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欧亚旋覆花中 1-O-乙酰基大花旋覆花内酯的
CO2 超临界正交优化萃取工艺研究
李香荷，王晓良，吴一兵，郭 磊，杜鑫淼，付 焱*
(河北医科大学新药开发研究室，河北 石家庄 050017)
摘要 目的:考察 CO2 超临界萃取欧亚旋覆花中有效成分 1-O-乙酰基大花旋覆花内酯(ABL)的影响因素，确
定 ABL最佳萃取工艺。方法:通过单因素考察，分别考察了原料粒度、CO2 流速、萃取温度、萃取压力和萃取时间对
干膏得率和 ABL提取率的影响，并选取萃取温度、萃取压力和萃取时间 3 个因素，设计正交实验。结果:正交实验
确定的最佳提取工艺是:萃取温度 60 ℃、萃取压力 20 MPa、萃取时间 5 h，此条件下干膏得率为 3. 78%，ABL提取率
为 0. 51%。结论:正交实验确定的最佳工艺条件下，验证实验和放大实验干膏得率和 ABL提取率均优于系统分离
法，实现了 ABL选择性富集和快速高效萃取。
关键词 CO2 超临界萃取;欧亚旋覆花;正交实验;1-O-乙酰基大花旋覆花内酯
中图分类号:R284. 2 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2010)10-1636-04
收稿日期:2010-07-12
基金项目:河北省科技厅指令课题(09276418D-2) ;河北省中医药管理局科研计划项目(2010008)
作者简介:李香荷(1984-) ，女，硕士研究生，主要从事天然产物的提取分离及构效关系研究;Tel:0311-86266335，E-mail:tianshanyoulan@
163. com。
* 通讯作者:付焱，Tel:0311-86266335，E-mail:fuyan616@ hotmail. com。
1-O-乙酰基大花旋覆花内酯(1-O-acetylbritan-
nilactone，ABL)是从欧亚旋覆花(Inula britannica
L. )中提取分离得到的一种倍半萜内酯〔1〕。作为欧
亚旋覆花中的活性成分之一〔2〕，近年来关于 ABL的
活性研究〔3，4〕、含量测定〔5〕和衍生物合成等方面〔6，7〕
报道较多。前期研究表明〔5〕，山西产欧亚旋覆花干
燥花序是同类药品种中 ABL含量最高的。然而，目
前采用的传统提取分离法〔8，9〕耗时、繁琐，大量有机
溶剂加重了环境污染。CO2 超临界流体萃取是近代
分离新技术，萃取效率高、选择性好、省时、环境污染
小。本研究采用 CO2 超临界流体技术选择萃取欧
亚旋覆花中的 ABL，经单因素考察和正交实验，确
定最佳工艺，工艺条件简单、稳定、可行，实现了
ABL快速高效提取。
1 仪器与材料
1. 1 仪器 CO2 超临界流体萃取仪(John F. Ken-
nedy，USA) ;低温恒温槽(南京新辰生物科技有限
公司) ;空气压缩机(苏州市同一机电有限公司) ;
EPS便携式电子天平(长沙湘平科技发展有限公
司) ;KQ-400 KDB 型高功率数控超声波清洗器(昆
山市超声仪器有限公司) ;分析型 Agilent 1200 高效
液相色谱仪;GR-202 型电子分析天平(A＆D Compa-
ny)。
1. 2 材料 药材欧亚旋覆花购自山西运城地区，
经河北医科大学药学院生药教研室聂风禔教授鉴定
为菊科植物欧亚旋覆花(Inula britanmica L. )。CO2
为河北省石家庄西三教制氧站产品，纯度 99. 5%;
ABL对照品，自制，经质谱和核磁共振确定结构，其
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DOI:10.13863/j.issn1001-4454.2010.10.045
相关数据与文献一致;水为本实验室自制重蒸水，用
时过 0. 45 μm 微孔滤膜;甲醇、乙腈均为色谱纯
(B＆J brand)。
2 方法
2. 1 CO2 超临界萃取 称取干燥欧亚旋覆花 5. 0
g放入 200 mL 萃取釜中，加热，当萃取釜显示温度
达到设定时开启 CO2 瓶，通过高压泵对系统进行加
压，当系统压力达到设定时，调节 CO2 流速，开始萃
取，保持恒温恒压。
2. 2 ABL的含量测定
2. 2. 1 药材中 ABL的测定:精密称取干燥欧亚旋
覆花 1. 0033 g，置 50 mL 具塞锥形瓶中，加甲醇 20
mL，精密称定，超声波提取(功率 400 W，40 kHz)
200 min，放置至室温，用甲醇补加减失的重量，摇
匀，用 0. 45 μm微孔滤膜滤过，精密量取 20 μL，注
入高效液相色谱仪，记录色谱峰面积。
2. 2. 2 对照品溶液的制备:精密称取 ABL 对照品
