黃連中小檗堿提取工藝研究*

★ 傅靈艷 艾琴英 曾治君 劉紅寧

(江西中醫(yī)藥大學/江西省中醫(yī)病因生物學重點實驗室 南昌 330004)

黃連為臨床常用的苦寒藥物[1]，小檗堿是其主要藥效成分之一[2]，近年來發(fā)現該成分在降糖降脂方面效果較好[3-4]，已處于一個研究熱點。利用TCMSP數據庫(http://ibts.hkbu.edu.hk/LSP/tcmsp.php)獲得黃連成分靶點數據，進而采用Ctyoscape軟件構建其主要成分靶點網絡圖(圖1)，從圖中也發(fā)現小檗堿是一個多靶點作用的成分，除了降糖降脂外，黃連提取物小檗堿具有抗炎作用[5]，主要用于治療各種感染[6]，如消化和呼吸道感染[7]、急性腸胃炎[8-9]，也是急性細菌性痢疾等疾病的基本藥物，也可用于治療高血壓、心律失常癥等[10]，還具有抗腫瘤作用[11-12]。中藥是防治疾病的物質基礎，隨著社會發(fā)展，西藥在整個制藥行業(yè)中獨占鰲頭，對中藥制藥行業(yè)產生的巨大沖擊，使中藥發(fā)展將面臨挑戰(zhàn)；“中藥現代化”成為熱點話題，屠呦呦等研究者對青蒿素的成功開發(fā)，激發(fā)更多中藥研究者熱情。要實現中藥現代化，必須突破傳統(tǒng)中藥的湯劑，因此，中藥的提取、制粒等工藝過程占據重要地位，其中中藥提取過程扮演特別重要的角色。由于中藥提取液物質種類多樣、成分復雜,給分離和純化帶來了一定的困難，為克服這些困難，并且保證中藥的有效成分得到最大保留，保障療效不減弱，為此，近來中藥的提取技術取得飛速發(fā)展[2,13]。近年來小檗堿提取的工藝研究很多，本文以黃連中小檗堿的提取技術研究為出發(fā)點，討論傳統(tǒng)提取工藝方法的優(yōu)缺點，并闡述新型提取技術在該方面的提取應用，從而為小檗堿的工業(yè)生產和臨床應用提供參考依據。

圖1 黃連成分靶點網絡圖

1 提取工藝研究

小檗堿(結構如圖2)是中藥材黃連中的有效成分[14-15]，又稱黃連素(berberine)，由于黃連素是堿性物質，可采用酸提堿沉法提取，具體為酸提取法提黃連素，再加入堿液游離提?。煌瑫r黃連素的極性大，根據相似相容原理，可用極性大的水或者乙醇為溶劑熱提。它是一個多靶點的中藥有效成分，通過構建小檗堿的作用網絡靶點圖(圖1)，也證明其抗菌、抗炎、降糖降脂、降血壓等藥理作用。黃連素在水和乙醇中的溶解度與溫度變化呈正相關，而鹽酸小檗堿微溶于冷水中[16]。

圖2 小檗堿結構

1.1 傳統(tǒng)提取工藝 中藥黃連的傳統(tǒng)提取為水煎煮法，人們通過長期的經驗積累，采有這種提取方式，因其操作簡便，提取溶劑廉價易得，在工業(yè)大生產中多采用此法[17]。此外提高黃連小檗堿提取率的方法還有酸法、石灰水法和醇提取法，但普遍存在提取時間長、溶劑有毒、易燃不安全、提取過程污染環(huán)境等缺點。

1.1.1 煎煮法 煎煮法是中藥材中加入適量的水至沸騰，根據實際情況確定煎煮時間，除去藥渣得到濾液的過程[18]。中藥成方制劑“一清顆粒”中黃連的提取工藝為水提取法，第1次提取時間1.5h，第2次1h，合并濾液后過濾，濾液減壓濃縮，噴霧干燥得干浸膏粉，除“一清顆粒”外，中國藥典的大部分成方藥都采用煎煮法。此方法溶劑雖然廉價易得，但是存在提取率低，中藥材料利用率不高，產物容易霉變等缺點[19]。

