蛇床子的超临界提取工艺及成分分析
【摘要】 目的 考察超临界CO2流体提取蛇床子中有效成分的最佳工艺，并对提取物的成分进行分析。方法 单因素考察提取压力、提取温度、提取时间及物料粒度对提取率的影响;用气相色谱-质谱联用(GC?MS)方法进行化学成分分析。结果 最佳提取工艺条件为:物料粒度40目，提取压力25 MPa，提取温度50 ℃，提取时间6 h;提取物采用GC?MS法分离出26个组分，鉴定了15个成分，占气化产物总量的64.02%。结论 超临界CO2 流体提取技术可用于蛇床子有效成分的提取。
【关键词】 蛇床子;超临界CO2;气相色谱-质谱联用技术
Abstract:Objective To optimize the supercritical?CO2 extraction procedure of Fructus cnidii, and analyze the components of extracts. Methods The effecting factors of extraction process including the extraction pressure, temperature, extraction time and the particle size were investigated by single factor method. GC?MS was used to identify the chemical compositions. Results The optimum extraction conditions were as following: 40 mu of the particle size, 25 MPa of extraction pressure, 6 hours of extraction at 50 ℃. A total of 26 compounds were sparated and 15 of them were identified. The identified compounds accounted for more than 64.02% of the total gasified compounds.Conclusion Supercritical fluids extraction can be used to extract the effective components of Fructus cnidii.
Key words: Fructus cnidii ; Supercritical fluids extraction; GC?MS
蛇床子为伞形科植物蛇床[Cnidium monnieri(L.) Cuss.]的干燥成熟果实，始载于《神农本草经》[1],味辛、苦，性温，具温肾壮阳、燥湿、祛风、杀虫的功效[2]。蛇床子中主要含有蛇床子素、欧前胡素、佛手内酯、花椒青内酯、异虎耳草素等香豆素类化合物[3～5]。据近代药理研究，此类成分具有明显的解痉、祛痰、抗过敏[6]、止喘[7]、抗炎[8]等作用。本实验以出油率、提取物中蛇床子素的含量及提取率为指标，着重考察提取压力、提取温度、提取时间及物料粒度等因素对提取率的影响，优选最佳工艺条件，并对提取物采用气相色谱-质谱联用(GC?MS)方法进行化学成分分析，为该提取技术应用于蛇床子的工业化生产提供依据。
1、仪器与材料
HA231?50?06型超临界萃取装置(江苏南通华安超临界实业公司);Waters HPLC (Waters 515/2487);Diamonsil C18 柱(200 mm×4.6 mm,5 μm);TL?9900 色谱工作站;HP5890ⅡGC/HP5972MS气/质联用仪;BP1(nonpolar)石英毛细管柱(60 m×0.22 mm,0.25 μm，澳大利亚SGE公司);十万分之一电子天平(Sartorius)。
蛇床子购于广州清平药材市场，经广州中医药大学李卫民教授鉴定为蛇床[Cnidium monnieri(L.) Cuss.] 的干燥成熟果实(HPLC法测定，本品按干燥品计算含蛇床子素为1.90%);蛇床子素对照品(中国药品生物制品检定所，批号：20822-9401)。
2、方法与结果
2.1SFE?CO2法提取工艺的基本流程
蛇床子粉碎—过筛—置提取釜中—加热加压循环提取(CO2流量为20 L/h)—提取完成从解析釜Ⅰ出料口出料，得淡黄绿色膏状提取物(蛇床子?SFE)，计算出油率(每100 g药材得到的提取物的量)。
2.2按《中国药典》2005年版一部“蛇床子”项下的含量测定方法(HPLC法)测定提取物中蛇床子素的含量，并计算提取率(每100 g药材得到的提取物中蛇床子素的量与药材中蛇床子素的'量的比值)。
2.3单因素考察提取工艺
2.3.1提取压力对提取率的影响
固定提取温度35 ℃、物料粒度40目、提取时间4 h，改变提取压力考察其对提取物的影响，结果见表1。
表1提取压力对提取率的影响 略
