超聲波用于強化石油醚提取青篙素

趙兵，王玉春，吳江，歐陽藩

（中國科學院化工冶金研究所生化工程國家重點實驗室，北京100080）

超聲波用于強化石油醚提取青篙素

趙兵，王玉春，吳江，歐陽藩

（中國科學院化工冶金研究所生化工程國家重點實驗室，北京100080）

1 前言

從植物中提取藥用成份的首要條件是被提取物能夠快速、高效地進入提取介質(zhì)，如水溶液、有機溶劑等[1]。由于青篙素存在于細胞內(nèi)，提取過程中一般需要將細胞破碎[2]。采用化學破碎方法由于過程中有化學反應發(fā)生，容易造成被提取物結(jié)構(gòu)性質(zhì)等變化而失去活性。用機械方法又難以將細胞有效破碎。如果破碎不好會造成青篙素在提取介質(zhì)中擴散緩慢，增加提取時間，影響整個過程收率，增加成本。

超聲波應用于生物技術(shù)是一個較新的研究領域。近年來超聲波在高分子化合物降解、有機合成、提取分離等方面得到了廣泛研究及應用，如多糖的降解及提取[3]。目前對超聲波用于從陸地植物中提取藥用有效成份進行了較多研究[4-7]，都取得了較滿意的效果，回收率大大提高。超聲波用于海藻破碎提取海洋生物活性物質(zhì)亦取得了較好的效果，如超聲波用于鹽藻破碎提取胡蘿卜素[6]。在采用化學及機械破碎方法均不能從龍須藻中獲得理想的藻膽體時，采用超聲波提取得到了完整的藻膽體，而且效果較好[9]。本文采用超聲破碎強化石油醚提取青篙素，希望能為改進現(xiàn)有青篙素提取工藝、縮短提取時間、降低提取成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量提供一些依據(jù)。

2 原料、設備及分析方法

實驗原料：酉陽干青篙葉，重慶武陵山制藥廠提供。

主要試劑：青篙素標準品（Sigma Chemieal Co.），2℃下儲存；石油醚（30～60℃）、95%乙醇、氫氧化鈉均為A.R.級。

實驗裝置：主要包括磁力攪拌加熱裝置、自動恒溫水浴、冷凝裝置以及超聲波發(fā)生器（頻率20 kHz，功率120 W）等。由于超聲波發(fā)生器探頭不能同有機溶劑接觸，所以只能放在恒溫水浴中靠近錐形瓶的地方。見圖1。

分析方法： 紫外分光光度法，使用BECKMAN DU750 紫外-可見光分光光度計。

3 實驗及標準曲線測定

3.1 原料準備

將經(jīng)過篩選的青篙葉置于40℃烘箱中烘烤3 h后取出，用瓷乳缽研磨至粉狀，過60目篩，制成青篙葉粉，儲于干燥器中備用。原料青篙素含量測定采用索氏提取法，提取48 h后測定原料青篙素含量為7.38 mg/g。

3.2 攪拌提取

稱取青篙樣品1 g，置于錐形瓶中，加入一定體積的石油醚，控制適宜的溫度，攪拌提取。

3.3 超聲波強化提取

將超聲波探頭插入水浴中，調(diào)節(jié)到一定溫度。設置好超聲波作用時間及方式，進行提取。

3.4 樣液處理

提取結(jié)束時，將提取液冷卻至室溫后抽濾，取濾液置于分液漏斗中，加入 2%氫氧化鈉洗去堿溶性部分，棄去下層堿液，以蒸餾水洗滌至中性，置于圓底燒瓶中于55℃溫度下減壓蒸餾得到含青篙素的浸膏物質(zhì)，再以95%乙醇溶解浸膏，并定容于50 mL容量瓶中備測。

3.5 標準曲線的測定

精確稱取80℃下干燥至恒重的青篙素標準品10 mg，置于100 mL容量瓶中，用95%乙醇定容，分別吸取0，2，4，6，8，10 mL于50 mL容量瓶中，用95%乙醇補充至10 mL，再用0.2% NaOH定容，樣品置于（50±1）℃水浴中反應30 min，流水冷卻至室溫。在292 nm處測吸收值，結(jié)果如表1所示。標準曲線線性相關(guān)系數(shù)為0.999。

3.6 樣品溶液的測定

從50 mL樣液容量瓶中吸取樣液2 mL于20 ml容量瓶中，補充95%乙醇至4 mL，用0.2%NaOH定容。50℃水浴中反應30 min后取出，流水冷卻至室溫。紫外區(qū)292 nm處測吸收值。青篙素提取量M及提取回收率E由標準曲線計算。

