四味清口含片中揮發(fā)油的微波—超聲輔助協(xié)同提取工藝研究

[摘要] 目的 對(duì)微波-超聲輔助提取四味清口含片中廣陳皮、桂心、細(xì)辛揮發(fā)油的工藝條件及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。 方法 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用L9（34）正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)， 以揮發(fā)油提取率為指標(biāo)， 試驗(yàn)料液比、微波功率、浸泡時(shí)間、提取時(shí)間對(duì)提取率的影響。 結(jié)果 最佳提取工藝參數(shù)為：以環(huán)己烷為萃取劑， 固定超聲功率50 W，料液比為1∶8、浸泡時(shí)間60 min、微波功率500 W、提取時(shí)間5 min。在此條件下， 揮發(fā)油提取率為2.51%。 結(jié)論 采用微波-超聲輔助協(xié)同提取揮發(fā)油工藝簡(jiǎn)單可行，是提取揮發(fā)油的有效工藝之一。用于提取四味清口含片中廣陳皮、桂心、細(xì)辛揮發(fā)油， 結(jié)果滿意。

[關(guān)鍵詞] 四味清口含片；揮發(fā)油；微波-超聲輔助協(xié)同提取；正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)] R284.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B [文章編號(hào)] 1673-9701（2013）35-0027-04

四味清口含片處方源于《華佗神方》，由桂心、甘草、細(xì)辛、廣陳皮組成，該方具有理氣和胃，通降胃氣，芳香化濁除臭，防治口臭等功效[1]。其中廣陳皮、桂心、細(xì)辛含有揮發(fā)油。由于處方中有幾味中藥的口感不好，為方便患者服用，豐富臨床用藥劑型，本課題組研制了能在口腔內(nèi)緩緩溶化而發(fā)揮對(duì)口臭治療作用的口含片。

陳皮在廣東省又稱廣陳皮、新會(huì)陳皮。主要成分為橙皮苷、新橙皮苷、對(duì)羥福林、黃酮化合物、揮發(fā)油等。廣陳皮揮發(fā)油的主要成分為D-檸檬烯、β-月桂烯等萜烯烴類，對(duì)某些革蘭陽性菌、真菌有較好地抑制作用[2]?，F(xiàn)代藥理研究表明，陳皮具有抗疲勞，提高應(yīng)激能力，影響消化系統(tǒng)功能等作用。實(shí)驗(yàn)表明[3]，陳皮可促進(jìn)小鼠胃排空，對(duì)胃復(fù)安所致的胃排空加強(qiáng)作用及阿托品所致胃排空抑制作用無明顯影響；陳皮對(duì)阿托品所致的腸推進(jìn)有拮抗作用，但對(duì)去甲腎上腺素和異丙腎上腺素所致的腸推進(jìn)無明顯作用。陳皮水煎劑能顯著抑制家兔離體十二指腸梗阻的自發(fā)活動(dòng)，使收縮力降低，緊張性下降，且呈量效反應(yīng)關(guān)系[4]。因此，陳皮可通過調(diào)節(jié)胃腸道平滑肌功能，恢復(fù)胃腸道上部的正常運(yùn)動(dòng)，達(dá)到防治口臭的目的。

桂心為肉桂加工過程中剪下的邊條除去栓皮者，主要含揮發(fā)油桂皮醛等成分。具有明顯或較強(qiáng)的抗?jié)冏饔谩９鹌と┠芤种莆改c平滑肌痙攣而有解痙止痛功效；對(duì)減弱的胃腸功能有促進(jìn)胃腸蠕動(dòng)，排除腹中脹氣，從而有芳香健胃作用。其水提物和桂皮酸能促進(jìn)膽汁流量，具有明顯的利膽作用；其揮發(fā)油有較強(qiáng)的殺菌功效，對(duì)革蘭陽性菌的抑制作用較陰性菌為強(qiáng)[5]。甘草有抗炎活性，常用于慢性潰瘍和十二指腸潰瘍的治療；甘草中的黃酮具有消炎、解痙和抗酸等作用。細(xì)辛揮發(fā)油中主要成分為甲基丁香酚和黃樟醚，作用于病菌的細(xì)胞膜，引起內(nèi)容物外滲。其中黃樟醚對(duì)多種革蘭陽性菌、多種桿菌、多種真菌有一定的抑制作用[6]，但起主要抗菌作用的是甲基丁香酚[7]。

揮發(fā)油的提取方法有水蒸氣蒸餾法[8]、索氏提取法[9]、超臨界CO2流體提取法[10]，微波輔助提取法[11]、超聲輔助提取法[12]等。本文研究了四味清口含片中廣陳皮、桂心、細(xì)辛揮發(fā)油的微波-超聲輔助協(xié)同提取工藝，并探討了該工藝的最佳條件。