0. 0053 g，置 50 mL量瓶中，用甲醇溶解并稀释至刻
度，摇匀，即得。
2. 2. 3 供试品溶液的制备:分别精密称取欧亚旋
覆花 CO2 超临界流体萃取物的重量，精密量取甲醇
50 mL，超声 100 min 后放置至室温，用 0. 45 μm 微
孔滤膜滤过，取续滤液少许，作为供试品溶液。
2. 2. 4 ABL含量测定:色谱条件、检测方法和含量
计算见文献〔10〕。
3 结果与分析
3. 1 单因素考察
3. 1. 1 原料粒度对提取效果的影响:固定 CO2 超
临界萃取温度为 40 ℃、压力为 20 MPa、CO2 流速为
8 L /h、萃取时间为 1 h，分别选取欧亚旋覆花散碎花
和欧亚旋覆花完整花进行萃取，考察不同原料粒度
对提取效果的影响，结果表明散碎花和完整花的提
取效果没有差别，而完整花较易操作，故选取完整花
进行萃取。
3. 1. 2 CO2 流速对提取效果的影响:固定 CO2 超
临界萃取温度为 40 ℃、压力为 20 MPa、萃取时间为
1 h，分别选取 CO2 流速为 4、6、8、10、12 L /h 对欧亚
旋覆花进行萃取，以干膏得率和 ABL提取率为考察
指标，考察不同 CO2 流速对提取效果的影响，结果
见图 1。CO2 流速低于 10 L /h 时，干膏得率和 ABL
提取率较低，当流速高于 10 L /h 时，干膏得率和
ABL提取率提高缓慢，但收集瓶壁易结冰，且浪费
CO2，故正交实验中流速选择为 10 L /h。
3. 1. 3 萃取温度对提取效果的影响:固定 CO2 超
临界萃取压力为 20 MPa、CO2 流速为 8 L /h、萃取时
间为 1 h，分别选取萃取温度为 30、50 和 70 ℃对欧
亚旋覆花进行萃取，以干膏得率和 ABL提取率为考
察指标，考察不同萃取温度对提取效果的影响，结果
见图 2。当萃取温度从 30 ℃升到 50 ℃时，干膏得
率和 ABL提取率随温度升高而显著提高。当萃取
温度设定为 70 ℃，干膏得率和 ABL提取率与 50 ℃
时相差不大，可能原因是温度在 50 ～ 70 ℃范围内，
干膏得率和 ABL提取率先升高后降低，也可能是温
度在 50 ～ 70 ℃范围内，提取效果无明显变化。在正
交实验中萃取温度选择 25、45 和 60 ℃以作进一步
考察。
图 1 CO2 流速对提取效果的影响
图 2 萃取温度对提取效果的影响
3. 1. 4 萃取压力对提取效果的影响:固定 CO2 超
临界萃取温度为 40 ℃、CO2 流速为 8 L /h、萃取时间
为 1 h，分别选取萃取压力为 15、20 和 25 MPa 对欧
亚旋覆花进行萃取，以干膏得率和 ABL提取率为考
察指标，考察不同萃取压力对提取效果的影响，结果
见图 3。干膏得率和 ABL提取率随萃取压力升高而
增大，在后续的正交实验中采用 20、25、30 MPa来进
行考察。
3. 1. 5 萃取时间对提取效果的影响:固定 CO2 超
临界萃取温度为 40 ℃、萃取压力为 20 MPa、CO2 流
速为 8 L /h，分别选取萃取时间为 3、5、8 h对欧亚旋
覆花进行萃取，考察不同萃取时间对提取效果的影
响，结果见图 4。实验发现 5 h后几乎没有提取物流
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出，从节约成本方面考虑，可把萃取时间设定在 5 h
以内，故在正交实验中萃取时间选择 1、3、5 h 做进
一步考察。
图 3 萃取压力对提取效果的影响
图 4 萃取时间对提取效果的影响
3. 2 正交实验
3. 2. 1 实验设计:通过单因素考察发现影响干膏
得率和 ABL提取率的主要因素为萃取温度、萃取压
力及萃取时间，为进一步优选最佳工艺水平，本实验
选用萃取温度、萃取压力、萃取时间为考察因素，将
各因素取 3 个水平，进行 L9(3
4)正交实验设计，因
素水平见表 1，正交实验结果见表 2，方差分析结果
见表 3。
表 1 正交实验设计因素水平表
水平
因素
A萃取
温度 /℃
B萃取
压力 /MPa
C萃取
时间 /h
1 25 20 1
2 45 25 3
3 60 30 5
3. 2. 2 正交实验结果:CO2 超临界萃取 ABL 正交
实验，结果见表 2、表 3。
由表 2 可知，各因素主次顺序排列，干膏得率:
A ＞ C ＞ B，ABL 提取率:A ＞ C ＞ B，即在该实验条件
下，各因素对干膏得率和 ABL 提取率的影响顺序
是:萃取温度 ＞萃取时间 ＞萃取压力。由表 3 可知，
A因素对干膏得率和 ABL提取率均有显著性影响，
表 2 正交实验安排与结果
实验号 A萃取温度 /℃
B萃取
压力 /
MPa
C萃取
时间 /
h
干膏
得率 /
%
ABL
