川芎、当归双提法提取工艺及挥发油包合工艺研究

CJI (Traditional Chinese Medicine) - - 中国中医药信息杂志 -

王美玲,倪健,郭琳,陈功森,于颖超,游龙泰,张海英,尹兴斌,曲昌海

北京中医药大学中药学院,北京 102488

摘要:目的 优选川芎、当归双提法提取及挥发油包合的最佳工艺。方法 以挥发油提取量、水提液中阿魏酸提取量为指标,采用单因素试验考察提取工艺;以挥发油包合率及包合物得率为评价指标,采用饱和水溶液法,进行L9(34)正交试验,优选挥发油的包合工艺。结果 川芎、当归的最佳提取工艺为:饮片不浸泡,加 8倍量水,提取8h。提取工艺验证试验显示,挥发油平均提取量为1.23 mL,水提液中阿魏酸平均提取量

为 0.387 9 mg/g。最佳包合工艺为:油(mL)∶β-环糊精(g)=1∶8,温度40 ℃,包合3h。包合工艺验证

试验显示,挥发油包合率、包合物得率平均值分别为 74.89%、72.81%。结论 本试验优选的川芎、当归双提法提取工艺及挥发油包合工艺稳定可行,可为制剂生产提供一定依据。关键词:川芎;当归;阿魏酸;双提法;β-环糊精;包合工艺DOI:10.3969/j.issn.1005-5304.2018.11.015中图分类号:R283.5 文献标识码:A 文章编号:1005-5304(2018)11-0068-05

Study on Ambi-extracting and Inclusion Process of Volatile Oil from Chuanxiong Rhizoma and Angelicae Sinensis Radix

WANG Mei-ling, NI Jian, GUO Lin, CHEN Gong-sen, YU Ying-chao, YOU Long-tai, ZHANG Hai-ying, YIN Xing-bin, QU Chang-hai College of Pharmacy, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 102488, China

Abstract: Objective To optimize ambi-extracting and inclusion process of volatile oil from Chuanxiong Rhizoma and Angelicae Sinensis Radix. Methods With yield ratio of volatile oil and ferulic acid content in water extract as evaluation indexes, single factor experiments were used to study the extraction process. With the inclusion rate of volatile oil and yield of inclusion as evaluation indexes, saturated aqueous solution was used to L9 (34) orthogonal experiments to reach optimum inclusion process. Results The optimum extraction process of Chuanxiong Rhizoma and Angelicae Sinensis Radix was extracted for 8 hours with 8 folds the amount of water, and without soaking. The validation experiments of extraction of volatile oil and ferulic acid content in water extract were 1.23 mL and 0.387 9 mg/g. The optimum conditions of inclusion process were as follows: volatile oil (mL): β-CD (g) was 1:8; inclusion temperature was 40 ℃; inclusion time was 3 hours. The validation experiments of inclusion rate of volatile oil and yield of inclusion were 74.89% and 72.81%. Conclusion Optimum ambi-extracting and inclusion process of volatile oil from Chuanxiong Rhizoma and Angelicae Sinensis Radix are feasible and stable, witch can provide certain supporting data for preparation production.

Keywords: Chuanxiong Rhizoma; Angelicae Sinensis Radix; ferulic acid; ambi-extracting; β-CD; inclusion process 川芎为伞形科植物川芎 Ligusticum chuanxiong Hort.的干燥根茎,具有活血行气、祛风止痛功效,用于胸痹头痛、胸胁刺痛、跌仆肿痛、月经不调、闭经痛经、癥瘕腹痛、头痛、风湿痹痛[1]40。当归为伞形科基金项目:北京市科技计划“十病十药”研发(Z171100001717023)通讯作者:倪健,E-mail:[email protected];曲昌海,E-mail: [email protected] 植物当归 Angelica sinensis(Oliv.)Diels 的干燥根,具有补血活血、调经止痛、润肠通便功效,用于血虚萎黄、月经不调、闭经痛经、虚寒腹痛、跌扑损伤、

痈疽疮疡、肠燥便秘[1]133。两药常作为药对配伍使用,

增强活血化瘀、养血和血功效[2]。川芎主要成分有挥

发油类、生物碱类、酚类及有机酸类等[3]。当归主要成分有挥发油类、苯酞类、有机酸类、多糖类、黄酮类等[4]。以往文献报道多以挥发油提取量作为单一考

察指标[4-7],未综合考虑水提液中其他有效成分的提取情况。由于水提液中存在一些有效成分,如阿魏酸是川芎和当归的共有成分且为两药的指标性成分,而这类成分热稳定性较差,长时间加热提取会分解[8],导致提取量降低,可能影响药效。基于这一考虑,本试验采用双提法,以挥发油和阿魏酸提取量作为考察指标,研究提取过程中二者的变化规律,在此基础上,以挥发油提取量为主要考察因素,兼顾阿魏酸提取量,确定最优挥发油提取工艺,并进一步采用饱和水溶液法对挥发油进行 β-环糊精(β-CD)包合[9],优化包合工艺,为制剂研究及大规模生产提供参考。

