趙平鴿，宋俊英，余陳歡，戴曉燕，嚴(yán)云良

(1.浙江義烏市中心醫(yī)院，浙江 義烏 322000;2.浙江中醫(yī)藥大學(xué)，浙江 杭州 310053)

草烏為毛茛科植物北烏頭(Aconitum kusnezoffii Reichb)的干燥塊根，具有祛風(fēng)除濕、溫經(jīng)止痛的功能，用于風(fēng)寒濕痹、心腹冷痛、麻醉止痛等［1］。主要含有烏頭堿、中烏頭堿、次烏頭堿等二萜類生物堿。此類生物堿屬于雙酯型生物堿，毒性極大，它們既是草烏的有效成分，也是其毒性成分［2-3］。酯類生物堿分子中的酯鍵是產(chǎn)生毒性的關(guān)鍵部位，在水中加熱易水解，首先生成苯甲酰烏頭原堿，進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生烏頭原堿，兩類水解產(chǎn)物毒性極小，但仍有藥理活性［4］。因此，提取過程對(duì)草烏的臨床療效具有重要的影響。

近年來，對(duì)草烏化學(xué)成分的分析及烏頭堿類成分的提取分離已有研究［5-7］，但有關(guān)草烏中酯型生物堿提取的動(dòng)力學(xué)研究未見報(bào)道。本研究通過測定不同時(shí)間和不同溫度條件下，草烏中酯型生物堿提取過程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，建立了草烏中酯型生物堿提取的動(dòng)力學(xué)模型，以期為草烏的臨床應(yīng)用以及活性成分的提取提供理論依據(jù)。

1 材料

烏頭堿對(duì)照品(批號(hào):110720-200410)，購于中國藥品生物制品檢定所產(chǎn)品;生草烏(產(chǎn)地為四川，批號(hào)090319)，購于浙江中醫(yī)藥大學(xué)中藥飲片廠，經(jīng)本校資源鑒定教研室俞冰副教授鑒定為北烏頭Aconitum kusnezoffii Reichb的干燥塊根;其他試劑均為分析純。

TU-1900雙光束紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;KQ-5200型超聲波清洗器(40 kHz，200 W)，昆山市超聲儀器有限公司。

2 方法與結(jié)果

2.1 酯型生物堿含量測定方法的建立

精密稱取烏頭堿對(duì)照品22.4mg，置20mL量瓶中，滴入微量甲醇并超聲使其溶解，加水稀釋至刻度，搖勻，得濃度為1.12mg/mL的烏頭堿對(duì)照品儲(chǔ)備液。精密吸取對(duì)照品儲(chǔ)備液0.1，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，5.0mL，分別置于25mL 量瓶中，加無水乙醇2.5mL，加堿性鹽酸羥胺試液1.5mL，搖勻，于60～65℃水浴中保溫10 min，放冷，加高氯酸鐵試液稀釋至刻度，搖勻，放置15 min，于520 nm波長處測定吸光度(A)值，對(duì)濃度(C，μg/mL)進(jìn)行線性回歸［8-10］，得回歸方程:C=668.51 A － 20.02，r=0.999 8。結(jié)果表明，烏頭堿在4.48～224 μg/mL 范圍內(nèi)與A呈良好的線性關(guān)系。

2.2 加樣回收率試驗(yàn)

取已知酯型生物堿含量的草烏5份，每份分別加入烏頭堿對(duì)照品溶液適量，按2.3項(xiàng)下方法回流提取，提取液按2.1項(xiàng)下方法測定含量，結(jié)果烏頭堿的平均回收率為98.86%，RSD(n=5)為2.21%。

2.3 草烏提取液中酯型生物堿的提取及含量測定

將草烏置于圓底燒瓶中，在常壓下回流提取。條件為:以水為提取溶劑，液料比20∶1，草烏顆粒粒度約為0.10 cm，提取溫度分別為60，80和100℃，提取時(shí)間為120 min，每間隔10 min取提取液1mL，按2.1項(xiàng)下方法測定提取液中酯型生物堿的含量，并作酯型生物堿的含量與提取時(shí)間圖。

2.4 提取溫度與時(shí)間對(duì)草烏中酯型生物堿提取率的影響

結(jié)果見圖1。提取時(shí)間相同時(shí)，提取溫度越高，草烏酯型生物堿提取得率越高，說明提取液中溫度對(duì)草烏酯型生物堿的提取效果有較大影響。溫度的升高，加快了分子運(yùn)動(dòng)速度，有利于擴(kuò)散傳質(zhì)。在提取前60 min，草烏酯型生物堿的提取率隨溫度的升高和提取時(shí)間的延長而迅速提高。在60 min后，80和100℃下，提取液中草烏酯型生物堿的提取率隨提取時(shí)間延長變化緩慢，且烏頭堿受熱易發(fā)生水解，生成焦烏頭堿或苯甲酰烏頭堿，致使以烏頭堿為對(duì)照品的酯型生物堿含量測定結(jié)果略有變化，100℃時(shí)草烏酯型生物堿的提取率略小于60℃時(shí)的提取率。

