半仿生－酶法提取中藥不同成分的比較研究

戴柳江，張 卉，李夢怡，席 可，郭增軍（西安交通大學藥學院，西安 710061）

半 仿 生－酶 法 （semi－bionic enzyme extraction，SBEE）是將半仿生提取法與生物酶提取結合起來提取中藥藥效物質的一種新方法。該法模擬口服給藥及藥物經胃腸道轉運的原理，將藥材在常溫、常壓下，選擇適當的酶進行酶解，破壞其細胞壁，以不同pH的水為溶劑對藥材進行連續提取得到含指標成分較高“活性混合物”的一種新型提取方法［1］。該方法是在半仿生基礎上加入生物酶進行酶解，是半仿生法的進一步仿生［2］。

文獻報道，有研究者曾用半仿生－酶法對三萜皂苷類［2－6］、糖苷 類［7］、酚 酸 類［8－9］及 黃 酮 類［10－11］都 做 過相關的研究。通過運用該法對復方藥與單味藥研究的結果表明，與其他傳統溶劑提取方法相比，半仿生－酶法提取不同有效成分都顯示出一定優勢。例如：王淑玲［2］、孫福東［3］在運用不同溶劑法提取半夏白術天麻湯方藥成分時，以SBEE法為佳。楊光義等［8］運用半仿生法、酶法及半仿生－酶法提取丹參水溶性成分的比較研究，發現半仿生－纖維素酶法所得綜合評價指標最優。雒馨怡等［10］通過對鹿銜草總黃酮的酶聯半仿生法提取工藝進行優化，優化后所得總黃酮提取率遠遠高于傳統醇提所得。為了進一步研究半仿生－酶法在不同中藥及不同成分中的應用，作者選取甘草、槐米和黃連3種藥材作為半仿生－酶法的研究對象，分別以3種藥材中的主要成分甘草酸、蘆丁和小檗堿含量以及各自的總浸膏得率為指標，先通過正交實驗，優化得到3種藥材半仿生－酶法的最佳工藝條件，再通過將半仿生－酶法最佳工藝下3種成分的含量與水提法、酶法、半仿生法和傳統醇提法所得含量進行比較，研究半仿生－酶法對上述不同有效成分的提取效果，初步確定半仿生－酶法的適用范圍。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 CS1011型電熱鼓風干燥箱（重慶實驗設備廠）；PHS－3C型pH計（上海佑科儀器儀表有限公司）；Mettler AE240 電 子 天 平 （Mettler－Toledo Group）；KQ3200B型超聲波清洗器（昆山超聲儀器有限公司）；SHZ－D（Ⅲ）循環水式真空泵（河南鞏義英峪予華儀器廠）；Thermo Spectra System P2000高效液相色譜儀（美國 Thermo公司）；DK－98－IIA型電熱恒溫水浴鍋（天津市泰斯特儀器有限公司）；UV－1800型紫外可見分光光度計（日本島津公司）。

1.2 試藥 3種藥材均購于西安市藥材市場，經郭增軍教授鑒定甘草為豆科植物甘草（Glycyrrhiza uraiensis Fisch）的干燥根及根莖，槐米為豆科植物槐（Sophora japonica L.）的干燥花蕾，黃連為毛茛科植物黃連（Coptis chinensis Franch.）的干燥根莖；甘草酸（110731－201116）、蘆丁（100080－200707）、鹽酸小檗堿（110713－200609）對照品均購自中國藥品生物制品檢定所；果膠酶（3×105U·g－1）、纖維素酶（3×104U·g－1）、β－葡聚糖酶（5×105U·g－1）均購自寧夏和氏璧生物技術有限公司；色譜純乙腈（天津市科密歐化學試劑有限公司）；蒸餾水，自制三蒸水；乙醇、市售磷酸、十二水合磷酸氫二鈉、一水合檸檬酸均為分析純。

2 方法與結果

2.1 實驗設計

2.1.1 半仿生－酶法 根據仿生學原理，人體胃、小腸、大腸的體液pH 值為2.0，7.5和8.3。分別稱取各藥材10g，加檸檬酸－磷酸氫二鈉緩沖液適量，調pH值至2.0，50℃恒溫振蕩2h，然后調pH值至4.5，再加入適量的酶酶解50min，濾過，濾渣依次加入pH分別為7.5和8.3的磷酸氫二鈉－檸檬酸緩沖溶液作為提取液水浴提取，合并全部提取液，濃縮得到干浸膏。