提取压力可直接影响超临界流体的相对体积质量、黏度和扩散系数，从而影响出油率及提取率。试验结果表明：当压力<20 MPa时，CO2的单位体积质量较小，相应其溶解能力也较小，所以提取率也较低;压力达到25 MPa时，其溶解能力明显增大，提取率也随着上升;压力继续升高，提取率的变化不明显，考虑到生产效率和安全，最佳的提取压力应控制在25 MPa。
2.3.2提取温度对提取率的影响
固定提取压力25 MPa、物料粒度40目、提取时间4 h，改变提取温度考察其对提取率的影响，结果见表2。
表2提取温度对提取率的影响 略
结果表明：温度升高有利于蛇床子中的有效成分溶解到CO2流体中，提高提取率;当温度达到55 ℃以上时，温度升高又降低了CO2的密度而导致溶解能力下降，虽然出油率提高，但蛇床子素的含量及提取率却明显降低，表明此时蛇床子中的其他组分被更多地提取出来。因此，实际生产中可选定温度为50～55 ℃之间。
2.3.3提取时间对提取率的影响
固定提取压力25 MPa、提取温度50 ℃、物料粒度40目，考察不同提取时间对提取率的影响，结果见表3。
表3提取时间对提取率的影响 略
结果表明：蛇床子素的提取率随提取时间的增加而增加，随着时间进一步延长，增加幅度逐渐变缓，在提取6 h之后，蛇床子素提取率的增加已不明显。因此，提取时间确定为6 h。
2.3.3物料粒度对提取率的影响
固定提取压力25 MPa、提取温度50 ℃、提取时间6 h，考察不同物料粒度对提取率的影响，结果见表4。
表4 物料粒度对提取率的影响 略
结果表明：蛇床子素的提取率随着粉碎粒度的减少而增加，粒度在40目以上时，提取率均可达90%以上，这是因为适度的破碎后，增加了蛇床子颗粒与CO2流体的接触面积和提取通道，使CO2流体尽快扩散到原料组织内部，从而提高提取率;但粒度过细，原料的堆密度显著增大，通透性变差，提取率降低。因此，生产中以40目的物料粒度比较适宜。
2.3.4提取工艺的验证
取粉碎过40目筛的蛇床子细粉3份(每份25 kg)分别进行超临界提取，提取压力25 MPa、提取温度50 ℃、提取时间6 h，CO2流量20 L/h，各批次出油率分别为3.43%、3.29%及3.33%;蛇床子提取物中蛇床子素含量分别为52.95%、54.08%及54.37%。
2.4蛇床子超临界提取物的成分分析
2.4.1色谱条件
色谱条件：色谱柱为BP1(nonpolar)石英毛细管柱(60 m×0.22 mm,0.25 μm，澳大利亚SGE公司);初始温度80 ℃，停留5 min，以10 ℃/min速率一阶升温至140 ℃，停留30 min，再以5 ℃/min速率二阶升温至260 ℃，停留40 min。进样口温度280 ℃，柱流量1 mL/min。
质谱条件：电离方式EI，电离电压1 965 mV，离子源温度172 ℃，扫描质量范围50～550 m/z。
2.4.2分析结果
称取适量的蛇床子超临界提取物，用无水乙醇?正己烷(体积比1∶1)混合溶剂溶解，配成约10 mg/mL的样品溶液，吸取1 μL以无分流方式进样，得总离子流色谱图，结果见图1。各色谱峰经峰纯度检测，并将所得质谱数据经由Wiley138质谱数据库检索，结果见表5。蛇床子超临界CO2提取物中分离出26个色谱峰，检定出15种化合物，占气化产物总量的64.02%，其中蛇床子素占41.58%。
图1蛇床子?SFE总离子流色谱图 略
3、讨 论
3.1本实验得到的最佳工艺条件为：物料粒度40目、提取压力25 MPa、提取温度50 ℃、提取时间6 h、CO2流量20 L/h。
3.2本提取工艺没有溶剂残留，工艺简单。3批放大实验产品结果基本一致，有效成分蛇床子素的含量均达到50%以上，提取率为90%以上;质谱分析结果表明使用该工艺提取的蛇床子超临界提取物中，蛇床子素等香豆素类有效成分被富集、提取出来，有利于蛇床子的充分利用及其制剂的成型。
表5蛇床子-SFE的GC?MS鉴定结果 略
【参考文献】
[1] 孙星衍，孙冯翼.神农本草经[M].上海：商务印书馆，1955：32.
[2] 国家药典委员会.中华人民共和国药典：一部[S].北京：化学工业出版社，2005：219-220.
[3] 石贵德.有关中药蛇床子的研究[J].植物研究杂志(日)，1972，47(11)：326 .
[4] 向仁德，傅晓红.蛇床子化学成分的研究(I)[J].中草药，1984，15(9)：14.
[5] 向仁德，王丹,傅晓红.蛇床子化学成分的研究(Ⅱ)[J].中草药，1986，17(2)：6.
[6] 陈志春，王凤翔，姜红等.蛇床子香豆素的药理研究[J].中药通报，1986，11(2)： 50-52.
[7] 陈志春，段晓波.蛇床子香豆素止喘作用机理探讨[J].中国中药杂志，1990，15(5)：48-49.
[8] 张志祖，胡哓，周俐，等.蛇床子总香豆素的抗炎作用[J].赣南医学院学报，1995，15(2)：87-89.
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