提取率 /
%
1 1 1 1 1. 36 0. 20
2 1 2 2 1. 83 0. 18
3 1 3 3 2. 13 0. 27
4 2 1 2 2. 91 0. 44
5 2 2 3 3. 36 0. 44
6 2 3 1 2. 33 0. 38
7 3 1 3 3. 78 0. 51
8 3 2 1 3. 39 0. 47
9 3 3 2 2. 90 0. 39
K1
K2
K3
R
干
膏
得
率
1. 77 2. 68 2. 36
2. 87 2. 86 2. 55
3. 36 2. 45 3. 09
1. 59 0. 41 0. 73
提
取
率
0. 22 0. 38 0. 35
0. 42 0. 36 0. 33
0. 46 0. 35 0. 41
0. 24 0. 03 0. 08
表 3 方差分析
方差
来源
偏差
平方和
自由
度 均方 F值
显著性
P
干
膏
得
率
A 3. 9424 2 1. 9712 35. 52 *
B 0. 2495 2 0. 1248 2. 25
C 0. 8629 2 0. 4315 0. 22
误差 0. 1110 2 0. 0555
提
取
率
A 0. 1003 2 0. 0502 100. 40 ＊＊
B 0. 0020 2 0. 0010 2. 00
C 0. 0083 2 0. 0042 8. 40
误差 0. 0010 2 0. 0005
注:F0. 1(2，2)= 9. 0，F0. 05(2，2)= 19. 0，F0. 01(2，2)= 99. 0，
* P ＜ 0. 05，＊＊P ＜ 0. 01
B和 C因素对干膏得率和 ABL 提取率均没有显著
性影响，因此，CO2 超临界流体萃取 ABL 的最适宜
工艺为 A3B1C3，即萃取温度 60 ℃，萃取压力 20
MPa，萃取时间 5 h，在此条件下，干膏得率和 ABL提
取率均为最高。前期研究表明〔9〕，传统溶剂法对该
药材提取的干膏得率为 0. 94%，ABL 提取率仅为
0. 075%，正交实验得到的最佳工艺条件下干膏得率
最高为 3. 78%，是传统提取法的 4 倍，ABL 提取率
为 0. 51%，是传统提取法的 7 倍。由于 CO2 超临界
萃取最佳工艺是以干膏得率和 ABL 提取率两项为
考察指标，因此，在提高干膏得率的基础上，能够选
择性富集总提取物中 ABL的含量，大大提高了以欧
亚旋覆花为原材料的 ABL提取率。
3. 3 验证实验 用最佳工艺条件进行验证实验，
结果见表 4。平均干膏得率为 3. 66%，平均 ABL 提
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取率为 0. 49%，可以看出最佳提取工艺有较好的重
复性，说明该最佳提取工艺是稳定可行的。
表 4 最优实验条件的验证
实验号 1 2 3 平均
干膏得率 /% 3. 60 3. 57 3. 81 3. 66
ABL提取率 /% 0. 44 0. 49 0. 53 0. 49
3. 4 放大实验 用最佳萃取条件进行放大实验，
取 1 000 g欧亚旋覆花分 5 次萃取，每次 200 g，结果
见表 5，结果表明放大实验中干膏得率和 ABL 提取
率较高，正交实验确定的最佳工艺经放大是可行的，
可以用于萃取较大量的欧亚旋覆花。
表 5 最优实验条件的放大实验
实验号 1 2 3 4 5 平均
干膏得率 /% 3. 15 3. 20 3. 68 3. 57 3. 81 3. 48
ABL提取率 /% 0. 50 0. 45 0. 43 0. 44 0. 46 0. 45
4 讨论
4. 1 萃取温度对萃取效果的影响是双重的，温度
升高有利于溶质挥发性的增加和提高物料的扩散
性，有利于 ABL的萃出。但另一方面又降低了 CO2
的浓度，减少了 CO2 的密度，从而导致 CO2 溶解能
力的降低，对萃取不利。
4. 2 高效液相法测定欧亚旋覆花中 ABL 的含量
为 0. 56%，正交实验确定的最佳提取工艺条件下
ABL的提取率为 0. 51%，说明此工艺提取 ABL比较
彻底，提取物经硅胶柱层析分离制备 ABL的收率为
0. 45%，是传统溶剂萃取法〔9〕制备收率的 6 倍。因
此，CO2 超临界萃取方法不仅具有省时、传质速度
快、环境污染小等优点，在以欧亚旋覆花为原料的
ABL制备上，还具有萃取率高、选择性好和减少有
机溶剂(本实验未加夹带剂)的特点。鉴于 ABL 作
为中药对照品和天然活性产物在中药鉴别、分析和
药理学研究的应用，ABL的 CO2 超临界萃取对于传
统中草药欧亚旋覆花的进一步研究与开发具有一定
的意义。
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