2.1.2 半仿生－酶法正交實驗優化工藝 為了獲得各藥材半仿生－酶法的最佳工藝，在確定半仿生－酶法的操作步驟后，選定提取溫度、料液比和時間作為考察的3個因素，每個因素各取3個水平：水浴溫度（60，70和80℃），料液比（1∶10，1∶14和1∶18g· mL－1）提取時間（1.5，2.0和2.5h）。采用L9（34）正交表進行實驗，以主成分含量和干浸膏收率的綜合評分（綜合評分＝主成分含量×4＋干浸膏收率×1）為考察指標，考察因素間的最佳配比。

2.1.3 不同提取方法比較

（1）纖維素酶法 分別稱取各藥材10g，加水80mL，50℃恒溫振蕩2h，調pH值至4.5，再加入適量的纖維素酶，在50℃酶解50min，濾過，藥渣依次加入50mL蒸餾水，水浴提取2.5h（槐米為2h），合并提取液，濃縮得到干浸膏。

（2）水提法 分別稱取各藥材10g，分別加水80mL，50℃恒溫振蕩2h，繼續在50℃水浴提取50min，濾過，藥渣依次加入50mL蒸餾水，水浴提取2.5h（槐米為2h），合并提取液，濃縮得到干浸膏。

（3）半仿生法 稱取各藥材10g，加檸檬酸－磷酸氫二鈉緩沖液80mL，調pH值至2.0，50℃恒溫振蕩2h，繼續于50℃水浴提取50min，濾過，濾渣依次加入pH為7.5和8.3的磷酸氫二鈉－檸檬酸緩沖溶液50mL水浴提取2.5h（槐米為2h），合并提取液，濃縮得到干浸膏。

（4）傳統醇提法 分別稱取各藥材10g，用100mL體積分數70%乙醇浸泡30min，加熱回流2h，濾過，藥渣再加入100mL體積分數70%乙醇回流2h，濾過，合并2次濾液濃縮得到干浸膏。

2.1.4 干膏收率的計算 將上述不同方法所得各提取液置于旋轉蒸發儀上，蒸至近干后，轉移到蒸發皿中，于水浴鍋中揮干，再置于真空干燥箱中，60℃烘至恒質量，于干燥器中冷卻30min，稱定質量，即為提取物總量，計算干膏收率（干膏得率＝提取物總量／加入藥材干粉總量×100% ）。

2.1.5 有效成分含量的計算 通過計算得出各藥材中有效成分甘草酸、蘆丁和小檗堿的質量，計算有效成分含量（有效成分含量＝測得的有效成分質量／加入藥材干粉總量×100%）。

2.1.6 各方法比較的綜合評分計算 參見2.1.2中綜合評分計算公式。

2.2 含量測定

2.2.1 色譜條件

（1）甘草酸 Diamonsil TM C18（250mm×4.6mm，5μm），前加預柱（10mm×4.6mm）；UV檢測波長：247nm；柱溫：室溫；流動相：乙腈－0.5mL·L－1磷酸溶液 （40∶60）；流速：1.0mL·min－1。

（2）蘆丁 Promosil C18（L）（150mm×4.6mm，5μm），前加預柱（10mm×4.6mm）；UV 檢測波長：257nm；柱溫：室溫；流動相：甲醇－10mL·L－1磷酸溶液 （32∶68）；流速：1.0mL·min－1。

（3）鹽酸小檗堿 Promosil C18（L）（150mm×4.6mm，5μm），前加預柱（10mm×4.6mm）；UV檢測波長：345nm；柱溫：室溫；流動相：乙腈－0.05mol·L－1磷酸二氫鉀溶液 （50∶50）；流速：1.0mL·min－1。

2.2.2 對照品溶液制備 精密稱取甘草酸對照品10mg，精密稱定，置于50mL量瓶中，用流動相溶解并稀釋至刻度，搖勻，即得。分別精密稱取蘆丁和鹽酸小檗堿對照品1mg，精密稱定，置于10mL量瓶中，用甲醇溶解并稀釋至刻度，搖勻，即得。

