吳茱萸中吳茱萸堿和吳茱萸次堿的提取方法研究

王宇軒，石玉瓊，朱金花

(河南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，河南 開封 475004)

《中華人民共和國(guó)藥典》2015版[1]記載，吳茱萸為蕓香科植物吳茱萸 Euodia rutaecarpa (Juss.) Benth.、石虎 Euodia rutaecarpa (Juss.) Benth.var.officinalis (Dode) Huang 或疏毛吳茱萸Euodia rutaecarpa (Juss.) Benth. var. Bodinieri (Dode) Huang的干燥近成熟果實(shí)，別名“吳萸”、“茶辣”、“辣子”、“臭辣子”、“吳椒”、“臭泡子”.其呈球形或略呈五角狀扁球形，氣芳香濃郁，味辛辣而苦，有散寒止痛，降逆止嘔，助陽(yáng)止瀉的功能.近代醫(yī)學(xué)研究也表明，吳茱萸具有很高的藥理價(jià)值，可強(qiáng)心、調(diào)節(jié)血壓、舒張血管、抑制腫瘤等[2].吳茱萸中有效成分類型較多，其中以生物堿與檸檬苦素類化合物為主要有效成分；而生物堿中又以吳茱萸堿、吳茱萸次堿為主[3](兩種生物堿的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示).研究表明，吳茱萸堿具有誘導(dǎo)多種癌細(xì)胞凋亡[4-6]、舒張子宮平滑肌治療痛經(jīng)[7]、降低血脂[8]的功效；吳茱萸次堿具有保護(hù)心血管[9-10]、緩解胃黏膜損傷[11]、治療腸炎的功效[12].因此，這兩種生物堿具有很高的研究?jī)r(jià)值.為提高吳茱萸藥材的利用率，降低制藥成本，進(jìn)一步推動(dòng)對(duì)于吳茱萸藥材的現(xiàn)代化利用，研究者們從提高吳茱萸堿和吳茱萸次堿的提取率入手，不斷地對(duì)吳茱萸堿和吳茱萸次堿的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，本文對(duì)吳茱萸堿和吳茱萸次堿的提取工藝方面的研究進(jìn)行綜述，為以后吳茱萸堿和吳茱萸次堿的深入研究提供參考.

圖1 吳茱萸堿結(jié)構(gòu)式Fig.1 Structural of evodiamine

圖2 吳茱萸次堿結(jié)構(gòu)式Fig.2 Structural f of rutaecarpine

1 提取方法

目前吳茱萸堿和吳茱萸次堿的提取方式主要有五種，加熱回流、微波提取、超聲提取、超臨界流體萃取和閃式提取[13-17].

1.1 加熱回流法

目前，根據(jù)回流裝置的不同可以分為普通的加熱回流提取和索氏提取.

1.1.1 普通加熱回流提取法

普通加熱回流法根據(jù)溶劑的不同還可以細(xì)分為水提法、酸提法和醇提法.嚴(yán)淑[13]對(duì)使用這三種不同的溶劑提取吳茱萸中生物總堿的量進(jìn)行了對(duì)比探究，同取吳茱萸樣品粉150 g，分別加10倍量蒸餾水、鹽酸、乙醇為提取溶劑加熱回流2次，而后過(guò)濾、減壓濃縮得浸膏，調(diào)節(jié)其pH，經(jīng)靜置、過(guò)濾、萃取最終得到生物總堿量分別為1.5、2.2、2.6 g(具體情況如表1所示)，因此，可以看出在提取吳茱萸中的生物總堿時(shí)醇提法有明顯的優(yōu)勢(shì).