1 仪器与试药LC-20A 高效液相色谱仪(岛津公司),DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器(郑州长城科工贸有限公司),ZDHW 型调温电热套(北京市中兴伟业仪器有限公司),BT125D型电子分析天平(北京赛多利斯仪器有限公司),JY5002电子天平(上海衡平仪器仪表厂),DZ-2BC型真空干燥箱(天津市泰斯特仪器有限公司)。川芎饮片(批号 501002913)、当归饮片(批号

601003692),北京同仁堂(亳州)饮片公司;阿魏酸对照品(批号 110773-201614),中国食品药品检定研究院;β-环糊精(β-CD,批号 20160917),分析纯,天津市光复精细化工研究所;甲醇(色谱纯)、甲醇(分析纯)、无水乙醇,北京化工厂;娃哈哈纯净水、高纯水。

2 方法与结果2.1 挥发油提取工艺考察按 2015年版《中华人民共和国药典》(四部)附录 2204 挥发油测定法(甲法)提取川芎、当归挥发油。以挥发油提取量为指标,采用单因素试验考察浸泡与否、加水倍量对挥发油提取工艺的影响;以挥发油提取量及水提液中阿魏酸含量为指标,采用单因素试验考察提取时间对提取工艺的影响。川芎、当归挥发油为淡黄色透明液体,密闭于4 ℃环境备用。

2.1.1 浸泡与否称取川芎、当归饮片各 150 g,共 2 份,加入 8倍量水,分别浸泡0、8 h,加热提取,提取14 h的挥

发油提取量见图 1。挥发油提取量随提取时间延长而增加,增长趋势逐渐变缓,提取到14 h时不再增加。浸泡 8 h 与不浸泡的挥发油提取总量分别为 1.46、

1.40 mL,挥发油含量分别为 0.49%、0.47%。可见,浸泡 8h与不浸泡对挥发油提取量影响不大,故提取工艺选择不浸泡直接提取。

2.1.2 加水倍量称取川芎、当归饮片各 150 g,共 3份,分别加

入 6、8、10 倍量水,提取 12 h,记录不同时间挥发油提取量,在提取过程中通过控制回流的滴速控制加热条件的一致性,结果见图 2。不同加水倍量条件下的挥发油提取量略有不同。总体来看,加8倍量水的挥发油提取量最大,加 10 倍量水的挥发油提取量最小。综合考虑,提取工艺选择加8倍量水。

2.1.3 阿魏酸含量测定

2.1.3.1 色谱条件

采用 Agilent Zorbax SB-C18 色谱柱(4.6 mm×

250 mm,5 μm),流动相为甲醇-1%冰醋酸水溶液

(30∶70),柱温 30 ℃,检测波长 321 nm,流速

1.0 mL/min[1]41。色谱图见图 3。

2.1.3.2 对照品溶液的制备精密称取阿魏酸对照品5.32 mg,置于 25 mL 容量瓶中,用甲醇稀释至刻度,摇匀,精密移取 1 mL溶液,置于10 mL容量瓶中,用甲醇稀释至刻度,摇匀,即得 0.021 3 mg/mL阿魏酸对照品溶液。2.1.3.3 供试品溶液的制备将水提液摇匀,取溶液5 mL,冷却后摇匀,取1 mL,过 0.45 μm微孔滤膜,即得。

2.1.4 提取时间

称取川芎、当归饮片各150 g,共 3 份,加8 倍

量水,提取12 h,每小时记录挥发油提取量,并测定该时间点阿魏酸提取量,在提取过程中通过控制回流滴速控制加热条件的一致性,结果见图4。

可以看出,挥发油提取量随着提取时间的延长不断增加,阿魏酸提取量则在2 h左右达到最大值,随后不断减少。挥发油提取量最大值为1.50 mL,阿魏酸提取量最大值为 0.572 0 mg/g。由于两者趋势不同,在选择最终工艺时,需结合其他因素和研究最终确定。本试验以挥发油作为主要考虑因素,可以看到,在 8 h时挥发油提取量达到 1.25 mL,占挥发油提取

总量的 83.33%,之后挥发油量的增速开始减缓;而该时间点的阿魏酸提取量为0.393 0 mg/g,占最大提

取量的 68.71%。按挥发油为主、二者兼顾的原则综合考虑,提取工艺选择提取时间为8 h。

2.1.5 提取工艺验证试验按照优选的挥发油提取工艺,即川芎、当归饮片

各 150 g,不浸泡,加8倍量水,提取8h,平行进行

3 次验证试验,结果见表 1。平均挥发油提取量为

1.23 mL,平均阿魏酸提取量为 0.387 9 mg/g,RSD 分

别为 2.85%、4.68%,均在 5%以内,表明该提取工艺稳定可行。 2.2 挥发油包合工艺考察2.2.1 空白回收率试验

取 1 mL挥发油于 500 mL圆底烧瓶中,加入水200 mL,按 2015年版《中华人民共和国药典》(四部)附录 2204 挥发油测定法(甲法)测定,测得挥发油的空白回收率为73%。