1.1.2 醇提取法 浸漬法是醇提取法經驗上的主要提取方式，隨后還有滲漉法，隨著現代工藝研究進步，醇提取方式不再單一。中國藥典成方“五黃蕎陰顆粒”采用的是醇提取法，黃連與姜黃混合，使用60%的乙醇做溶劑，回流提取分別進行3次，首次提取前浸泡1h，提取1h，后兩次提取時間為50min，三次提取完成后，合并所有提取液，備用。雖然乙醇提取溶劑清潔易得，但是存在回收操作復雜、易燃不安全等缺點[20]。

1.1.3 酸法和堿法提取 酸水法是目前工業(yè)上生產提取黃連素常用的方法之一。因黃連中的黃連素硫酸鹽溶解度大，而其黃連素在稀鹽酸中溶解度小，故用少量的0.5%～1%的硫酸浸提，提取液再用濃鹽酸調pH為1～2時，鹽酸鹽析出，利用此原理提取黃連素粗品[21]。

工業(yè)堿法提取黃連有效成分小檗堿主要為石灰乳法。游離狀態(tài)下的小檗堿在水中溶解度大，可投入石灰乳直接進行堿化，待其有效成分成游離狀態(tài)時，再對其進行提取。具體為：加入消石灰10%，加水40倍，浸漬12h后，開始滲濾，按滲濾液10%～20%，充分攪拌，靜置12h，過濾，加入30倍熱水中，迅速過濾，用濃鹽酸調節(jié)濾液的pH至1～2，靜置12h后，過濾，將沉淀物置乙醇中重結晶，得鹽酸小檗堿精品[21]。

1.2 新型提取工藝研究 為克服傳統(tǒng)中藥的提取率不高、提取方法損失大、提取物化學成分復雜、后處理比較困難、耗能耗時等問題，近來，中藥提取技術發(fā)展速度快，涌現了很多新方法，比如超聲輔助提取、酶解法提取、微波輔助提取、半仿生提取法等，新型提取技術比傳統(tǒng)黃連的提取方法擁有獨特優(yōu)越性能，能顯著提高黃連藥材中黃連素的提取率以及純度[22]。

1.2.1 微波輔助提取技術 微波提取法是指利用微波場的穿透性、加熱效率以及破碎細胞壁的能力等特性來強化中藥有效成分浸出的新型提取方法[23]。為了探究微波法從黃連中提取小檗堿的提取效果，研究黃連浸泡時間、料液比(g/mL)、微波功率、微波輻射時間、提取次數這些因素對小檗堿提取率的影響，結果發(fā)現，在從黃連原料中提取小檗堿時，微波法的最優(yōu)工藝條件是：原料浸泡時間24 h，料液比1∶120，提取功率500W，微波輻射時間3 min，提取次數2次，提取率達5.61%，提取效果較好，和酸提取法、石灰乳提取法、乙醇提取法比較，微波提取法比傳統(tǒng)提取法速度快，也更加利于環(huán)境的保護[24]。綜上而言，微波提取具有使用設備簡單、適用廣、提取率顯著提高等優(yōu)點[25]。雖然微波提取法提取黃連中的黃連素可以大大提高提取率，但是目前應用還不夠廣，作為一種前處理方式被使用。

1.2.2 超聲輔助提取技術 超聲波是一種機械波，它的技術原理是利用超聲波產生的振動、空化效應、熱效應等，在中藥的提取中還能促進水合作用，提高中藥有效成分的提取率，具有耗時少、節(jié)約溶劑的使用等優(yōu)勢，避免高溫破壞中藥有效成分[26-27]。對中藥黃連中小檗堿的提取得率工藝考察，觀察溫度、超聲功率、提取時間、溶劑(乙醇)的濃度、提取次數這些因素對黃連-白術藥對中主要成分小檗堿的提取得率影響，得最優(yōu)條件是提取溫度47℃、功率40%、恒溫超聲儀中提取40min、乙醇濃度是60%、一共進行三次回流提取，結果發(fā)現，黃連的有效成分提取率竟高達30.96%。當前，超聲提取技術的使用主要用于藥物的前處理，具有能節(jié)約提取時間、節(jié)省能源、效率高等優(yōu)勢，不但常應用在提高黃連中藥材的提取率，而且也在其他中藥提取中發(fā)揮重要作用。隨著制劑工藝現代化程度提高，該技術還在進一步提高與完善，在中藥領域中應用潛力很大，經濟開發(fā)意義重大[28]。

