利用聚氧乙烯醚（一种新型表面活性剂）在复杂基质中通过超声辅助胶束萃取和原位浊点富集技术提取萜类化合物

《Journal of Chromatography A》：Ultrasonic assisted micellar extraction and in situ cloud point enrichment of terpenoids in complex matrices using poloxamer as a novel surfactant

　　

牛世奇|金启忠|范凯阳|曹军

中国浙江省杭州市杭州师范大学材料化学与化学工程学院，邮编311121

摘要

本文开发了一种基于聚氧乙烯醚（poloxamer）的新型绿色高效胶束萃取及原位浊点富集技术，用于同时从姜黄根（Curcumae Rhizoma）中提取和浓缩萜类化合物。通过单因素和多因素实验，系统探讨并优化了影响目标分析物萃取效率的参数。在最佳条件下，使用321.672毫克的聚氧乙烯醚188、1.908克的盐、32.240分钟的萃取时间、pH值为7以及10分钟的加热时间，可以获得最高的萜类化合物萃取产量。该方法的 correlation coefficient 超过0.9990，在0.5–100.0 μg/mL的浓度范围内表现出良好的线性。其回收率在86.768–101.334%之间，检测限为0.0020–0.0488 μg/mL，重复性小于1.592%，证明该技术适用于药用植物中萜类化合物的提取。

引言

姜黄根（Curcumae Rhizoma，简称CR）来源于Curcuma phaeocaulis Valeton的干燥根茎。CR原产于印度，现已广泛分布于东南亚、大洋洲及其他地区。作为一种兼具药用和食用价值的草本植物，它具有显著的营养价值，可用作功能性食品，也可添加到固体饮料或口服液中，适用于健康状况不佳的人群。CR已被用于治疗血液相关疾病，如血瘀和炎症[1]。现代药理学研究表明，CR在临床癌症治疗中具有重要作用[2]。CR中的挥发油具有独特的香气，能够舒缓情绪、促进放松并刺激食欲。先前的研究表明，姜黄素类化合物和挥发油是其药理作用的主要成分[3]。其中，倍半萜类化合物如germacrone、curcumenol、furanodienone、neo-curdione、isocurcumenol等是挥发油的主要成分。鉴于CR在医学领域的价值，其活性成分的提取成为研究重点。目前常用的提取方法包括回流萃取和超声萃取[4][5][6][7]，但这些方法存在诸多缺点：需要大量有机试剂、萃取效率低、能耗高且易造成环境污染。随着现代社会对环境保护的重视日益增加，开发高效、低污染、低能耗的新提取技术具有重要的实际意义。

浊点萃取（Cloud Point Extraction，CPE）是一种常用于选择、分离和浓缩具有多种性质物质的技术[8]。与传统萃取方法相比，CPE属于环保型方法，符合绿色化学的原则[9]。在该过程中，使用可生物降解的非离子表面活性剂作为萃取介质，对环境无害。表面活性剂是一种有机化合物，由于其疏水尾部和亲水头部，既能溶于有机溶剂也能溶于水[10]。当达到一定浓度时，表面活性剂会聚集形成胶束。分析物进入胶束后会在富含胶束的层中被预浓缩。当非离子表面活性剂的温度升高至浊点以上时，胶束相会分离[12]，从而将样品中的疏水成分与亲水成分分离。该技术已应用于草莓中 carbendazim 杀菌剂的分析、牛奶中总磺胺类药物的测定以及人血浆中 antazoline 的分离[13][14][15]。在选择非离子表面活性剂时最为关键，因为其性质直接影响萃取效率、富集效果和相分离效果[16]。目前常用的非离子表面活性剂包括Triton X-114和聚乙二醇-6000（PEG-6000）[17][18][19][20]。然而，现有表面活性剂在处理极性差异较大的成分时效果不均。因此，开发新型非离子表面活性剂对于提高复杂样品分析的实用性具有重要意义。

聚氧乙烯醚188是一种三嵌段共聚物表面活性剂，由一个疏水性的聚氧丙烯氧化物链和两个亲水性的聚氧乙烯氧化物链组成[21]。由于聚氧乙烯（PEO）易溶于水而聚氧丙烯（PPO）不溶于水，聚氧乙烯醚188在水溶液中表现为非离子表面活性剂。其尺寸和结构使其在多种应用中具有价值，如膜稳定、微流控系统的润湿剂以及无机材料的分散剂[22][23][24]。此外，聚氧乙烯醚188还常用于生物制药配方中，如化合物的溶解和生物制剂的稳定性维持[25][26][27]。由于其低毒性和生物降解性，聚氧乙烯醚188被用于人体注射用生物制品。尽管聚氧乙烯醚188在制药领域应用广泛，但在提取领域的应用研究尚不充分。由于其非离子表面活性剂的特性，研究其在溶液中的浊点特性及其在化合物提取中的潜在应用具有重要的研究价值。

本研究旨在结合聚氧乙烯醚胶束萃取和原位浊点富集技术，开发一种高效提取姜黄根中萜类化合物的新方法。选择非离子表面活性剂聚氧乙烯醚188作为萃取剂。通过单因素实验探讨了影响萃取效率的参数（表面活性剂和盐的用量、萃取时间、pH值和加热时间），并利用响应面法（Response Surface Methodology，RSM）优化了三个关键变量。线性回归的相关系数介于0.9991至0.9996之间。评估了检测限（LOD）、定量限（LOQ）、日内和日间精度以及回收率和重复性。总体而言，该方法结合高效液相色谱（HPLC）技术，有望显著提高药用植物中活性成分的萃取效率。

章节摘录

材料与试剂

实验所用分析级和HPLC级乙腈由Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.提供。流动相由Tedia Company, Inc.（美国俄亥俄州）提供的色谱级甲醇和异丙醇组成。纯水由杭州娃哈哈集团有限公司（中国杭州）提供。纯度超过98%的curdione由上海荣和医疗科技有限公司（中国上海）提供。此外，还使用了curcumenol等试剂。

表面活性剂用量的优化

聚氧乙烯醚188（也称为Pluronic F68或P188）是一种由PEO和PPO单元组成的三嵌段共聚物，结构为PEO-PPO-PEO。聚氧乙烯醚188的长PEO链具有高度水合性，需要较高温度才能断裂氢键，从而导致浊点显著升高。在水溶液中，聚氧乙烯醚188会自组装形成胶束。

结论

本研究采用聚氧乙烯醚188形成的胶束溶液作为绿色萃取溶剂，开发了一种从姜黄根中同时提取和浓缩萜类化合物的新方法。通过单因素实验和响应面法（RSM）获得了最佳实验参数。在CPE过程中，使用的萃取溶剂为聚氧乙烯醚188胶束溶液，替代了传统方法中的有毒有机溶剂。

作者贡献声明

牛世奇：撰写初稿、方法设计、数据整理。金启忠：软件处理、数据分析。范凯阳：方法验证。曹军：撰写修订稿、监督工作、资源协调、项目管理、方法设计、资金申请、概念构思。

我们声明与任何可能不当影响我们工作的个人或组织没有财务或个人关系，对任何产品、服务及/或公司没有可能影响本文观点或评审结果的专业或其他个人利益。

本研究得到了浙江省自然科学基金（项目编号LY23H280012）的支持。