CN101485814B - 重楼中皂苷类成分的超临界co2萃取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重楼中皂苷类成分的超临界CO2萃取方法，用粉碎机将重楼粉碎成粗粉，称取过20～40目的粗粉50g，置于超临界萃取仪的萃取釜中；用计量泵泵入萃取釜中多元助溶剂，此多元助溶剂由复合表面活性剂、混合溶液与蒸馏水按照比例配比组成；重楼粗粉与多元助溶剂按质量与体积的固定比值置于超临界萃取仪的萃取釜中，设定一定的温度、压力，萃取皂苷。本发明方法操作方便，提取率高，产品纯度高，流程简单，提取物中有机溶剂残留低，安全稳定且具有环保效益，为中药现代化提供了一种高效的提取手段，在天然药物及中药复方成分分离提取领域具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种本天然中草药的萃取工艺，具体的说是一种重楼中皂苷类成分的超临界CO2萃取方法，是指采用超临界CO2萃取分离重楼中的皂苷类成分，属于中药有效部位提取技术领域。
背景技术
重楼以蚤休之名始载于《神农本草经》，为百合科植物云南重楼或七叶一枝花的干燥根茎，已收入2005年版《中国药典》。本品味苦，微寒，有小毒，归肝经。具有清热解毒、消肿止痛、凉肝定惊等功效，用于疔肿痈肿、咽喉肿痛、毒蛇咬伤、惊风抽搐等证。现代药理研究表明，重楼具有抗菌、抗病毒、止血、镇静、镇痛、平喘、抗肿瘤、免疫调节作用等。总皂苷是重楼的主要活性成分，近年来，该药在抗肿瘤方面的研究，引起广大学者的重视与关注。
已有提取重楼中总皂甙的方法主要有浸渍法、加热回流法、超声提取法，所用溶剂为乙醇、甲醇等有机溶剂。申请号为200810052092.2的中国发明专利中，公开了一种重楼利用浸渍、回流加大孔吸附树脂层析纯化制备皂苷提取物的方法；申请号为03135590.0的中国发明专利中，公开了一种重楼先用温水浸泡，再利用一定浓度乙醇与α-淀粉酶回流提取皂苷的方法；申请号为200610052223.8的中国发明专利中，公开了一种重楼通过醇提水沉和去离子水洗涤沉淀制备总皂苷的方法；申请号为0.135589.7的中国发明专利中，公开了一种重楼经乙醇提取、膜过滤、吸附树脂、脱色树脂与活性炭组合脱色等步骤制备总皂苷的方法。通过这些方法得到的提取物，往往需要进一步进行纯化精制，并且存在有机溶剂残留，提取时间长，提取效率低，加之超声法提取又难以实现工业化的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种重楼中皂苷类成分的超临界CO2萃取方法，是一种萃取效率高的提取方法。
为了达到上述目的，本发明通过下列措施实现：
a)用粉碎机将重楼粉碎成粗粉，称取过20～40目的粗粉，置于超临界萃取仪的萃取釜中；
b)用计量泵泵入萃取釜中0.06mol/L的多元助溶剂；
c)重楼粗粉与多元助溶剂按质量(g)与体积(ml)的比1∶2配比置于超临界萃取仪的萃取釜中；
d)多元助溶剂由复合表面活性剂、混合溶液与蒸馏水组成，多元助溶剂中的复合表面活性剂是由二己基琥珀酸磺酸钠和聚氧乙烯壬烷基酚醚两种物质，按物质的量比(mol)5∶3配比制成，多元助溶剂中的混合溶液是由正丁醇(分析纯AR)和95％乙醇(分析纯AR)两种溶液，按体积比(ml)为3∶4配比制成，将复合表面活性剂与混合溶液混合后，与蒸馏水按体积比(ml)为5∶1配比制成多元助溶剂；
e)调节萃取釜，使萃取温度控制在40℃，萃取压力控制在35MPa，CO2流量控制在2.5L/h的条件下进行萃取，萃取时间为4h；