圖1 不同溫度下草烏中酯型生物堿的提取率與時(shí)間的關(guān)系Fig.1 The relation between the yield of ester-series alkaloids from Radix Aconiti Kusnezoffii and extraction time at different temperatures

2.5 速率常數(shù)的求解

由圖2可見，不同溫度下的酯型生物堿濃度與提取時(shí)間均具有較好的線性關(guān)系(均R2＞0.95)，即符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型(C為提取平衡時(shí)固相外溶質(zhì)質(zhì)量濃度)。在同一個(gè)反應(yīng)溫下，酯型生物堿提取的速率是一個(gè)常數(shù)K;隨著提取溫度升高，直線斜率相應(yīng)增大，提取的速率常數(shù)也變大，表明提取溫度越高，溶劑滲透能力越強(qiáng)，溶劑化酯型生物堿的擴(kuò)散能力也越強(qiáng)。

圖2 不同溫度條件下動(dòng)力學(xué)方程的擬合曲線Fig.2 The fitted curve of kinetic equation at different temperatures

2.6 表觀活化能Ea的求解

在一般情況下，速率常數(shù)與溫度的關(guān)系服從Arrhenius公式。

用不同溫度條件下提取速率常數(shù)K作Arrhenius圖(見圖3)，計(jì)算得草烏酯型生物堿提取過程中的活化能為22.33 kJ/mol，證實(shí)為內(nèi)擴(kuò)散控制動(dòng)力學(xué)模型。活化能反應(yīng)了速率系數(shù)對(duì)溫度的敏感程度，活化能較大時(shí)，速率系數(shù)隨溫度的變化劇烈，因此可以作為提取工藝比較的輔助手段。

圖3 Arrhenius圖Fig.3 The Arrhenius drawing

2.7 半衰期(t1/2)的求解

對(duì)圖1的線性模型分別求出60，80和100℃下的t1/2分別為27.84，19.98，32.09 min。t1/2反映了提取效率，且與之成反比例變化，故t1/2越小則對(duì)提取越有利。鑒于烏頭堿受熱易發(fā)生水解的特點(diǎn)，因此在本實(shí)驗(yàn)條件下以80℃提取為佳。

3 討論

草烏中酯型生物堿的提取過程是酯型生物堿(溶質(zhì))從草烏藥材粉末內(nèi)部(固相)向溶液(液相)進(jìn)行擴(kuò)散的兩相間傳質(zhì)過程［11］，由溶劑向藥材粉末內(nèi)部滲透和擴(kuò)散、酯型生物堿在滲入藥材粉末內(nèi)部的溶劑中溶解、溶解的酯型生物堿向藥材粉末表面及主體溶液擴(kuò)散等4個(gè)同時(shí)發(fā)生的過程組成。溶劑滲透及酯型生物堿的擴(kuò)散為擴(kuò)散過程，酯型生物堿的溶解是溶質(zhì)的溶劑化過程。根據(jù)質(zhì)量守恒原理，從藥材粉末中溶出的酯型生物堿等于主體溶液中增加的部分，溶液中酯型生物堿濃度的變化可看作是各微觀變化的綜合反映。故可通過溶液中酯型生物堿濃度的變化來描述復(fù)雜的提取過程。

本實(shí)驗(yàn)以Fick定律為基礎(chǔ)，通過假定和簡化，考察了草烏中酯型生物堿提取的動(dòng)力學(xué)，并依此推算出K、Ea、t1/2等動(dòng)力學(xué)參數(shù)。動(dòng)力學(xué)方程表明，提取時(shí)間越長，提取率越高，但增高的幅度在下降，因此實(shí)際提取過程中并非時(shí)間越長越好;提取溫度以80℃為佳;提取溶劑與提取產(chǎn)物通過草烏粉末顆粒多孔介質(zhì)是動(dòng)力學(xué)控制步驟，其提取過程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，為內(nèi)擴(kuò)散控制動(dòng)力學(xué)。本研究結(jié)果可為草烏中酯型生物堿的提取工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化，以及草烏臨床用藥的療效及毒理研究等提供相應(yīng)的理論依據(jù)。

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