表1 分別利用三種溶劑提取吳茱萸生物堿的結(jié)果

正交試驗(yàn)法是探索影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素時(shí)常用的方法之一，為提高提取率，有研究者利用此方法對(duì)水提法、酸提法和醇提法的工藝進(jìn)行了一定的優(yōu)化.王暉等[18]利用正交試驗(yàn)法并通過(guò)回流提取、趁熱濾過(guò)、水浴濃縮、減壓干燥的過(guò)程優(yōu)化吳茱萸的提取工藝，得出水提法的最佳條件為：料液比1∶10，加熱回流2 h，重復(fù)提取3次；醇提法的最佳條件為：加6倍量濃度分?jǐn)?shù)為60%的乙醇，加熱回流2 h，重復(fù)提取3次.在上述最優(yōu)條件下按照相同的操作流程對(duì)吳茱萸進(jìn)行提取，所得吳茱萸堿和吳茱萸次堿的平均質(zhì)量分別為11.98 mg(0.059 9%)、156.63 mg(0.783 15%).魏寧等[19]利用此方法得到水提法最優(yōu)條件為：煎煮3次、每次加16倍量水、每次煎煮0.5 h，在此條件下通過(guò)加水煎煮、合并煎液、過(guò)濾、水浴加熱蒸至浸膏狀、干燥等過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，最終測(cè)得吳茱萸次堿提取率為0.010 2%.逯振宇等[20]利用此方法探索出利用水煎法進(jìn)行提取的最優(yōu)條件：醋酸濃度1%，吳茱萸浸泡時(shí)間1.5 h，煎煮時(shí)間30 min.崔敏等[21]利用此方法，通過(guò)甲醇浸泡、回流提取、轉(zhuǎn)移濾液至燒杯、水浴加熱等過(guò)程進(jìn)行探究，得出醇提法的最優(yōu)條件為：取1.0 g樣品，用100 mL甲醇浸泡30 min，而后加熱回流75 min，并按上述過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證，最終吳茱萸次堿的提取率為0.279%.許鋒等[22]按此方法通過(guò)加熱回流的方式進(jìn)行試驗(yàn)，而后進(jìn)行回收溶劑、定容、干燥等過(guò)程，得到醇提法的最優(yōu)條件為：加12倍量70%乙醇回流提取3 h，回流2次.王群等[23]采用此方法得醇提法的最佳提取工藝為加入16倍量70%乙醇回流提取3次，每次3 h.此外，繆昌文[3]對(duì)醇提法提取吳茱萸和吳茱萸次堿的最優(yōu)條件進(jìn)行探索時(shí)，通過(guò)調(diào)整兩次加熱回流時(shí)加入溶劑和回流溫度、時(shí)間等參數(shù)的方式進(jìn)行試驗(yàn)，得出在水浴溫度80 ℃的條件下，加入10倍量100%的甲醇，分兩次回流提取3 h，提取效果最佳，吳茱萸堿和吳茱萸次堿的提取率分別為0.194%和0.224%.

1.1.2 索氏提取法

甄攀等[24]通過(guò)索氏加熱回流、回收提取液中的乙醇、酸溶殘余物而后溶于水中、過(guò)濾、調(diào)節(jié)pH、萃取、水浴加熱等過(guò)程進(jìn)行正交試驗(yàn)，對(duì)吳茱萸生物堿的提取進(jìn)行探索，得出最優(yōu)條件為將未粉碎的樣品在70%的乙醇中浸泡3 h，而后提取4 h,測(cè)得最終提取出的總生物堿含量為0.508%.王世永等[25]在對(duì)比不同提取方式對(duì)吳茱萸生物堿的提取率的影響時(shí)，也遵循基本相同的過(guò)程，通過(guò)索氏加熱回流、濃縮提取液、酸溶、過(guò)濾、調(diào)節(jié)pH、萃取、水浴加熱等過(guò)程進(jìn)行提取，而后所測(cè)得吳茱萸堿和吳茱萸次堿的提取率分別為0.103 7%和0.090 6%.

通過(guò)對(duì)比以上普通加熱回流和索氏提取的方式可知，水提取法提取率最低，酸提法、醇提法、索氏提取法三者的提取率差別不大，索氏提取法稍好一些.

