超声波用于强化石油醚提取青篙素

赵兵，王玉春，吴江，欧阳藩

（中国科学院化工冶金研究所生化工程国家重点实验室，北京100080）

超声波用于强化石油醚提取青篙素

赵兵，王玉春，吴江，欧阳藩

（中国科学院化工冶金研究所生化工程国家重点实验室，北京100080）

1 前言

从植物中提取药用成份的首要条件是被提取物能够快速、高效地进入提取介质，如水溶液、有机溶剂等[1]。由于青篙素存在于细胞内，提取过程中一般需要将细胞破碎[2]。采用化学破碎方法由于过程中有化学反应发生，容易造成被提取物结构性质等变化而失去活性。用机械方法又难以将细胞有效破碎。如果破碎不好会造成青篙素在提取介质中扩散缓慢，增加提取时间，影响整个过程收率，增加成本。

超声波应用于生物技术是一个较新的研究领域。近年来超声波在高分子化合物降解、有机合成、提取分离等方面得到了广泛研究及应用，如多糖的降解及提取[3]。目前对超声波用于从陆地植物中提取药用有效成份进行了较多研究[4-7]，都取得了较满意的效果，回收率大大提高。超声波用于海藻破碎提取海洋生物活性物质亦取得了较好的效果，如超声波用于盐藻破碎提取胡萝卜素[6]。在采用化学及机械破碎方法均不能从龙须藻中获得理想的藻胆体时，采用超声波提取得到了完整的藻胆体，而且效果较好[9]。本文采用超声破碎强化石油醚提取青篙素，希望能为改进现有青篙素提取工艺、缩短提取时间、降低提取成本、提高产品质量提供一些依据。

2 原料、设备及分析方法

实验原料：酉阳干青篙叶，重庆武陵山制药厂提供。

主要试剂：青篙素标准品（Sigma Chemieal Co.），2℃下储存；石油醚（30～60℃）、95%乙醇、氢氧化钠均为A.R.级。

实验装置：主要包括磁力搅拌加热装置、自动恒温水浴、冷凝装置以及超声波发生器（频率20 kHz，功率120 W）等。由于超声波发生器探头不能同有机溶剂接触，所以只能放在恒温水浴中靠近锥形瓶的地方。见图1。

分析方法： 紫外分光光度法，使用BECKMAN DU750 紫外-可见光分光光度计。

3 实验及标准曲线测定

3.1 原料准备

将经过筛选的青篙叶置于40℃烘箱中烘烤3 h后取出，用瓷乳钵研磨至粉状，过60目筛，制成青篙叶粉，储于干燥器中备用。原料青篙素含量测定采用索氏提取法，提取48 h后测定原料青篙素含量为7.38 mg/g。

3.2 搅拌提取

称取青篙样品1 g，置于锥形瓶中，加入一定体积的石油醚，控制适宜的温度，搅拌提取。

3.3 超声波强化提取

将超声波探头插入水浴中，调节到一定温度。设置好超声波作用时间及方式，进行提取。

3.4 样液处理

提取结束时，将提取液冷却至室温后抽滤，取滤液置于分液漏斗中，加入 2%氢氧化钠洗去碱溶性部分，弃去下层碱液，以蒸馏水洗涤至中性，置于圆底烧瓶中于55℃温度下减压蒸馏得到含青篙素的浸膏物质，再以95%乙醇溶解浸膏，并定容于50 mL容量瓶中备测。

3.5 标准曲线的测定

精确称取80℃下干燥至恒重的青篙素标准品10 mg，置于100 mL容量瓶中，用95%乙醇定容，分别吸取0，2，4，6，8，10 mL于50 mL容量瓶中，用95%乙醇补充至10 mL，再用0.2% NaOH定容，样品置于（50±1）℃水浴中反应30 min，流水冷却至室温。在292 nm处测吸收值，结果如表1所示。标准曲线线性相关系数为0.999。