1.2.3 酶解法提取技術 酶是一種高效生物催化劑，隨著酶工程的發(fā)展，近來逐漸運用在中藥黃連提取工藝中，它能破壞植物組織及細胞，使植物細胞在相同的提取條件下從不同中藥材中釋放有效成分化合物。如纖維素酶可以用來分解細胞壁的結構，增加來自細胞內隔室的生物活性化合物產量。相反，傳統(tǒng)的溶劑萃取方法，只從中藥材中提取出最易得到的化合物。所以以酶為基礎的提取來自植物的生物活性化合物，它是常規(guī)溶劑提取方法的潛在替代物，它具有高效、反應條件溫和、操作形式簡單的特點[29-30]。在優(yōu)化黃連生物堿的提取工藝研究中，使用反相高效液相色譜法測定黃連小檗堿的含量，考察復合酶提取黃連生物堿的影響因素，并設計了正交試驗，結果發(fā)現，得到最佳工藝條件為：當纖維素酶與果膠酶最適比例為1∶0.3，酶解液pH值4.5，酶解時間3h，酶解溫度45℃，復合酶法提取黃連生物堿工藝與傳統(tǒng)冷浸提取工藝相比，生物堿提取得率顯著提高，并且重現性好[31]。酶法提取黃連具有快速、條件溫和、節(jié)時、高能、環(huán)保等優(yōu)點，它將使中藥研發(fā)更上一個臺階，應用前景廣闊，隨著酶提取法技術日益成熟，它將和微波輔助提取技術、超聲輔助提取技術并肩成為中藥提取開發(fā)的一個新熱點[32]。

1.2.4 半仿生提取技術 半仿生提取法是研究者張兆旺最先提出，根據口服給藥吸收分布特點，并與中醫(yī)藥防治疾病相結合，提出了整體研究法和分子藥物研究法，從藥代動力學的角度出發(fā)，模擬口服給藥經過胃腸道吸收的原理，是口服給藥的一種新的中藥制劑的提取設計工藝[33]。在藥材規(guī)格、提取溫度、料液比等相同的因素下，以鹽酸小檗堿、黃芩素、等為參考，通過對方案進行全面評價，確定最優(yōu)方案，結合工業(yè)生產需求，考察到最優(yōu)方案為：三次提取溶劑的pH值依次遞增為2.0，7.0，9.0，提取時間依次為2.0h，1.5h，1.5h[34]。半仿生提取法的開拓思維既符合中醫(yī)藥基礎理論，又積極推動中藥現代化研究的進程，并且產生了深遠的影響，極大地豐富了理論和實踐相結合研究的意義[35]。

1.2.5 其他 中藥提取方法當然不僅僅局限于單獨使用，一般根據實際提取需要，將各種提取方式的優(yōu)勢結合，多種提取方法并同使用，進行最優(yōu)化組合。尤思路[28]在優(yōu)化黃連-白術藥對中，將兩種方法有效地結合起來，提取液中黃連素生物堿提取率有了很大提高。除此之外，超微粉碎前處理技術的出現，也使得中藥黃連提取向前邁進一步，作為提取前處理方法其前景十分廣闊，在藥效成分的提取率和充分發(fā)揮藥效等方面具有優(yōu)勢[36]。

2 展望

中藥黃連中的黃連素提取方法眾多，伴隨著中藥提取技術的發(fā)展，中藥提取新技術加速了有效成分的溶出，具備高效節(jié)能、操作簡單等優(yōu)勢。為了能夠同時利用各種提取方法的優(yōu)勢，多技術聯(lián)合使用就顯得很重要。但是由于目前缺乏可靠的提取參考標準，不同提取方法的提取率存在差異，因此建立標準的提取率參考尤為重要。中國藥典通過先測定黃連原藥材的小檗堿含量，后計算提取得率，這樣的結論將更有參考價值。黃連作為我國傳統(tǒng)的中藥材之一，為更好的造福人類，對其研究已經有悠久歷史。隨著黃連中藥資源的枯竭，因此，對黃連提取技術的深入研究非常關鍵，把現有的提取技術進行開發(fā)優(yōu)化并轉化為生產力，投入到我國的醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展具有重大意義。

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