1.2 超聲提取法

1.2.1 普通超聲提取法

超聲提取目前在探究吳茱萸中吳茱萸堿和吳茱萸次堿含量時(shí)應(yīng)用廣泛，黎丹等[26]在探究不同采收期對(duì)吳茱萸的品質(zhì)的影響以及李秦晉等[27]在探究品種、產(chǎn)地和采收年份對(duì)吳茱萸主要活性成分含量的影響時(shí)，均采用超聲提取法通過(guò)醇浸、超聲、冷卻后補(bǔ)重、過(guò)濾的方式來(lái)提取吳茱萸堿和吳茱萸次堿，而后測(cè)得其含量來(lái)評(píng)價(jià)吳茱萸在不同情況下的品質(zhì).在對(duì)超聲提取法進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，有采用正交試驗(yàn)法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化的，張紅梅等[28]利用此方法得到最優(yōu)條件為：將果實(shí)直徑小于5 mm的吳茱萸原藥材以10倍量80%乙醇提取3次,每次1 h.有采用單因素試驗(yàn)法的，史艷財(cái)?shù)萚29]利用此方法得出最佳提取組合為：加10倍量甲醇作溶劑,超聲波頻率61 kHz，超聲波功300 W，提取溫度60 ℃，提取時(shí)間60 min.但目前運(yùn)用較多的還是在單因素試驗(yàn)法的基礎(chǔ)上，再利用響應(yīng)面分析法進(jìn)行優(yōu)化，曾金祥等[30]利用此種方法確定最佳提取工藝，得到最佳提取工藝為醇體積分?jǐn)?shù)76.82%，超聲功率100 Hz，提取時(shí)間90 min；謝妍龍等[14]利用此方法得出最佳條件為：用20目篩篩吳茱萸粉，加入51倍量的甲醇，在420 W的超聲功率、51 ℃的提取溫度下提取52 min，最終測(cè)定出吳茱萸堿和吳茱萸次堿的總提取率為2.456 mg/g(0.245 6%).楊文婷等[31]采用此方法得出最優(yōu)條件為：加入35倍量60%乙醇，超聲時(shí)間53 min，最終測(cè)出吳茱萸堿和吳茱萸次堿的實(shí)際提取率分別為0.398 9%、0.761 1%.雖然以上五組研究人員在優(yōu)化時(shí)使用了兩種方案，但其在進(jìn)行提取實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中基本遵循了相同的流程，醇浸、精密稱重后進(jìn)行超聲、靜置冷卻后稱重并用醇補(bǔ)足重量、而后進(jìn)行過(guò)濾.除此之外，為進(jìn)一步推進(jìn)超聲提取法的實(shí)踐應(yīng)用，周錦珂等[32]運(yùn)用中試型超聲提取設(shè)備探索超聲提取法的影響因素時(shí)，先進(jìn)行超聲提取，過(guò)濾后用醇洗滌濾渣合并濾液與洗滌液，取適量至容量瓶定容，而后過(guò)濾，通過(guò)對(duì)比不同參數(shù)時(shí)的提取率，得到最佳的提取工藝為加入15倍量的濃度為70%的乙醇，在提取溫度60 ℃的條件下，超聲提取80 min.

1.2.2 超聲聯(lián)合減壓內(nèi)部沸騰法

龔乃超等[33]在普通的超聲提取的基礎(chǔ)上，再聯(lián)合減壓內(nèi)部沸騰法進(jìn)一步提高提取率，即先在乙醇潤(rùn)濕的情況下超聲一段時(shí)間進(jìn)行解吸，而后將其置于恒溫水浴槽中迅速減壓，在低壓下再提取一段時(shí)間.利用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，得出最優(yōu)條件為：在6 mL解析劑中解吸20 min，而后迅速減壓至0.03 MPa、維持6 min，最終測(cè)得吳茱萸堿的得率為2.54%，吳茱萸次堿的得率為0.87%.

將兩種超聲提取法進(jìn)行對(duì)比，明顯可知，在超聲過(guò)后減壓內(nèi)部沸騰的操作顯著提高了吳茱萸堿和吳茱萸次堿的提取率.