f)将萃取后的重楼粗粉置入到分离釜，采取二级分离模式。调节分离釜I，使分离温度控制在55℃，分离压力控制在9MPa，CO2流量控制在2.5L/h的条件下分离重楼总皂甙；调节分离釜II，使分离温度控制在55℃，分离压力控制在5MPa，CO2流量控制在2.5L/h的条件下分离溶剂和其他组分，所得重楼皂甙类成分的萃取率为5.66％。
本发明在本发明中，重楼药材经过处理后放入萃取釜中，采用超临界CO2萃取方法，超临界CO2/表面活性剂萃取重楼药材中皂苷类成分，采取二级降压解析分离有效成分，本发明方法操作方便，提取率高，产品纯度高，流程简单，提取物中有机溶剂残留低，安全稳定且具有环保效益，为中药现代化提供了一种高效的提取手段，在天然药物及中药复方成分分离提取领域具有广泛的应用前景。由于重楼皂苷为甾体皂苷，极性相对较小，可以在夹带剂的协助下采用超临界CO2进行提取。本发明将表面活性剂和助表面活性剂加入到CO2中，形成了超临界CO2反相微乳体系，极大地改善了超临界CO2对皂苷类成分的萃取效率。
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案进一步的说明：
具体实施方式
实施例，一种重楼中皂苷类成分的超临界CO2萃取方法，其实验步骤如下：
实验1，改变原料粒度对重楼中总皂甙萃取率影响的实验结果见表1。
表1 原料粒度对重楼中总皂甙萃取率的影响
| 样品粒度 | 总皂甙萃取率(％) | 平均萃取率(％) | RSD(％) |
| 10～20 | 5.39 5.48 5.56 | 5.48 | 1.55 |
| 20～40 | 5.69 5.62 5.68 | 5.66 | 0.67 |
| 40～60 | 5.64 5.67 5.51 | 5.61 | 1.52 |
| 60～80 | 5.49 5.63 5.52 | 5.55 | 1.33 |
结果表明：随着原料粉末粒度目数的增加，总皂甙提取率逐步增大，但粒度大于40目后，提取率开始降低。由表中看出，粒度在20～40目时总皂甙萃取率最高，因此选择重楼粉末的粒度为20～40目。
实验2，改变表面活性剂浓度对重楼中总皂甙萃取率影响的结果见表2。
在预实验中，已经确定了n(二己基琥珀酸磺酸钠)∶n(聚氧乙烯壬烷基酚醚)＝5∶3的复合表面活性剂与V(正丁醇)∶V(乙醇)＝3∶4的混合溶液配成的助溶剂对重楼中总皂甙增溶效果最好。此助溶剂与蒸馏水组成了多元助溶剂，本实验配制不同浓度的助溶剂溶液，在萃取开始后用夹带剂泵加入。
表2 表面活性剂浓度对重楼中总皂甙萃取率的影响
| 表面活性剂浓度 | 总皂甙萃取率(％) | 平均萃取率(％) | RSD(％) |
| 0.04mol/L | 5.38 5.45 5.46 | 5.43 | 0.80 |
| 0.06mol/L | 5.59 5.69 5.68 | 5.65 | 0.97 |
| 0.08mol/L | 5.57 5.68 5.74 | 5.66 | 1.52 |
结果表明：随着表面活性剂浓度的提高，总皂甙提取率逐渐增加，但是浓度0.06mol/L与浓度0.08mol/L萃取率相差不大，考虑到生产成本以及环境因素，经综合考虑决定选用浓度0.06mol/L。
实验3，改变助溶剂与蒸馏水体积配比对重楼中总皂甙萃取率影响的结果见表3。
表3 助溶剂与蒸馏水体积配比对重楼中总皂甙萃取率的影响
| 配比 | 总皂甙萃取率(％) | 平均萃取率(％) | RSD(％) |
| 7∶1 | 5.51 5.59 5.61 | 5.57 | 0.95 |
| 5∶1 | 5.55 5.69 5.70 | 5.65 | 1.48 |
