川芎揮發(fā)油提取工藝的研究進(jìn)展

葉麗華，張 瑋，張麗娟，朱全剛，劉繼勇，高 申＊

（1.第二軍醫(yī)大學(xué)長(zhǎng)海醫(yī)院藥學(xué)部，上海200433；2.解放軍第522醫(yī)院藥械科，洛陽(yáng)471003）

［本文編輯］蘭 芬

中藥川芎（LigusticumchuanxiongHort.）始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，為傘形科藁本屬植物，主產(chǎn)于四川省灌縣，重慶、云南、湖北、貴州、甘肅、陜西等地亦有栽培，臨床上主要用于治療心腦血管系統(tǒng)的疾病。揮發(fā)油是川芎的重要活性成分，研究表明，川芎揮發(fā)油可使微血管解痙，增加毛細(xì)血管開(kāi)放數(shù)目，加快血流速度，使聚集的紅細(xì)胞解聚，其中紅細(xì)胞解聚作用尤為顯著。川芎揮發(fā)油能夠通過(guò)抑制血栓素A2（TXA2）生成，抑制血小板活化，改善微循環(huán)，降低血管阻力，對(duì)缺血性腦血管疾病有顯著療效［1］。本文對(duì)川芎揮發(fā)油的提取工藝進(jìn)行綜述，以期為其制劑研發(fā)提供參考。

1 川芎揮發(fā)油的主要成分

川芎揮發(fā)油為川芎藥材的主要活性成分，吳琦等［2］以氣－質(zhì)聯(lián)用（GC－MS）法對(duì)國(guó)家中藥材 GAP基地“川芎GAP都江堰示范基地”種植的川芎，經(jīng)水蒸氣蒸餾所得揮發(fā)油的化學(xué)成分進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)相對(duì)含量較高的化合物為苯酞類化合物z－藁本內(nèi)酯、正丁烯基苯酞、4，5－二氫－3β－丁基苯酞、4，5－二氫－3α－丁基苯酞，以及4－松油醇、對(duì)－乙烯基愈瘡木酚、左旋－β－芹子烯、匙葉桉油烯醇等成分。另有報(bào)道指出，藁本內(nèi)酯含量可占揮發(fā)油總量的20%～60%，表明川芎揮發(fā)油的主要成分為藁本內(nèi)酯［3］。

2 川芎揮發(fā)油的提取工藝

2.1 水蒸氣蒸餾法（steam distillation） 水蒸氣蒸餾法是提取中草藥揮發(fā)油最常用的方法，該方法經(jīng)濟(jì)實(shí)用，操作簡(jiǎn)便、安全，對(duì)環(huán)境污染小。尤其是在大生產(chǎn)中，該方法可使揮發(fā)油的提取和藥材煎煮同時(shí)進(jìn)行，節(jié)約時(shí)間和能源，故應(yīng)用廣泛。巢鋒敬等［4］以川芎揮發(fā)油的提取轉(zhuǎn)移率為指標(biāo)，用正交試驗(yàn)法，考察藥材粒度、溶劑用量和提取時(shí)間對(duì)提取轉(zhuǎn)移率的影響。結(jié)果當(dāng)藥材粒度為過(guò)40目篩，用10倍量水，回流提取12h，川芎揮發(fā)油的提取轉(zhuǎn)移率最高，為0.011ml／g。黃娟等［5］以川芎揮發(fā)油的體積為指標(biāo)，用正交試驗(yàn)法，考察浸泡時(shí)間、加水量和提取時(shí)間對(duì)水蒸氣蒸餾法提取黃蒿消炎顆粒中川芎揮發(fā)油的影響。方差分析結(jié)果表明，提取時(shí)間對(duì)揮發(fā)油體積有顯著性影響（P＜0.05），而加水量與浸泡時(shí)間對(duì)揮發(fā)油體積無(wú)顯著性影響。提取物中還可能含有少量蒸餾過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性分解產(chǎn)物，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。若餾出液形成乳濁液，可采用鹽析法、冷凍法和離心分離法等使其分層，有助于提高產(chǎn)品的得率［6］。

