石香薷總黃酮的提取動力學研究

蔣亞奇，劉 鑫，吳巧鳳

(浙江中醫藥大學，浙江杭州 310053)

石香薷Mosla chinensis Maxim.為唇形科石薺苧屬一年生草本植物，具有發汗解表、化濕和中、利水消腫的功效［1］，常用于治療夏月感冒、中暑嘔惡、腹痛泄瀉等癥［2］。現代研究表明，石香薷具有抗菌［3］、抗病毒、解熱［4］和增強免疫［5］等作用;它主要含有黃酮類、揮發油類、香豆素類、木脂素類、萜類和脂肪酸類等成分［6］，近年來發現其抗流感病毒主要藥效物質為揮發油和黃酮類［7］，項目組前期對其揮發油和總黃酮的提取工藝及化學成分等已作了相關的研究［8-10］，但對其總黃酮的提取動力學模型的研究未見報道。本實驗通過測定不同提取時間和提取溫度條件下石香薷總黃酮的量，計算其提取過程的動力學參數，并建立石香薷總黃酮提取的動力學模型，以期為石香薷總黃酮的提取及進一步研究提供依據。

1 儀器和試藥

1.1 儀器 UV—2550紫外可見分光光度計(日本島津公司);HH-S型水浴鍋(鞏義市英峪予華儀器廠);電子分析天平(上海民橋精密科學儀器有限公司);KQ—5200型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)。

1.2 試藥 蘆丁對照品(批號100226)，購于中國藥品生物制品檢定所;石香薷(產地為浙江，批號100728)，購于浙江中醫藥大學中藥飲片廠，經本校資源鑒定教研室俞冰副教授鑒定為唇形科植物石香薷Mosla chinensis Maxim.的干燥地上部分;其他試劑均為分析純。

2 方法學考察及總黃酮測定

2.1 標準品溶液的制備 精密稱取蘆丁對照品2.3 mg，加入60%乙醇，超聲使之溶解，并定容于25 mL量瓶中，得質量濃度為0.092 mg/mL的蘆丁對照品溶液，備用。

2.2 供試品溶液的制備 取1 g藥材，加30倍量60%乙醇，80℃加熱回流提取1 h，過濾，冷卻，加70%乙醇定容至25 mL量瓶中，搖勻，即得供試品溶液，備用。

2.3 線性關系考察［11］精密吸取對照品溶液0、0.5、1、1.5、2、3、4、5、6 mL，分別置于25 mL量瓶中，加60%乙醇至6 mL，再加入1 mL的10%AlCl3溶液，加60%乙醇定容至刻度，搖勻，于273 nm波長處測定吸光度，得吸光度Y與質量濃度X(mg/mL)的回歸方程為:Y=38.857 X－0.0044，R2=0.9994。結果表明:蘆丁在0～0.022 mg/mL范圍內呈良好的線性關系。

2.4 精密度試驗 精確吸取同一對照品溶液6份，每份2.0 mL，按2.3項操作，測定吸光度，計算得RSD值為0.27%，表明該儀器精密度良好。

2.5 穩定性試驗 精確吸取供試品溶液1.0 mL，按2.3項操作，分別在0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h測定其吸光度，結果RSD值為1.24%，表明樣品溶液在3 h內穩定。

2.6 重復性試驗 精確吸取供試品溶液1.0 mL，按2.3項操作，測定吸光度，平行測定6次，結果 RSD值為0.75%，說明方法重復性良好。

2.7 加樣回收率試驗 精密稱取已知含量的石香薷藥材9份，分別加入精密稱定的蘆丁標準品適量，按供試品制備方法制備，并按2.3項操作，測定吸光度，計算回收率和RSD。結果見表1。

表1 回收率試驗結果

2.8 石香薷總黃酮的提取及測定 提取過程是將石香薷置于圓底燒瓶中，在常壓下，采用回流提取的形式在恒溫水浴鍋中進行。參照前期研究結果［9］設定實驗條件為:稱取石香薷藥材3份，每份5 g，以60%乙醇為提取溶劑，料液比為1∶34，提取溫度分別為60、80、100℃，提取時間均為120 min。每間隔10 min，取0.1 mL提取液，按2.3項操作，于273 nm波長處測定吸光度，由回歸方程計算提取液中總黃酮量。繪制不同溫度下總黃酮量和提取時間圖，結果見圖1。

圖1 不同溫度下石香薷總黃酮的提取率與時間的關系

3 結果分析

3.1 提取溫度與時間對石香薷總黃酮提取率的影響 由圖1可知，提取時間相同時，提取溫度越高，總黃酮的提取率越高，可見溫度對總黃酮的提取效果有較大影響，溫度升高，分子運動速度加快，有利于擴散傳質。提取溫度一定時，起始階段，總黃酮提取率隨著提取時間的延長而顯著增加，但隨著提取時間的進一步延長，總黃酮的提取率變化趨緩，曲線逐漸趨于平緩。

3.2 速率常數的求解 速率常數k是 ln(C∞/(C∞－C))與提取時間t擬合所作曲線的斜率，可反映出總黃酮的提取的速率。

由圖2可知，不同溫度條件下的 ln［C∞/(C∞－C)］與提取時間t成線性關系(R2＞0.9)，且擬合效果較好(C∞為提取平衡時固相外溶質質量濃度)，因此石香薷總黃酮的提取符合一級動力學模型。溫度一定時，石香薷總黃酮的提取速率為一常數;且隨著提取溫度升高，直線斜率相應增大，即提取的速率常數也增大。這是由于提取溫度升高時，溶劑的滲透能力增強，總黃酮向溶劑中的擴散能力增強，總黃酮的提取率隨之增大。

圖2 不同溫度下動力學方程的擬合曲線

3.3 表觀活化能Ea的求解 在一般情況下，速率常數與溫度的關系服從Arrhenius方程，即lnk與1/T呈線性關系，方程為:lnk=lnA－Ea/RT，公式中:k為提取速率常數;A為指前因子;R為氣體常數;T為提取溫度;Ea為表觀活化能(kJ/mol)。

根據 Arrhenius方程，y=－0.5518x－2.4724，r=0.934，計算得石香薷總黃酮提取過程中的表觀活化能Ea為3.64 kJ/mol。表觀活化能反應了速率常數對溫度的敏感程度，表觀活化能越大，速率常數隨溫度的變化越大。

3.4 半衰期t1/2的求解 半衰期是指當提取液中總黃酮濃度達到平衡濃度一半時所需要的時間。根據圖1分別求出各溫度下的半衰期t1/2，得60、80和100℃下的t1/2分別為42.52、40.30、35.55 min。可見，隨溫度升高，半衰期逐漸減小。半衰期反映了石香薷中總黃酮的提取效率，且與之成反比例變化，即半衰期越小，總黃酮提取率越高。

4 結論

本實驗以Fick定律［12］為基礎，通過模擬石香薷總黃酮提取的動力學曲線，推算出其速率常數、表觀活化能、半衰期等動力學參數，考察了其提取動力學過程。結果表明，石香薷總黃酮的提取符合一級動力學模型，總黃酮的提取率與溫度和時間緊密相關，所建立的動力學模型能較好的描述其提取過程。考慮到生產實際的需要，溫度太高，能耗高且條件不易控制，還可導致黃酮類成分的分解，故建議實際生產時選擇提取溫度80℃，提取時間80 min為宜。實驗研究可為石香薷總黃酮的生產工藝設計及操作條件的選擇和優化等提供有價值的依據。

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