3.6 样品溶液的测定

从50 mL样液容量瓶中吸取样液2 mL于20 ml容量瓶中，补充95%乙醇至4 mL，用0.2%NaOH定容。50℃水浴中反应30 min后取出，流水冷却至室温。紫外区292 nm处测吸收值。青篙素提取量M及提取回收率E由标准曲线计算。

4 实验结果及讨论

4.1 超声波强化提取

采用超声波强化提取主要是利用超声波破碎细胞（空化作用）和强化传质（机械作用），破碎的效果不仅取决于声强、频率，而且与提取介质性质等多种因素有关。采用超声波频率为20 kHz，对声强、超声波处理时间、搅拌提取时间、超声波处理次数等因素进行了研究。实验中石油醚体积均为60 mL，搅拌速度均为600 r/min，温度50℃。

4.1.1 超声波强度对提取率的影响

分别以不同强度的超声波处理10 min后，50℃温度下继续搅拌提取至30 min，结果如图2所示。超声波强度越高，青篙素提取率越高，这主要是因为随着超声波强度的增高，在提取介质中产生的空化作用增强，原料颗粒及细胞的破碎率提高，并促进了青篙素的扩散传质。

4.1.2 超声波处理时间对提取率的影响

搅拌提取过程中分别用90 W超声波处理不同时间后，继续搅拌提取至30 min，结果如图3所示。由图可以看出，在总提取时间相同时，随超声波处理时间的增加，提取率也相应增加。显然，超声波处理时间越长，原料颗粒被破碎的机会越多。但在一定声强、频率和提取介质条件下，超声波作用一定时间后，继续增加作用时间，提取量和回收率不再增加。实验中用超声波处理20 min后提取量和回收率基本不再增加。超声波处理20 min后继续搅拌至30 min的提取率（E =83%）较1000 r/min搅拌提取2 h的提取率（E=81%）还略高。由此可见，应用超声强化青篙素的提取具有良好的效果。

4.1.3 搅拌时间对提取率的影响

超声波在媒质中传播可使媒质质点强化溶质传质，此即超声波机械机制。以90 W超声波强化处理10 min后，分别继续搅拌提取。当搅拌提取时间从0到30 min时，提取率增加很快，随后随时间的增加提取率增加变慢，说明超声破碎后青篙素易于渗出，但并未完全释放到溶液中。

4.1.4 超声波处理间歇次数对提取率的影响

在相同条件下，将12 min的超声波处理时间平均分成不同的次数，间歇时间与处理时间相同，结果见表2。随着超声波作用次数增加，青篙素提取量及提取率逐渐增加。原因在于在相同时间内采用多次超声波作用可以使被破碎细胞内的产物及时释出，不在颗粒中积累，有利于提取。

4.2 超声波强化提取与其它提取方法比较

图4是搅拌提取、超声波强化提取、索氏提取、室温冷浸提取所得提取产物紫外测定结果与青篙素标准品紫外图谱比较。显然，按杂质峰数量及强度由小到大的次序为：青篙素标准品>超声波强化提取>搅拌提取>索氏提取>室温冷浸提取。一般而言，提取时间越长，杂质峰数量越多，强度越大。与其它提取方法比较，超声波作用提取时间大大缩短，提取产物中杂质亦相对较少。究其原因可能是青篙素主要存在于青篙植物的腺体里，在受到超声波空化作用时，腺体很容易破裂，而青篙素溶出，此时，其他杂质组份则只有少量进入提取液，故产品中杂质较少。

5 结论

超声波用于强化石油醚提取青篙素时，采用20 kHz、90 W超声波，在50℃下，单次作用20 min后继续搅拌至30 min时，提取率可达83%；而用超声波处理6次，每次处理2 min，共计12 min，提取相同时间，提取率可达81%，与1000 r/min搅拌提取2 h的提取率相同。本实验可为改进现有青篙素提取工艺、提高回收率、增加青篙素生产经济效益提供一定的依据。

摘编自《化工冶金》2000年第3期：310～313页，图、表、参考文献已省略。