2.2 溶劑萃取法 該法是采用相似相溶原理，用低沸點(diǎn)且能很好地溶解藥材中揮發(fā)油成分的有機(jī)溶劑，如石油醚、苯和乙醇等，連續(xù)回流或冷浸提取后，經(jīng)蒸餾或減壓蒸餾除去溶劑，即可得到粗制揮發(fā)油。文獻(xiàn)［7，8］報(bào)道，采用GC－MS法分析中性乙醇提取的川芎揮發(fā)油，結(jié)果發(fā)現(xiàn)揮發(fā)油的主要成分為內(nèi)酯類化合物。由于中性乙醇是極性有機(jī)溶劑，除內(nèi)酯類和萜烯類化合物外，還有占相對(duì)含量25%以上的脂肪酸和脂肪酸酯被提取，其中油酸是中性乙醇提取物中特有的。

2.3 提?。卜芯s耦合新工藝（water extraction coupling rectification，WER） 在水蒸氣蒸餾法工藝中只有1次氣－液傳質(zhì)和平衡過(guò)程，揮發(fā)油不能有效地從液相轉(zhuǎn)移到氣相，為了增加揮發(fā)油在氣相中的濃度，必須強(qiáng)化液－氣傳質(zhì)過(guò)程。精餾是一個(gè)多級(jí)氣－液平衡和傳質(zhì)的過(guò)程，精餾裝置的級(jí)數(shù)（理論板數(shù)）越高，富集到氣相中的揮發(fā)性成分濃度就越高，則揮發(fā)油的提取效率越高［9，10］。Zhang等［11］報(bào)道，與水蒸氣蒸餾法相比，WER法更適合于提取揮發(fā)油含量低的中草藥，可富集水溶性化合物。王曉影等［12］采用WER法提取川芎揮發(fā)油，并與水蒸氣蒸餾法提取的揮發(fā)油得率和有效成分進(jìn)行比較。在相同提取條件下，WER法提取川芎揮發(fā)油的得率為0.50%，是水蒸氣蒸餾法的2.5倍。對(duì)兩種方法提取得到的川芎揮發(fā)油采用GC－MS法分析，結(jié)果表明，共有峰有21個(gè)，分別占水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油總含量的98.94%與WER法提取揮發(fā)油總含量的98.80%，而且相同組分的含量差異不大。采用WER法提取川芎揮發(fā)油，可以顯著提高揮發(fā)油得率，又能夠保持水蒸氣蒸餾法所得揮發(fā)油的品質(zhì)。

2.4 超臨界流體萃取法（supercritical fluid extraction，SFE） 在超臨界狀態(tài)下，將超臨界CO2與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點(diǎn)高低和分子量大小不同的成分依次萃取出來(lái)［13］。李秋怡等［14］采用正交試驗(yàn)法優(yōu)選SFE法萃取川芎揮發(fā)油的最佳工藝為：萃取溫度50℃，萃取壓力35MPa，萃取時(shí)間2h，CO2流量為20L／min，得率約為5.52%。結(jié)果表明，萃取溫度和萃取壓力對(duì)揮發(fā)油提取率有極顯著性影響（P＜0.01），萃取時(shí)間對(duì)揮發(fā)油提取有顯著性影響（P＜0.05）。周本杰等［15］采用SFE法與分子蒸餾聯(lián)用技術(shù)提取川芎揮發(fā)油，采用GC－MS法分別測(cè)定SFE萃取物和聯(lián)用技術(shù)蒸餾物的化學(xué)成分，并對(duì)成分種類及其相對(duì)含量的變化進(jìn)行比較。結(jié)果表明，SFE法萃取的川芎揮發(fā)油中化合物的種類較聯(lián)用技術(shù)蒸餾物中化合物種類更少，但是其主要成分相對(duì)含量有明顯提高，表明SFE與分子蒸餾聯(lián)用技術(shù)對(duì)于揮發(fā)性成分的分離純化作用要明顯優(yōu)于單一的SFE法。

