HJMCe  >> Vol. 7 No. 2 (May 2019)

    洋金花东莨菪碱提取物弃液回收莨菪碱的工艺研究
    Study on the Recovery of Hyoscyaminefrom the Waste after the Extraction ofScopolamine in Hindu Datura

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作者:  

黄徐胜,陈朋朋,惠爱玲,吴泽宇,张文成:合肥工业大学食品与生物工程学院、农产品生物化工教育部工程研究中心,安徽 合肥;
许 坤:安徽德信佳生物医药有限公司,安徽 阜阳

关键词:
洋金花莨菪碱pH值萃取Hindu Datura Hyoscyamine pH Value Extraction

摘要:

为了实现洋金花中莨菪烷类生物碱的充分利用,本文研究了洋金花提取东莨菪碱后的废液中回收莨菪碱的工艺。以洋金花提取液废液为原料,主要研究了pH值对萃取回收率的影响。优化结果证实:当pH为10时,莨菪碱的萃取回收率为:87.56% ± 3.12%,可实现对废液中莨菪碱的有效回收。

In this paper, the authors studied the process of recovering hyoscyamine from the waste liquid after the extraction of scopolamine in hindu datura. The effect of pH value on the extraction recovery rate was mainly studied. The optimization results confirmed that when the pH was 10, the extraction recovery rate of hyoscyamine was 87.56% ± 3.12%, which could effectively recover the hyoscyamine from the waste liquid.

1. 引言

洋金花为茄科植物白花曼陀罗(Datura metel L.)的干燥花,又名曼陀罗花,闹洋金等 [1] 。现代医学研究表明洋金花具有平喘止咳,解痉止痛等药用价值和功效 [2] ,在中医药学中被广泛使用。研究表明,莨菪烷类生物碱是洋金花中主要的生物碱,包括东莨菪碱、莨菪碱、山莨菪碱等。其中,东莨菪碱含量较高,莨菪碱含量次之。洋金花通常作为东莨菪碱的提取原料,经分离提取等操作后制得原料药氢溴酸东莨菪碱 [3] - [9] ,由于制备工艺仅考虑获得东莨菪碱,其他功效成分,特别是莨菪碱等没有有效回收,洋金花的利用率不高,既造成一定药用资源的浪费,又带来污水处理等问题 [10] [11] 。因此,将提取东莨菪碱后的余液中的莨菪碱进行回收,获得较高纯度的莨菪碱,既能克服上述问题,又能提高洋金花的药用利用价值。

本文以洋金花提取物废液作为试验原料,对溶液中的莨菪碱进行了萃取分离。主要考察了pH值对莨菪碱萃取回收率的影响,并优化出一条具有较高回收率的制备莨菪碱的工艺。

2. 原料、材料及设备

主要原料:洋金花提取废液(莨菪碱含量30%)。主要试剂与材料:氢氧化钠、四氯化碳等为分析纯,乙腈等为色谱纯,均购买于国药集团化学试剂有限公司。东莨菪碱和莨菪碱标准品(纯度>98%),由安徽德信佳生物医药有限公司提供。

主要仪器:高相液相色谱仪(Agilent1260,美国安捷伦公司);超声波提取仪(SCQ-250B5,福州迈康自动化设备有限公司);真空干燥箱(DZF-6050,上海一恒科学仪器有限公司)。

3. 试验方法

3.1. 色谱条件及标准曲线

色谱条件:流动相为乙腈-30 mmol/L醋酸铵溶液(含0.02%三乙胺,0.3%四氢呋喃,冰醋酸调pH至6.0) (1:9, V/V),检测波长为216 nm,流速1.0 mL/min,柱温30℃,进样量20 μL。色谱柱:SGE protecol C18 (5 μm, 4.6 × 250 mm)。

精密称取东莨菪碱标准品9.1 mg和莨菪碱标准品12.1 mg于10 mL容量瓶中,用乙腈溶液定容,配制成含有0.91 mg/mL东莨菪碱和1.21 mg/mL莨菪碱的标准品溶液。此标准品溶液在我们前期课题组的文章中已有报道 [12] 。将标准品溶液稀释成东莨菪碱浓度分别为910 µg/mL、455 µg/mL、227.5 µg/mL、113.75 µg/mL和56.875 µg/mL,莨菪碱浓度分别为1210 µg/mL、605 µg/mL、302.5 µg/mL、151.25 µg/mL和75.625 µg/mL的标准溶液。依照上述色谱条件依次注入高效液相色谱仪,以峰面积值Y为纵坐标,以各有效成分的浓度值X为横坐标,绘制标准曲线。

3.2. 液液萃取回收莨菪碱

将洋金花提取废液用氢氧化钠调节为强碱性(pH = 10),用1.2 L四氯化碳萃取两次,合并四氯化碳相,减压回收四氯化碳,用高效液相色谱仪检测样品中的莨菪碱含量。