4 實驗結(jié)果及討論

4.1 超聲波強化提取

采用超聲波強化提取主要是利用超聲波破碎細胞（空化作用）和強化傳質(zhì)（機械作用），破碎的效果不僅取決于聲強、頻率，而且與提取介質(zhì)性質(zhì)等多種因素有關(guān)。采用超聲波頻率為20 kHz，對聲強、超聲波處理時間、攪拌提取時間、超聲波處理次數(shù)等因素進行了研究。實驗中石油醚體積均為60 mL，攪拌速度均為600 r/min，溫度50℃。

4.1.1 超聲波強度對提取率的影響

分別以不同強度的超聲波處理10 min后，50℃溫度下繼續(xù)攪拌提取至30 min，結(jié)果如圖2所示。超聲波強度越高，青篙素提取率越高，這主要是因為隨著超聲波強度的增高，在提取介質(zhì)中產(chǎn)生的空化作用增強，原料顆粒及細胞的破碎率提高，并促進了青篙素的擴散傳質(zhì)。

4.1.2 超聲波處理時間對提取率的影響

攪拌提取過程中分別用90 W超聲波處理不同時間后，繼續(xù)攪拌提取至30 min，結(jié)果如圖3所示。由圖可以看出，在總提取時間相同時，隨超聲波處理時間的增加，提取率也相應增加。顯然，超聲波處理時間越長，原料顆粒被破碎的機會越多。但在一定聲強、頻率和提取介質(zhì)條件下，超聲波作用一定時間后，繼續(xù)增加作用時間，提取量和回收率不再增加。實驗中用超聲波處理20 min后提取量和回收率基本不再增加。超聲波處理20 min后繼續(xù)攪拌至30 min的提取率（E =83%）較1000 r/min攪拌提取2 h的提取率（E=81%）還略高。由此可見，應用超聲強化青篙素的提取具有良好的效果。

4.1.3 攪拌時間對提取率的影響

超聲波在媒質(zhì)中傳播可使媒質(zhì)質(zhì)點強化溶質(zhì)傳質(zhì)，此即超聲波機械機制。以90 W超聲波強化處理10 min后，分別繼續(xù)攪拌提取。當攪拌提取時間從0到30 min時，提取率增加很快，隨后隨時間的增加提取率增加變慢，說明超聲破碎后青篙素易于滲出，但并未完全釋放到溶液中。

4.1.4 超聲波處理間歇次數(shù)對提取率的影響

在相同條件下，將12 min的超聲波處理時間平均分成不同的次數(shù)，間歇時間與處理時間相同，結(jié)果見表2。隨著超聲波作用次數(shù)增加，青篙素提取量及提取率逐漸增加。原因在于在相同時間內(nèi)采用多次超聲波作用可以使被破碎細胞內(nèi)的產(chǎn)物及時釋出，不在顆粒中積累，有利于提取。

4.2 超聲波強化提取與其它提取方法比較

圖4是攪拌提取、超聲波強化提取、索氏提取、室溫冷浸提取所得提取產(chǎn)物紫外測定結(jié)果與青篙素標準品紫外圖譜比較。顯然，按雜質(zhì)峰數(shù)量及強度由小到大的次序為：青篙素標準品>超聲波強化提取>攪拌提取>索氏提取>室溫冷浸提取。一般而言，提取時間越長，雜質(zhì)峰數(shù)量越多，強度越大。與其它提取方法比較，超聲波作用提取時間大大縮短，提取產(chǎn)物中雜質(zhì)亦相對較少。究其原因可能是青篙素主要存在于青篙植物的腺體里，在受到超聲波空化作用時，腺體很容易破裂，而青篙素溶出，此時，其他雜質(zhì)組份則只有少量進入提取液，故產(chǎn)品中雜質(zhì)較少。

5 結(jié)論

超聲波用于強化石油醚提取青篙素時，采用20 kHz、90 W超聲波，在50℃下，單次作用20 min后繼續(xù)攪拌至30 min時，提取率可達83%；而用超聲波處理6次，每次處理2 min，共計12 min，提取相同時間，提取率可達81%，與1000 r/min攪拌提取2 h的提取率相同。本實驗可為改進現(xiàn)有青篙素提取工藝、提高回收率、增加青篙素生產(chǎn)經(jīng)濟效益提供一定的依據(jù)。

摘編自《化工冶金》2000年第3期：310～313頁，圖、表、參考文獻已省略。