2.2.3 供試品溶液制備 取按2.1.3項下得到的干浸膏適量，精密稱量，置于10mL量瓶中，定容，用0.45μm微孔濾膜濾過，得供試品溶液。

2.2.4 線性關系考察 精密稱取2.2.2項下對照品儲備液0.20，0.40，0.60，0.80，1.00和1.20mL，置于10mL量瓶中，用流動相定容至刻度，搖勻；用0.45μm微孔濾膜過濾后，各精密吸取20μL，按照上述色譜條件測定。以進樣質量濃度C（μg·mL－1）為橫坐標、峰面積為縱坐標，進行回歸，制備標準曲線。得到的甘草酸、蘆丁和鹽酸小檗堿的回歸方程分別為：

2.2.5 精密度實驗 精密吸取甘草酸、蘆丁和鹽酸小檗堿對照品溶液，按上述色譜條件重復進樣6次，每次20μL，測定組分的峰面積，計算得到各成分的峰面積的RSD分別為0.89%，1.57% 和1.61%。

2.2.6 重復性實驗 按2.2.3項下方法制備各供試品溶液6份，精密吸取20μL，按2.2.1項下條件測定，取平均值，結果甘草酸、蘆丁和鹽酸小檗堿質量濃度的 RSD值分別為1.55%，1.78% 和1.39%。

2.2.7 穩定性實驗 按照上述條件分別制備供試品溶液。精密吸取同一供試品溶液20μL，分別于0，2，4，6，8，10，12和24h測定，結果甘草酸、蘆丁和鹽酸小檗堿在24h內質量濃度穩定。其RSD分別為1.65%，1.26%和1.23%，說明供試品溶液在24h內穩定。

2.2.8 回收率實驗 分別精密稱定已知含量的3種不同浸膏適量，用流動相溶解后分別加入不同量的對照品溶液。按照2.2.3項下方法制備供試液，按2.2.1項下條件測定。分別取20μL 進樣，進行HPLC分析，記錄色譜圖，測定峰面積，計算其平均回收率分別為96.88%，100.75%和103.61%。

2.3 測定結果 3種藥材半仿生－酶法按2.1.2項進行正交實驗優化工藝，結果見表1至表3所示。

表1 甘草的半仿生－酶法正交實驗結果Tab.1 Orthogonal design and results of licorice root by semi－bionic enzyme extraction

表2 槐米的半仿生－酶法正交實驗結果Tab.2 Orthogonal design and results of sophora flower bud by semi－bionic enzyme extraction

表3 黃連的半仿生－酶法正交實驗結果Tab.3 Orthogonal design and results of coptis by semi－bionic enzyme extraction

直觀分析上述結果，發現3種藥材的半仿生－酶法正交實驗結果具有一定重復性。在3種藥材的半仿生－酶法提取中，影響因素由大到小依次均為：B＞A＞C。用SPSS軟件對正交實驗數據進行方差分析，甘草、槐米和黃連的半仿生－酶法的分析結果見表4。從方差分析結果可以看出，在提取槐米和黃連中有效成分時，因素B（料液比）對實驗結果影響顯著（P＜0.05），而因素A（溫度）與C（提取時間）對實驗結果影響不大。而各因素對甘草中有效成分的提取影響均不顯著。綜上，甘草和黃連的半仿生－酶法最佳條件均為A3B3C3，即水浴溫度為80℃，料液比為1∶18，提取時間為2.5h。而槐米的最佳工藝為A3B3C2，水浴溫度為80℃，料液比為1∶18，提取時間為2.0h。

表4 正交實驗的方差分析結果Tab.4 Analytical results of variance

半仿生－酶法與各方法比較，結果見表5。結果顯示，對不同藥材的提取，與其他以水為溶劑的提取法相比，半仿生－酶法綜合評分最高，具有一定優勢。不同藥材之間進行比較，應用半仿生－酶法提取甘草中有效成分得率更接近傳統醇提所得得率。

表5 半仿生－酶法與各方法比較的結果Tab.5 The results of different methods comparison

3 討論

本實驗分析比較了半仿生－酶法在甘草、槐米、黃連等藥材中的應用效果。本文的創新之處在于：第一，首次運用半仿生－酶法提取3種藥材甘草、槐米和黃連。第二，運用半仿生－酶法系統比較不同類別成分的提取，并將其與其他方法進行對比研究。本實驗所得結論可以為今后運用半仿生－酶法提取不同類別成分提供一定參考依據。