| 3∶1 | 5.48 5.37 5.58 | 5.48 | 1.92 |
结果表明：随着蒸馏水体积分数提高，总皂甙提取率先增加后降低。由于表面活性剂所增溶水的量是有限的，加入较多的水会使其从CO2中分相，减少皂甙在CO2中的分配，所以助溶剂与蒸馏水体积配比定为5∶1。
实验4，改变重楼原料质量与多元助溶剂体积配比对重楼中总皂甙萃取率影响的结果见表4。
表4 重楼原料质量与多元助溶剂体积配比对重楼中总皂甙萃取率的影响
| 配比(g/mL) | 总皂甙萃取率(％) | 平均萃取率(％) | RSD(％) |
| 1∶1 | 5.54 5.67 5.62 | 5.61 | 1.17 |
| 1∶2 | 5.60 5.64 5.68 | 5.64 | 0.71 |
| 1∶3 | 5.67 5.61 5.65 | 5.64 | 0.54 |
结果表明：随着重楼原料质量与多元助溶剂体积配比提高，总皂甙提取率先增加再处于稳定，综合收率与成本等考虑，选择配比(g/mL)为1∶2。
实验5，改变CO2流量对重楼中总皂甙萃取率影响的结果见表5。
表5 CO2流量对重楼中总皂甙萃取率的影响
| CO2流量(L/h) | 总皂甙萃取率(％) | 平均萃取率(％) | RSD(％) |
| 1.5 | 5.53 5.56 5.64 | 5.58 | 1.02 |
| 2.5 | 5.53 5.76 5.62 | 5.64 | 2.06 |
| 3.5 | 5.52 5.63 5.75 | 5.63 | 2.04 |
结果表明：随着CO2流量的增加，总皂甙提取率先增加后降低，由于适宜的流速可以使得萃取次数增加，强化传质效果，但当流速继续提高，导致CO2与被萃取物接触时间缩短。由表中看出，CO2流量为2.5L/h时总皂甙萃取率高。
实验6，改变超临界提取时间对重楼中总皂甙萃取率影响的结果见表6。
表6 超临界提取时间对重楼中总皂甙萃取率的影响
| 提取时间(h) | 总皂甙萃取率(％) | 平均萃取率(％) | RSD(％) |
| 3 | 5.45 5.53 5.44 | 5.47 | 0.90 |
| 4 | 5.67 5.59 5.66 | 5.64 | 0.77 |
| 5 | 5.68 5.62 5.65 | 5.65 | 0.53 |
结果表明：随着CO2提取时间延长，总皂甙萃取率趋于增加，但是提取时间4h与5h之间差别不大，综合收率与成本等考虑，选择提取时间4h。
实验7，重楼中总皂甙超临界萃取工艺优化。
以总皂甙萃取率为指标，在单因素考察的基础上，固定分离釜II在压力5MPa，温度55℃条件，以萃取、分离I的温度与压力四个因素为变量，采用L9(34)正交表进行实验。
表7 超临界萃取工艺因素水平表
表8 超临界萃取工艺正交设计实验及结果
表9 超临界萃取工艺正交设计实验方差分析表
附：F0.01(1，2)＝99 F0.05(1，2)＝19
方差分析表明：影响最大的因素为A萃取压力、D分离温度，而B萃取温度、C分离I压力影响不显著。综合成本、效率、大生产实际等因素，A取A1，B取B1，C取C1，D取D3，即萃取压力为35MPa，萃取温度40℃，分离I压力9MPa，分离温度55℃。
实验8，重楼中总皂甙超临界萃取工艺验证结果见表10。
按照实验7确定的工艺条件进行实验，结果见表10中数值可以看出，该工艺稳定性强，重现行好，符合规定要求。
表10 重楼中总皂甙超临界萃取工艺验证
| 实验号 | 总皂甙萃取率(％) | 平均萃取率(％) | RSD(％) |
| 1 | 5.64 | ||
