甾酮类主要有蜕皮甾酮、牛膝甾
酮和红苋甾酮等。对牛膝药材的提取多采用回流提
取的方法:无水乙醇90℃回流提取2ho],无水乙醇
回流提取16h“],75%乙醇回流提取o]。但样品处理
过程时间长。
加速溶剂提取技术(acceleratedsolvent
extraction,ASE)是1995年提出的一种从固体和半
固体基质中提取分析物的提取技术[6]。它是将待提
取样品置于烘箱里的不锈钢池中,在高温、高压条件
下样品被有机溶剂提取,具有提取时间短、溶剂消耗
少、提取效率高、操作自动化程度高等特点,已经广
泛地应用于环境、食品及药品检测等领域。已有报道
采用加速溶剂提取方法来提取三七皂苷类成分口]。
本实验采用蜕皮甾酮为检测指标,对牛膝的加速溶
剂提取方法进行了研究,同时与索氏提取法进行比
较,以期改进牛膝有效成分检测中的样品处理方法。
1仪器与试剂
ASE300加速溶剂提取器(美国Dionex公司),
Agilent1100Lc/DAD高效液相色谱仪(含在线真
空脱气机、四元梯度泵、自动进样器、柱温箱、二级管
阵列检测器、HPChemstation色谱工作站),索氏提
取器。
甲醇(Merck,色谱纯),甲酸、乙醇(分析纯),蜕
皮甾酮对照品(中国药品生物制品检定所,批号为
111638—200301),牛膝药材购自河北安国,经胡庆余
堂中药博物馆袁树范高级工程师鉴定。
2方法与结果
2.1蜕皮甾酮的HPLC测定
2.1.1 色谱条件:色谱柱:AgilentZorbaxExtend
C1B柱(250mm×4.6mm,5pm);流动相:0.1%甲
酸(A)与甲醇(B);梯度洗脱条件:0~5min(95%
A,5%B),5~60min(95%~0%A,5%~100%
B);体积流量:1mL/min;检测波长:254nm;柱温;
25℃。
2.1.2标准曲线的制备;取蜕皮笛酮对照品适量,
用50%甲醇溶解成质量浓度为3mg/mL的储备
液。以此储备液配制成质量浓度不同的系列溶剂,质
量浓度在0.02~1mg/mI,。分别取lo“L进行
HPLC分析,记录峰面积值。以蜕皮甾酮质量浓度对
其色谱峰峰面积作图,按最小二乘法计算获得标准
曲线为y一1073.6X一2.32,r一0.9998。
2.1.3测定:取加速溶剂提取的样品溶液,冷却,滤
过。滤液在60℃水浴中真空旋转蒸发回收乙醇并浓
缩至近干,冷却。另50%甲醇50mL溶解,用0.45
pm滤膜滤过。取滤液10pL进行HPLC分析,以保
留时间定性,将峰面积代人标准曲线,计算蜕皮甾酮
的质量分数。
2.2提取参数优化:影响加速溶剂提取的因素有很
多,主要包括药材的材质、药材粉末的颗粒大小、提
取溶剂、提取时间、提取温度、提取溶剂的体积、提取
次数、提取压力等。在本实验中,主要采用单因素考
察方法对各因素对提取效率的影响进行了分析。药
材的材质在本实验中是无法改变的。ASE300的提
万方数据
中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第36卷第12期2005年12月· 799·
取压力因为固定在10.34MPa,不能改变,因此不做
考察。
ASE的基本提取条件设置为压力lO.34MPa,
温度80℃、加热时间10min、静态提取时间10
min、冲洗体积60%、氮气吹干时间150s、提取次数
1次。当考察某因素时,只改变该因素的条件,其他
为考察后的最佳条件。
2.2.1药材的粒径:药材的粒径直接决定了药材的
比表面积,比表面积越大,与溶剂接触就越充分,同
时药材的粒径也影响到溶剂向药材颗粒中的扩散程
度。实验中选用无水甲醇作溶剂,考察了5种不同粒
径对提取效率的影响。5种粒径分别为大于10目
(>2mm)、10~20目(0.9~2mm)、 0~40目
(0.45~0.9mm)、40~60目(0.3~0.45Film)和小
于60目(按药材与硅藻土的质量比为1 t 2的比例将药材粉
末与硅藻土混合均匀后提取,这样既可以解决装量
问题,又可以防止药材粉末在提取过程中板结而使
提取效率降低。表1结果显示:药材粉末越细,提取
