超声提取联合膜分离技术纯化甘草酸的工艺

李爱勤

（河南牧业经济学院，河南郑州 450046）

甘草在我国药材中用量较大，具有清热解毒、益气补脾、止痛缓急等功效，是经过国家卫生部批准的药食同源类食物。甘草酸是其中最主要的活性成分，其甜度是蔗糖的80～300倍。当前甘草酸已经被广泛应用于医药、食品等领域，因此使用便捷、高效的超声提取工艺和膜分离甘草酸分离纯化技术至关重要。

1 甘草酸提取实验材料和方法概述

1.1 甘草酸化学性质和药理作用

甘草酸的分子式是C42H62O16，属于三萜化合物，纯甘草酸实际上是结晶状粉末，其甜度是蔗糖的80～300倍。同时，甘草酸分子极性大，其中包含较多的极性官能团，例如羧基、羟基等结构，因此可以溶于水，在热水中溶解度较高，且易溶于乙腈、甲醇等极性较强的有机溶剂中，但不易溶解在甲苯、乙酸乙酯、乙醚、二氯甲烷中[1]。甘草酸虽然在乙醇中的溶解度较低，但在水与乙醇按照1∶1比例调制的混合溶液中，其溶解度会增加。甘草酸中包含α、β异构体分子，其中包含三个羧基，可以呈现出三盐、二盐、单盐模式。此外，甘草酸是甘草中的主要活性成分，具有抗氧化、抗炎、提升细胞膜稳定性、降血脂、保肝、解毒等功能，同时优化肝损伤、脑部缺血性损伤问题，能够缓解相关药剂的副作用。

1.2 提取材料、设备

在提取实验中甘草材料可以选择本地的药材，而分析甘草酸的对照品纯度应超过98%；甲醇、乙醇、氨水等材料属于分析纯。在应用超声提取联合膜分离技术时，选择的仪器包含实验室膜分离设备；尺寸是0.65μm、0.45μm、0.22μm、0.10μm的尼龙微滤膜；DZF-6050型真空干燥箱；UV-2550型分光紫外光度计；KQ3200DE型超声波数控发生器[2]。

1.3 提取方式

1.3.1 测试甘草酸含量

甘草酸的提取步骤如下：使用分析天平称取0.025 00g的甘草酸标准品、制备甘草酸对照品溶液，在25mL的容量瓶中对浓度是70%的乙醇溶液进行定容，将其配置为1.215mg/mL的甘草酸溶液，留置备用。

1.3.2 制备供试品对应溶液

首先，用分析天平准确称取5.000 0g的甘草粉末，使用3号筛完成过筛操作，同时将固液比控制在1：10，单位是g/mL。其次，在恒温60℃的热回流环境中利用浓度是70%的乙醇对试剂开展提取工作，周期是4h。最后，冷却备用得到提取液。

1.3.3 分析甘草酸标准品数值

使用移液管准确量取2.50mL、2.00mL、1.50mL、1.00mL、0.50mL的对照品甘草酸溶液，将其放置在25mL容量瓶内，利用浓度是70%的乙醇完成定容配置，进而获得浓度分别是0.100 0mg·mL、0.080 00mg·mL、0.060 00mg·mL、0.040 00mg· mL、0.020 00mg·mL的标准甘草酸溶液，对样品进行依次的标记，并将乙醇溶液设置为空白样品溶液，扫描样品的吸收波长。

具体实验过程如下：其一，测试重复性。使用移液管量取供试品溶液2.50mL，将其放置在50mL的容量瓶内，再添加浓度是70%的乙醇溶液直至刻度线位置，同时将试剂摇匀，在250nm位置开展6次吸光度测定实验，得到相对标准偏差是1.31%，进而体现出试剂的重复性较好。其二，测试精密度。量取对照品溶液2.50mL，将其放置在50mL的容量瓶内，利用浓度是70%的乙醇完成定容配置，同时将试剂摇匀。在250nm位置开展6次吸光度测定实验。经过计算发现试剂的相对标准偏差是0.56%，因此实验证明试剂的精密度较高。