3.3. 提取液pH的优化

取等量上述提取废液,分别用氢氧化钠调节成pH为7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11的溶液。用1.2 L四氯化碳萃取两次,合并四氯化碳相,减压回收四氯化碳,用高效液相色谱仪检测样品中的莨菪碱含量。

4. 实验结果

4.1. 线性关系的考察

图1可知,东莨菪碱在56.875 µg/mL~910 µg/mL范围内具有良好的线性关系,其线性回归方程为Y = 9.008X − 99.99,R = 0.9999,由图2可知,莨菪碱在75.625 µg/mL~1210 µg/mL范围内具有良好的线性关系,其线性回归方程为Y = 11.651X − 289.76,R = 0.9996。

Figure 1. Standard curve of scopolamine

图1. 东莨菪碱标准曲线图

Figure 2. Standard curve of hyoscyamine

图2. 莨菪碱标准曲线图

4.2. pH值对东莨菪碱和莨菪碱分离的影响

从东莨菪碱和莨菪碱的结构式(图3)可以看出,东莨菪碱比莨菪碱多一个环氧基,故东莨菪碱的极性大于莨菪碱,酸性大于莨菪碱酸性,其碱性小于莨菪碱的碱性。

Figure 3. The chemical structures of scopolamine and hyoscyamine

图3. 东莨菪碱与莨菪碱的化学结构式

在液液萃取过程中,先将粗提物用氯仿复溶。在酸水萃取震荡过程中,会使游离的东莨菪碱和莨菪碱转化成盐,它们易溶于水相,而微溶于氯仿层,随后将溶液pH调节至碱性,使东莨菪碱和莨菪碱从盐的形式转化为游离态,使其易溶于有机相中。

通过对东莨菪碱和莨菪碱结构分析可知东莨菪碱的碱性弱于莨菪碱。因此将溶液调节至不同的碱性环境,用有机相进行萃取分离。当用碳酸氢钠调节溶液pH至弱碱环境(pH = 7.5),用四氯化碳对水相进行萃取,东莨菪碱的萃取率为98.02% ± 0.46%。当用氢氧化钠调节溶液至强碱环境(pH = 10),用四氯化碳对水相进行萃取,东莨菪碱的萃取率仅为3.82% ± 0.34%,这可能是东莨菪碱的碱性较弱,在弱碱环境下东莨菪碱盐相较于莨菪碱盐更易被还原,然后溶于有机相四氯化碳中,从而实现与其他杂质分离和富集。

图4(a)和图4(b)分别为在弱碱环境下进行萃取的样品高效液相色谱图和在强碱环境下进行萃取的样品高效液相色谱图。两者对比可以发现:在强碱环境下,东莨菪碱的萃取率较低,而莨菪碱的萃取率较高。故将萃取东莨菪碱后的废液继续调节pH至强碱性,用四氯化碳萃取回收莨菪碱,从而实现对原料药洋金花的充分利用。

(a)(b)

Figure 4. (a) HPLC chromatogram of sample solution extracted with carbon tetrachloride in weak alkaline condition; (b) HPLC chromatogram of sample solution extracted with carbon tetrachloride in strong alkaline condition

图4. (a) 为在弱碱环境中用四氯化碳进行萃取后的样品高效液相色谱图;(b) 为在强碱环境中四氯化碳进行萃取后的样品高效液相色谱图

4.3. pH值对萃取回收率的影响

在不同的碱性环境下,用四氯化碳萃取莨菪碱的萃取率不同。以萃取东莨菪碱后的废液为研究对象,探究了pH值对萃取回收率的影响。从图5中可以看出,莨菪碱的萃取率随着pH值的升高而增加,当pH值为10时,莨菪碱的萃取率为87.56% ± 3.12%。此时,随着pH值的增加,莨菪碱的萃取率基本稳定。故选择将pH值调节至10时,对莨菪碱进行回收。

Figure 5. Effect of pH on the recovery of hyoscyamine

图5. pH值对莨菪碱回收率的影响

5. 结论

本文以洋金花提取物废液作为研究原料,对废液中的莨菪碱进行了回收。考察了pH值对莨菪碱萃取率的影响。当溶液pH值为10时,莨菪碱的萃取回收率为87.56% ± 3.12%,有望实现对废液中莨菪碱的回收。

基金项目

2016年安徽省科技重大专项项目(16030801111)。

参考文献

NOTES

*通讯作者。

文章引用:
黄徐胜, 陈朋朋, 许坤, 惠爱玲, 吴泽宇, 张文成. 洋金花东莨菪碱提取物弃液回收莨菪碱的工艺研究[J]. 药物化学, 2019, 7(2): 7-12. https://doi.org/10.12677/HJMCe.2019.72002

参考文献

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