效率越高。但材的粉末,说明过细的药材粉末可穿过提取池的底
过滤板,这样极易造成管路的堵塞。因此选择40~
60目(0.3~0.45ram)粒径的药材粉末是适宜的。
裹1粒径对蜕皮甾酮提取效率的影响抽=3)
Table1 EffectofparticlesizesOllextraction
efficiencyofecdysterone(n一3)
粒径/mm蜕皮甾I§l/(mg·g一1)粒径/ram蜕皮甾ml(mg·g-i)
>2 o.408 0.3~0.45 t.492
0.9~2 0.488 <0.3 1.841
045~0.9 1 040
2.2.2提取溶剂:溶剂是影响提取效率的重要因
素。采用水、甲醇和不同体积分数乙醇提取漏芦中蜕
皮甾酮时,甲醇的提取效率最佳“J;采用95%乙醇
提取华麻花头中蜕皮甾酮的效果最佳o]。实验选择
水、甲醇和40%乙醇、60%乙醇、80%乙醇、无水乙
醇作为提取溶剂分别进行了考察。选用40~60目药
材粉末。结果见表2。可以看出,用水和甲醇作为溶
剂从牛膝中提取蜕皮甾酮的提取效率佳,且两种溶
剂之间差别不大。但以乙醇作为提取溶剂时提取效
率差,并随乙醇体积分数的增加而提取效率也随之
降低。以水作为提取溶剂时,提取液浑浊,后续过程
难以处理,同时提取后的药材呈糊状,有一定体积的
提取液滞留在提取池中,这样会造成结果有较大的
误差。因此采用甲醇作为提取溶剂。
2.2.3提取温度:温度是影响加速溶剂提取的重要
寰2溶剂对蜕皮甾酮提取效率的影响抽一3)
Table2 Effectofsolventollextractionefficiency
ofecdysterone(n一3)
溶剂 蜕皮甾酮/(rag·g一1)溶剂 蜕皮甾ml(mg·g_1)
水 1.427 60%乙醇0783
甲醇 1.442 80%乙醇0757
40%乙醇0.821无水乙醇0728
因素。温度越高,溶剂对提取物质的溶僻度也在一定
范围内增大,同时随着温度的升高溶剂分子的运动
速度也加快,溶剂对药材的浸润穿透也随之加快。在
一般采用甲醇提取时,因其沸点较低,不可能采用太
高的温度。而加速溶剂提取是在高压密闭的容器中
进行,溶剂仍然保持在液体状态。选用40~60目药
材粉末,以甲醇为溶剂,对提取温度进行了考察,结
果见表3。可以看出,提取效率随温度的增加而提
高,但当温度高于100℃后提取效率基本一致。因此
选择100DC为提取条件。
裹3温度对蜕皮甾酮提取效率的影响(”一3)
Table3 Effectof emperatureoilextraction
efficiencyofe dysterone(”=3)
温度/℃ 蜕皮甾酮/(mg·g一1)温度/℃ 蜕皮甾酮/(rag·g1)
60 0.916 120 l 344
80 1 185 140 l 453
2.2.4提取时间:提取时间直接与样品中待提取成
分向溶剂中扩散程度有关。传统的提取方法(如浸
渍、索氏提取法)都需要较长的时间。加速溶剂提取
具有高效、快速的特点,平均提取时间为5~10
min,少于15min”o。实验选用40~60目的粉末,以
甲醇为溶剂,提取温度为100℃,对提取时间进行了
考察,结果见表4。可以看出,在考察的时间范围内,
时间长短对提取效率的影响并不大。说明在高温高
压条件下,在6min内蜕皮甾酮已经在溶剂中达到
平衡。因此选择6min为静态提取时间。
衰4提取时间对蜕皮甾酮提取效率的影响恤=3)
Table4 Effectof imeonextractionefficiency
ofecdysterilneh一3)
时同/rain蜕皮甾酮/(mg·g。1)I/{1目/rain蜕皮目I目/(mg·g1)
6 1 453 12 1.504
8 1.500 15 1 494
10 l 488
2.2.5提取次数:当提取的物质在溶剂中达到平衡
时就需要添加新鲜的溶剂或更换溶剂提取,这样就
需要增加提取次数。当提取物质在溶剂中的溶解度
小或提取物的质量分数高时就需要增加提取次数以
提取完全。选用40~60目的粉末,以甲醇为溶剂,提