2 提取技术

2.1 选择提取溶剂

2.1.1 收率公式

依据单位为g/mL、固液比为1∶10的标准开展提取工作，温度设置为60℃，时间控制2h，将甲醇、去离子水、70%的乙醇溶液、70%的乙醇、0.5%的含氨溶液当作提取溶剂，开展对应的热回流提取实验。在25mL容量瓶内放置0.50mL的提取液，同时利用浓度是70%的乙醇完成定容配制，在250nm位置开展吸光度测定实验，对提取率进行运算，将其作为评价指标实现质量考察。其中甘草酸的收率公式如下：在该式子中，m是甘草质量，单位是mg；C是经过测定的甘草酸试剂质量浓度，单位是mg/mL；n是提取液的稀释倍数；V是提取液的体积，单位是mL。经过分析发现，当提取液是浓度为70%的乙醇酒精、0.5%含氨量的70%乙醇酒精、去离子水、无水甲醇试剂时，甘草酸的收率逐渐下降，其中去离子水、无水甲醇试剂甘草酸的收率较为接近。

2.1.2 提取溶剂分析

在浓度是70%的乙醇溶液中加入甘草酸，其溶解度超过去离子水和无水甲醇中的溶解度。原因是甘草酸中包含多种酚羟基、苯环结构，属于五三萜皂苷，其中的苯环拥有疏水性，是非极性基团，因此极易溶解在有机溶剂中。同时，其他的酚羟基物质属于极性基团，由于包含亲水性，可以在水中溶解。此外，由于甘草酸中包含羧基，其与氨水反应会转变为甘草酸铵盐，使得甘草酸试剂在含有0.5%氨的乙醇溶液中降低了溶液浓度，甘草酸收率下降，使浓度是70%的乙醇溶液中相对甘草酸收率大于去离子水、无水甲醇[3]。因此，经过分析总结得出，由于甘草酸广泛应用于医疗、食品等区域，选择浓度是70%的乙醇溶液当作提取溶剂。

2.2 提取工艺实验

可以将甘草酸的提取率作为实验评价标准，科学选择超声温度、超声功率、固液比、超声时间作为主要的考核因素，进而设置甘草酸提取纯化的最佳工艺模式，其中超声温度、超声功率、固液比、超声时间对于甘草酸提取率的影响排序为：温度＞功率＞时间＞固液比。因此可以得到甘草酸提取纯化的最佳工艺环境是：70℃的提取温度、180W的提取功率、1∶20的固液比、75min的提取周期。

3 膜分离技术

3.1 制备提取液和膜分离技术实验

在应用超声辅助技术的同时，设置最佳的膜分离提取环境。量取部分甘草粉末完成超声提取工作，借助2 800r/min的模式对甘草酸提取液离心操作25min，在结束后取出其上清液放置备用。在膜分离工艺实验中，考虑影响提取液微滤过程的因素，如过膜压力、药液温度、膜孔径等，同时将除杂率、甘草酸保留率作为对应的评价标准，借助正交试验优化膜分离工艺条件。其中相关公式如下：100%。式中，CN是过膜后滤液内对应甘草酸量，单位是mg/mL；T是甘草酸保留量；CNN是甘草酸在提取液内的含量，单位是mg/mL；M1是没有过膜的提取液出膏酸沉量，单位是mg；M2是过膜后的出膏量，单位是mg。

3.2 微滤技术的验证

超声辅助技术可以利用空化作用提升甘草溶剂的传质，降低提取时间和提取温度。因此通过超声辅助技术将甘草酸提取液进行离心操作，进而开展三次最优微滤工艺实验，得到的甘草酸保留率是96.92%、96.35%、97.16%，计算得出平均值是96.81%，且除杂率为14.75%、15.37%、15.29%，平均值是15.14%，因此该环境下开展膜分离技术具有较强的稳定性。

4 结语

综上所述，通过将甘草酸作为研究对象，创新高效简单的甘草酸提取工艺与超声提取技术，针对甘草酸提取液进行纯化探究。最终将浓度70%的乙醇溶液当作提取试剂，并将甘草酸粉末、提取液按照20∶1的固液比进行混合，且最优过膜压力取0.1MPa。