1.3 微波提取

在探索微波提取的影響因素時(shí)常采用正交試驗(yàn)法，婁方明等[15]利用此方法對(duì)影響因素進(jìn)行探索，得到加入20倍量的濃度為65%的乙醇，在60 ℃的條件下提取8 min為最佳工藝.而后對(duì)最優(yōu)條件進(jìn)行驗(yàn)證，經(jīng)乙醇浸潤(rùn)、稱重后萃取、再次稱重并用乙醇補(bǔ)足質(zhì)量、過(guò)濾步驟，最終測(cè)定得出三次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)吳茱萸堿的提取含量和吳茱萸次堿的提取含量平均值分別為6.20 mg/g(0.62%)、4.52 mg/g(0.452%)，具體結(jié)果如表2所示.吳方評(píng)等[34]通過(guò)此方法得出最優(yōu)條件為樣品顆粒粒徑0.150 mm、加入100倍量溶劑、微波功率為400 W，提取時(shí)間為6 min，此條件下對(duì)不同產(chǎn)地的吳茱萸進(jìn)行提取含量的對(duì)比，經(jīng)索氏提取脫脂、聚四氟乙烯罐中浸潤(rùn)、微波萃取、而后轉(zhuǎn)至容量瓶定容并過(guò)濾，最終測(cè)定結(jié)果廣西產(chǎn)吳茱萸提取含量較高，吳茱萸堿的提取含量平均為2.79 mg/g(0.279 2%)，吳茱萸次堿的提取含量平均為0.50 mg/g(0.050%).

表2 三次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)所得吳茱萸堿和吳茱萸次堿的含量

1.4 超臨界流體提取

劉本等[16]采用Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的響應(yīng)面法，對(duì)超臨界流體萃取方法中的部分參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后在62 ℃、280 bar、二氧化碳?xì)怏w流量2 L/min、共溶劑甲醇流量0.4 mL/min的條件下，先對(duì)萃取容器進(jìn)行預(yù)熱，后靜態(tài)提取5 min、動(dòng)態(tài)提取78 min，提取過(guò)后收集提取物至裝有少量甲醇的玻璃瓶中，而后再將提取物定量轉(zhuǎn)移至容量瓶，最終測(cè)定出吳茱萸堿的提取率為1.217 mg/g(0.121 7%)和吳茱萸次堿的提取率為0.969 mg/g(0.096 9%).劉文等[35]對(duì)超臨界流體萃取法提取吳茱萸堿和吳茱萸次堿進(jìn)行研究，選用五號(hào)篩篩過(guò)的材料，在28 mPa、40 ℃的條件下，先在二氧化碳條件下萃取2 h，后用95%乙醇夾帶劑萃取2 h；萃取過(guò)后減壓至6 mPa、并調(diào)節(jié)溫度至45 ℃進(jìn)行分離，最終得到吳茱萸堿2.513 mg/g(0.251 3%)、吳茱萸次堿1.493 mg/g(0.149 3%).

1.5 閃式提取

郭殷銳等[17]采用正交試驗(yàn)法探索閃式提取工藝中乙醇濃度、提取電壓和提取時(shí)間三因素的最優(yōu)條件，得到加20倍量75%的乙醇，在提取電壓40 V的條件下，閃提3 min，提取效果最優(yōu)，而后在最優(yōu)條件下，通過(guò)閃式提取、過(guò)濾、轉(zhuǎn)至容量瓶、乙醇定容過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，最終測(cè)試得吳茱萸堿的得率如表3所示，平均值為16.1 mg/g(1.61%)，吳茱萸次堿的得率為7.5 mg/g(0.75%).

表3 閃式提取法最優(yōu)條件三次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)提取結(jié)果

2 結(jié)論

綜合比較以上五種提取方法可知，加熱回流提取、微波提取、超臨界流體萃取三類方法對(duì)吳茱萸堿和吳茱萸次堿的提取率相對(duì)較低，這與其在較高溫度下提取時(shí)間較長(zhǎng)有一定的關(guān)系，吳茱萸生物堿遇熱不穩(wěn)定[36]，在加熱情況下會(huì)導(dǎo)吳茱萸堿和吳茱萸次堿結(jié)構(gòu)的破壞.超聲提取法尤其是超聲聯(lián)合減壓內(nèi)部沸騰法和閃式提取法在吳茱萸堿和吳茱萸次堿的提取中展現(xiàn)了較高的提取能力，超聲聯(lián)合減壓內(nèi)部沸騰法和閃式提取法兩種方法又各有優(yōu)勢(shì)，前者需要先超聲再減壓所需時(shí)間較長(zhǎng)，而后者僅需要原材料溶解后短時(shí)間閃提即可，但前者的提取率要高于后者，且吳茱萸堿和吳茱萸次堿的總提取率高于后者.綜上所述，超聲提取法和閃式提取法在吳茱萸的提取方面均具有較好的應(yīng)用前景.