在前期工作中，通過查閱文獻并進行不同種類酶提比較，最后優選了纖維素酶作為本次實驗用酶。多篇文獻報道，纖維素酶適用于多種類型有效成分的提取［12－14］。同時有文獻指出，在纖維素酶的作用下，部分甘草酸會水解［15］。也有研究者［16］曾對半仿生法提取甘草中甘草酸的工藝進行過優化，甘草酸收率與本實驗中半仿生－酶法所得結果十分接近。纖維素酶的存在一方面增大了甘草酸的溶出率，另一方面又可能對其有一定分解作用。總體效果表現出與半仿生法得率接近。猜測其他成分如甘草酸分解產物甘草次酸的含量會有增加。而其他2種藥材槐米和黃連中主要成分分別為黃酮類和生物堿類，結果顯示其半仿生－酶法得率較低。可能是由于黃酮類物質極性較小，在以水為溶劑的方法中提取得率較低。這一結論與文獻報道不一致［10］，是后期工作中應該重點研究的。而生物堿類化合物如小檗堿較易氧化分解，可能是由于當采用半仿生－酶法提取該類化合物時濃縮得到浸膏后，小檗堿較長時間暴露于空氣中被氧化，導致最后測得含量偏低。

［1］孫秀梅，張兆旺.建立中藥用“半仿生提取”研究的技術平臺［J］.中成藥，2006，28（4）：614.

［2］王淑玲.半夏白術天麻湯用半仿生－生物酶法提取的系統研究［D］.濟南：山東中醫藥大學，2009.

［3］孫福東.用“半仿生－生物酶法”對半夏白術天麻湯提取的實驗研究（一）［D］.濟南：山東中醫藥大學，2008.

［4］王淑玲，張兆旺，孫秀梅，等.半仿生－酶法提取的半夏白術天麻湯中甘草次酸的含量測定［J］.承德醫學院學報，2008，25（2）：119－120.

［5］劉天易.用“半仿生－生物酶法”對二陳湯的實驗研究［D］.濟南：山東中醫藥大學，2012.

［6］宋宏新，劉靜，張彥娟，等.半仿生酶法提取三七皂苷工藝研究［J］.中草藥，2009，40（6）：905－907.

［7］孫福東，孫秀梅，張兆旺，等.半仿生－酶法提取半夏白術天麻湯中天麻素的含量測定［J］.中華中醫藥學刊，2008，26（8）：1823－1824.

［8］楊光義，葉方，黃良永，等.丹參水溶性成分半仿生－生物酶提取方法比較研究［J］.中國藥師，2010，13（9）：1244－1247.

［9］蔡華，楊光義，黃良永，等.正交實驗優選房陵丹參水溶性成分半仿生－纖維素酶提取工藝［J］.中國藥師，2011，22（3）：222－224.

［10］雒馨怡，陳曉輝，畢開順，等.響應面法優化鹿銜草總黃酮的酶聯半仿生法提取工藝［J］.中國實驗方劑學雜志，2013，19（12）：9－22.

［11］王蕙，付燕，郎久義，等.酶法及半仿生法提取銀杏黃酮的工藝研究［J］.遼寧中醫藥大學學報，2009，11（2）：146－148.

［12］陳曉琳，張巖柏，鄧振雪，等.酶法提取白英中總生物堿的工藝研究［J］.西北藥學雜志，2012，27（4）：291－293.

［13］張艷，劉杰，周靜妹，等.超聲波加酶法提取玉米須黃酮的工藝研究［J］.西北藥學雜志，2012，27（2）：98－100.

［14］張艷，李永哲，張揚，等.Box－behnken設計－響應面法優選平菇中多糖的超聲波輔助纖維素酶提取工藝［J］.西北藥學雜志，2014，29（1）：1－5.

［15］韓頌，徐穎，于喜水.纖維素酶在甘草提取工藝中的應用總結［J］.中醫藥學報，2003，31（3）：46.

［16］程艷芹，孫秀梅，張兆旺，等.均勻設計法優選仿生提取工藝條件［J］.中藥材，2007，30（5）：598－601.