2.5 超聲強(qiáng)化超臨界CO2萃?。╱ltrasonically enhanced supercritical CO2extraction，USCE） 超聲作為一種有能量的機(jī)械振動(dòng)，起到攪拌作用，同時(shí)由于萃取物分層介質(zhì)聲抗阻的不同會(huì)產(chǎn)生駐波，引起分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而使媒質(zhì)升溫，溶質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)速度提高，產(chǎn)生熱效應(yīng)，增強(qiáng)溶出［16］。采用USCE法萃取川芎揮發(fā)油能利用超聲波的破壁功能，將某些藏于細(xì)胞壁內(nèi)的內(nèi)酯類物質(zhì)萃取完全。張偉等［17］采用 USCE法萃取川芎揮發(fā)油，利用HPLC法測(cè)定其中阿魏酸、川芎嗪和丹參酮ⅡA的含量，用GC－MS法分析和鑒定揮發(fā)油的化學(xué)成分，并與SFE法進(jìn)行對(duì)比。研究發(fā)現(xiàn)，USCE法和SFE法均能有效地萃取川芎揮發(fā)油，其得率分別為2.61%和2.02%。經(jīng) HPLC法測(cè)定，USCE法萃取的揮發(fā)油中阿魏酸、川芎嗪和丹參酮ⅡA的含量分別為18.62%、5.79%和0.98%，SFE法萃取的揮發(fā)油中上述3種成分含量分別為9.79%、2.49%和0.76%。GC－MS法測(cè)定結(jié)果顯示，USCE法萃取得到的揮發(fā)油有效成分在種類和含量上都高于SFE法，超聲波能有效強(qiáng)化超臨界CO2萃取效果。

3 不同方法提取川芎揮發(fā)油的比較分析

水蒸氣蒸餾法存在提取時(shí)間長(zhǎng)，溫度高，造成有效成分熱不穩(wěn)定，易氧化成分發(fā)生分解或焦化等問(wèn)題［18］。李艷輝 等［19］研究發(fā)現(xiàn)，SFE法與水蒸氣蒸餾法相比，川芎揮發(fā)油的得率大大提高，提取時(shí)間短，提取效率高，并且可以大量保存對(duì)熱不穩(wěn)定及易氧化的化學(xué)成分。但是SFE法提取的川芎揮發(fā)油中含有相當(dāng)一部分非揮發(fā)性物質(zhì)，后續(xù)分離工作復(fù)雜，因此這兩種方法的品質(zhì)優(yōu)劣還有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)以確證。目前報(bào)道的SFE法萃取川芎揮發(fā)油萃取壓力都＞35MPa，且提取溫度高于50℃，導(dǎo)致萃取得到的揮發(fā)油色澤較深，顏色發(fā)紅，明顯有別于水蒸氣蒸餾法所得的淺黃色揮發(fā)油。并且由于SFE法提取壓力高，操作時(shí)壓力不易控制，對(duì)設(shè)備的損耗較大［18］。

溶劑萃取法與水蒸氣蒸餾法和SFE法相比，萃取物中脂肪族化合物較多，但是化合物種類較后兩種方法的萃取物更少。在相同提取條件下，WER法提取的川芎揮發(fā)油得率約為水蒸氣蒸餾法的2.5倍。GC－MS法測(cè)定結(jié)果表明，水蒸氣蒸餾法萃取物比WER法萃取物多出7個(gè)峰，均為相對(duì)分子質(zhì)量小的烯類化合物，這7個(gè)峰的化合物只占揮發(fā)油總量的1.01%。WER法萃取物比水蒸氣蒸餾法萃取物多出3個(gè)峰，均為醇和酸類化合物，占揮發(fā)油總量的1.11%。藁本內(nèi)酯是川芎揮發(fā)油主要的有效成分之一，WER法萃取物中藳本內(nèi)酯的相對(duì)百分含量雖然比水蒸氣蒸餾法萃取物中的相對(duì)百分含量低（59.47%vs63.64%），但是實(shí)際揮發(fā)油得率是水蒸氣蒸餾法的2.5倍，所以揮發(fā)油中藳本內(nèi)酯的量還是有所增加。USCE法與SFE法相比，萃取物有效成分的種類和含量較高，提高了效率，并且能降低萃取壓力和溫度，縮短萃取時(shí)間，節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)綠色加工。

4 展 望

綜上所述，近年來(lái)對(duì)川芎揮發(fā)油的提取工藝研究有明顯進(jìn)步?？焖俑咝?、節(jié)約能源、簡(jiǎn)便易行的提取工藝對(duì)中藥現(xiàn)代化具有促進(jìn)作用。目前常用的提取方法工藝比較成熟，但是存在溶劑和能源消耗大，以及效率不高的問(wèn)題。合理應(yīng)用新技術(shù)可以有效改善提取效果，使川芎揮發(fā)油的制備向高效、節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展，提高川芎揮發(fā)油的制劑研究和工業(yè)化生產(chǎn)水平。

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