取温度100℃,静态提取时间6min,对提取次数进
万方数据
·1800· 中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第36卷第12期2005年12月
行考察,结果见表5。可以看出,第2次提取和第3
次提取的提取液中检测不出蜕皮甾酮。因此选择1
次提取。
寰5提取次数对牛膝中蜕皮甾一提
取效率的影响“一3)
Table5 Effeetofextractiont mesonextraction
efficiencyofe dysterone(4—3)
2.3与索氏提取法的比较:取干燥牛膝药材粉末
(40~60目)约5g,精密称定。置索氏提取器中,加
入100mL甲醇,加热回流提取6h,冷却,滤过。滤
液在60℃水浴中真空旋转蒸发回收甲醇并浓缩至
近干,冷却。50%甲醇50mL溶解,用0.45p m滤膜
滤过。取滤液10pL进行HPLC分析,以保留时间
定性,用峰面积通过回归曲线来计算蜕皮甾酮的质
量分数。同时按上述的优化条件进行加速溶剂提取
(提取温度为100℃、压力10.34MPa、提取时间6
min、提取1次),与索氏提取器提取进行对比。两种
提取方法各重复5次,结果见表6。可以看出,加速
溶剂提取和索氏提取相比较,不仅提取时间明显的
缩短,而且提取效率有明显的提高,同时实验的重现
性也有明显的改善。
裹6不同提取方式对牛膝中蜕皮
甾酮提取效率的影响
Table6 Comparisonofextractionefficiencyofe dyster—
onebetweenASEandSoxhletex raction
3讨论
多种植物中含有蜕皮甾酮。国内有学者用不同
的提取方法和溶剂从植物中提取蜕皮甾酮,而在提
取牛膝中的蜕皮甾酮时多采用乙醇。实验中对不同
体积分数的乙醇提取进行考察时,发现提取效率不
佳。这与文献报道采用水、甲醇和不同体积分数的乙
醇提取漏芦中蜕皮甾酮时的结果一致。在实验中水
和甲醇的提取效率相当,但以水作为提取溶剂时后
续的样品处理要比以甲醇为提取溶剂时复杂得多。
建议在测定牛膝中蜕皮甾酮时采用甲醇作为提取
溶剂。
在加速溶剂提取法中,温度、压力和溶剂是影响
提取效率的主要因素。在高压的密闭容器里,由于压
力的提高,使得提取温度可以在高于常压下溶剂的
沸点的温度下进行。而溶剂仍为液态,这样不仅可选
择的溶剂种类多,并且液体对溶质的溶解能力也远
大于气体。压力和温度的增加,有利于提高提取物的
溶解能力,降低样品基质与提取物的作用力,降低溶
剂的黏度使溶剂分子更易向物质内部扩散,这使提
取效率大大提高,也减少了提取时间和提取次数。
采用单因素法考察了多种因素对牛膝加速溶剂
提取法的影响,通过提取因素的优化,使蜕皮甾酮的
提取效率有了很大的提高。加速溶剂提取法与传统
的索氏提取法相比较,不仅提取效率有较大的提高,
而且重现性也有明显的改善。这可能与ASE的升温
时间、温度、溶剂量等条件可精确控制有关。同时
ASE在节约能源和溶剂方面都有优势。是值得提
倡的。
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万方数据
牛膝蜕皮甾酮的加速溶剂提取法研究
作者: 汪家权, 赵民军, 林岚, 柴婴蕾, 曾苏, WANG Jia-quan, ZHAO Min-jun, LIN Lan
, CHAI Ying-lei, ZENG Su
作者单位: 汪家权,WANG Jia-quan(浙江大学药学院,浙江,杭州,310031;浙江养生堂天然药物研究所,浙
江,杭州,310007), 赵民军,林岚,柴婴蕾,ZHAO Min-jun,LIN Lan,CHAI Ying-lei(浙江养生
堂天然药物研究所,浙江,杭州,310007), 曾苏,ZENG Su(浙江大学药学院,浙江,杭州
,310031)
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2005,36(12)
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