2.2.2 正交试验设计本试验选择饱和水溶液法对挥发油进行包合。在预试验基础上,选择挥发油包合率和包合物得率为评价指标,考察油(mL)与 β-CD(g)比例、包合温度、包合时间对包合工艺的影响。因素水平见表2。

2.2.3 包合物的制备

称取规定质量的 β-CD 于锥形瓶中,分别加入蒸

馏水 60、80、100 mL,于设定温度的水浴锅中加热

溶解,制成 β-CD饱和溶液,置于磁力搅拌器上恒温。挥发油 1 mL 加无水乙醇制成 50%(V/V)无水乙醇溶液,缓慢加入 β-CD 溶液中,封口,定速搅拌至规定时间,冷却至室温,放入冰箱,冷藏24 h。取出,放至室温后抽滤,包合物用适量水洗涤,再用10 mL无水乙醇洗涤,滤层及滤纸一起取出,置于 30 ℃干燥箱中干燥5 h,即得。

2.2.4 挥发油包合率及包合物得率的测定

剪 9 个大小相等的滤纸,称定质量(M1),将抽

滤过的包合物及滤纸干燥后称定质量(M2),则包合

物质量 M=M2-M1。称量得 1 mL 挥发油的质量为

1.10 g,计算包合物得率。包合物得率(%)=包合物质量÷(加入 β-CD 质量+1 mL 挥发油质量)×

100%。分别取以上试验干燥好的包合物,置于 500 mL

圆底烧瓶中,加入200 mL水,连接挥发油提取装置,按 2015 年版《中华人民共和国药典》(四部)附录 2204挥发油测定法(甲法)提取挥发油,保持微沸 5 h,至挥发油量不再增加,计算挥发油包合率。挥发油包合率(%)=包合物中挥发油测得值÷加入挥发油

量÷空白回收率×100%。正交试验结果见表3,方差分析见表4、表 5。 从挥发油包合率直观分析可以看出,最优工艺为

A2B2C3,从方差分析结果可知,A、B 因素 P>0.05,

C 因素 P<0.05,说明包合时间对试验结果有显著影

响,油(mL)与 β-CD(g)比例、包合温度对试验结果无显著影响。从包合物得率直观分析可以看出,最优工艺为 A2B3C3,从方差分析结果可知,A、B、C三因素均无显著影响。故综合考虑,最终确定最佳工艺为 A2B2C3,即:油(mL)∶β-CD(g)=1∶8,

40 ℃包合3 h。

2.2.5 包合工艺验证试验按照优选的挥发油最佳包合工艺进行3批平行验证试验,结果见表6。平均挥发油包合率为 74.89%,

平均包合物得率 72.81%,与正交试验表中最佳结果大致相同,说明该包合工艺能够较好包合挥发油。RSD 分别为 4.60%、3.74%,均在 5%以内,表明该包

合工艺稳定可行。

3 讨论本试验优化川芎、当归挥发油提取工艺及包合工

艺,确定提取工艺为饮片不浸泡、加8倍量水、提取

8 h,包合工艺为油(mL)∶β-CD(g)=1∶8、温

度 40 ℃、包合3 h。该提取工艺使挥发油能较充分提取,同时尽可能保留水提液中有效成分。

川芎、当归水提液及挥发油的药理作用十分广泛。水提液中川芎嗪能改善心肌缺血脑缺血,抑制血

管收缩,舒缓血管平滑肌,改善血流变[10-11];阿魏酸

有抗血小板凝聚的作用[12];当归多糖通过刺激与造血

相关的细胞、分子等修复造血功能[12];川芎挥发油能明显降低动物全血黏度、血浆浓度、红细胞比容和纤

维蛋白原浓度[13];当归挥发油能扩张外周及冠状血

管、降低血压及血管阻力[14];当归内酯具有改善局灶

性脑缺血的作用[15];当归、川芎挥发油中的共有成分藁本内酯具有抗动脉粥样硬化、改善微循环、舒张血管、抗心肌缺血的作用[16]。可见,川芎、当归二者配伍,共同发挥活血化瘀、养血和血的作用。在后续研究中,需要结合药效试验等确定挥发油提取量和阿魏酸提取量的指标权重,以便更好地优选生产和研究中的工艺。

本试验所得挥发油包合率偏低。综合分析,影响挥发油包合效果的因素除包合温度、包合时间、油与

比例外,还有冷却时间、冷却温度、无水乙醇冲洗是否彻底等,后续将进一步研究其他因素对挥发油包合率的影响。

川芎、当归混合挥发油是轻油重油混合油,整体偏重,测量时难以准确读数。本研究对挥发油提取器进行了改进,使提取器可以同时读取上层和下层挥发油体积,使试验准确度提高。改进之处为:①挥发油储蓄管全刻度,使轻油重油在上层或下层均可读取; ②蒸馏水回流管口移至中间位置,使上下层挥发油均有一定储蓄体积。提取时轻油会早于重油提出,滴速过大则将冷凝的油敲碎而随水流回,过小则会延长提取时间,故在提取时须严格控制回流滴速。参考文献:

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(收稿日期:2018-02-01)

(修回日期:2018-03-07;编辑:陈静) 开放科学(资源服务)标识码(OSID)内含全文PDF和增强文件

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