| 2 | 5.59 | 5.63 | 0.64 |
| 3 | 5.66 |
实验9，超临界工艺的确定。
用粉碎机将重楼粉碎成粗粉，称取过20～40目的粗粉50g，置于超临界萃取仪的萃取釜中；用计量泵泵入萃取釜中0.06mol/L的多元助溶剂；重楼粗粉与多元助溶剂按质量(g)与体积(ml)的比1∶2配比置于超临界萃取仪的萃取釜中；多元助溶剂由复合表面活性剂、混合溶液与蒸馏水组成，多元助溶剂中的复合表面活性剂是由二己基琥珀酸磺酸钠和聚氧乙烯壬烷基酚醚两种物质，按物质的量比(mol)5∶3配比制成，多元助溶剂中的混合溶液是由正丁醇(分析纯AR)和95％乙醇(分析纯AR)两种溶液，按体积比(ml)为3∶4配比制成，将复合表面活性剂与混合溶液混合后，与蒸馏水按体积比(ml)为5∶1配比制成多元助溶剂；调节萃取釜，使萃取温度控制在40℃，萃取压力控制在35MPa，CO2流量控制在2.5L/h的条件下进行萃取，萃取时间为4h；将萃取后的重楼粗粉置入到分离釜，采取二级分离模式。调节分离釜I，使分离温度控制在55℃，分离压力控制在9MPa，CO2流量控制在2.5L/h的条件下分离重楼总皂甙；调节分离釜II，使分离温度控制在55℃，分离压力控制在5MPa，CO2流量控制在2.5L/h的条件下分离溶剂和其他组分，所得重楼皂甙类成分的萃取率为5.66％。
实施例2，提取方法的对比实验，实验结果见附表。
固定条件：取20-40目的重楼原料50g；实验涉及的超临界萃取参数按照例9选定，按规定分析方法测定重楼皂甙类成分的萃取率。
实验方法1乙醇回流法提取重楼总皂甙，70％乙醇提取两次，第1次用10倍量提取2h，第2次用8倍量提取1.5h，合并提取液，减压回收乙醇得提取物。
实验方法2超临界CO2萃取重楼重楼总皂甙，使用纯CO2萃取，不使用夹带剂与表面活性剂。
实验方法3超临界CO2/夹带剂萃取重楼总皂甙，选择95％乙醇作夹带剂，在萃取开始后用夹带剂泵加入。
实验方法4采用本发明实验方法萃取重楼总皂甙。
附表 重楼中总皂甙提取方法的比较
结果表明：超临界CO2表面活性剂萃取法优于其它的提取方法。
Claims (1)
1.一种重楼中皂苷类成分的超临界CO2萃取方法，其特征在于，该萃取方法的步骤如下：
a)用粉碎机将重楼粉碎成粗粉，称取过20～40目的粗粉，置于超临界萃取仪的萃取釜中；
b)用计量泵泵入萃取釜中0.06mol/L的多元助溶剂；
c)重楼粗粉与多元助溶剂按质量g与体积ml的比1∶2配比置于超临界萃取仪的萃取釜中；
d)多元助溶剂由复合表面活性剂、混合溶液与蒸馏水组成，多元助溶剂中的复合表面活性剂是由二己基琥珀酸磺酸钠和聚氧乙烯壬烷基酚醚两种物质，按物质的量比mol 5∶3配比制成，多元助溶剂中的混合溶液是由分析纯AR的正丁醇和分析纯AR的95％乙醇两种溶液，按体积比ml为3∶4配比制成，将复合表面活性剂与混合溶液混合后，与蒸馏水按体积比ml为5∶1配比制成多元助溶剂；
e)调节萃取釜，使萃取温度控制在40℃，萃取压力控制在35MPa，CO2流量控制在2.5L/h的条件下进行萃取，萃取时间为4h；
f)将萃取后的重楼粗粉置入到分离釜，采取二级分离模式，调节分离釜I，使分离温度控制在55℃，分离压力控制在9MPa，CO2流量控制在2.5L/h的条件下分离重楼总皂甙；调节分离釜II，使分离温度控制在55℃，分离压力控制在5MPa，CO2流量控制在2.5L/h的条件下分离溶剂和其他组分，所得重楼皂甙类成分的萃取率为5.66％。
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