1 材料與方法

1.1 材料

廣陳皮、桂心、細(xì)辛藥材購自廣州致信中藥飲片有限公司，經(jīng)鑒定均符合《中藥藥典》2010 年版一部各藥材項(xiàng)下有關(guān)規(guī)定；把藥材粉碎后過50目篩，保存在干燥器皿內(nèi)。石油醚（60～90 ℃）、正己烷、乙酸乙酯、乙醚（上海國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）、環(huán)己烷（杭州雙林化工試劑廠），無水硫酸鈉（上海試四赫維化工有限公司）。實(shí)驗(yàn)用水為雙蒸水；所用試劑均為分析純。

1.2 儀器

CW-2000型超聲波-微波協(xié)同萃取儀（上海新拓分析儀器科技有限公司）；FZ102微型植物粉碎機(jī)（天津市泰斯特儀器有限公司）；RE-52AAA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海嘉鵬科技有限公司）；FA2104電子分析天平（上海天平儀器廠）。

1.3揮發(fā)油提取方法

廣陳皮、桂心、細(xì)辛粉末，按處方比例（質(zhì)量比1∶1∶1）混合后，精密稱取40.0 g置于超聲波-微波協(xié)同萃取儀中，加入溶劑320 mL，充分混勻，浸泡1 h；在超聲裝置開啟（固定功率50 W）、微波功率為400 W 時(shí)，提取4 min。冷卻至室溫，抽濾，除去雜質(zhì)。用無水硫酸鈉干燥過夜，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去有機(jī)溶劑，得揮發(fā)油，稱重。

2 結(jié)果

2.1提取溶劑的選擇

按照揮發(fā)油提取方法，分別用環(huán)己烷、石油醚、乙醚、乙酸乙酯、正己烷為萃取劑對(duì)藥材粉末進(jìn)行微波提取。在5種溶劑中，用環(huán)己烷提取的揮發(fā)油的出油率最高。在微波輻射中，當(dāng)提取的物料中含有不穩(wěn)定或揮發(fā)性成分時(shí)，應(yīng)選取對(duì)微波輻射高度透明的溶劑作為萃取介質(zhì)[13]，環(huán)己烷是一種介電常數(shù)較小的物質(zhì)，且其萃取出來的揮發(fā)油外觀呈淡黃氯色，雜質(zhì)較少。因此選擇環(huán)己烷作為萃取劑。見表1。

表1 提取溶劑與揮發(fā)油產(chǎn)率的關(guān)系

2.2 超聲裝置開啟與關(guān)閉對(duì)揮發(fā)油提取率的影響

稱取一定量的粉末，按照揮發(fā)油提取方法，得到超聲裝置開啟與超聲裝置關(guān)閉時(shí)揮發(fā)油的提取率。超聲裝置開啟時(shí)揮發(fā)油提取率為2.39%，比超聲裝置關(guān)閉的時(shí)候高0.37%。因?yàn)樵诔曁崛l件下，超聲波能產(chǎn)生高頻振蕩，強(qiáng)化傳質(zhì)，同時(shí)對(duì)植物的細(xì)胞壁有破碎作用，大大降低了傳質(zhì)阻力；另外超聲熱效應(yīng)更加快了活性成分的溶解速度，增大了溶解度，因此超聲開比超聲關(guān)更適合萃取，以下實(shí)驗(yàn)都設(shè)置為超聲裝置開（超聲固定功率為50 W，頻率40 KHz）。見表2。

表2 超聲裝置開啟與關(guān)閉對(duì)揮發(fā)油提取率的影響

2.3 提取工藝單因素實(shí)驗(yàn)

采用單因數(shù)變換法分別試驗(yàn)不同實(shí)驗(yàn)條件對(duì)揮發(fā)油提取率的影響。

2.3.1 浸泡時(shí)間 固定其他因素，改變?nèi)軇┙輹r(shí)間，試驗(yàn)對(duì)揮發(fā)油提取率的影響。見表3。隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，揮發(fā)油的提取率也逐漸增大，但是當(dāng)浸泡時(shí)間超過60 min之后，揮發(fā)油提取率下降，故浸泡時(shí)間以60 min為宜。提前用溶劑浸泡藥材，相當(dāng)于對(duì)藥材進(jìn)行了“預(yù)提取”。浸泡理論認(rèn)為 ，浸泡可使植物細(xì)胞間隙變大，組織細(xì)胞充分膨脹，加速細(xì)胞內(nèi)、外液動(dòng)態(tài)交換而有利于揮發(fā)油的提取[14]。

表3 浸泡時(shí)間對(duì)揮發(fā)油提取率的影響

2.3.2 料液比 改變料液比，試驗(yàn)對(duì)揮發(fā)油提取率的影響。由表4看出，到達(dá)1∶8時(shí)提取率達(dá)到最高。但是當(dāng)料液比超過1∶8 時(shí)，由于溶劑本身也會(huì)吸收一定的微波，使得進(jìn)入基體內(nèi)部的微波相對(duì)減少[15]，揮發(fā)油的提取率下降，而且溶劑量過大，成本升高。實(shí)驗(yàn)選擇料液比為1∶8。

2.3.3 提取時(shí)間 試驗(yàn)不同提取時(shí)間對(duì)揮發(fā)油提取率的影響。由表5可見，隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，揮發(fā)油提取率平穩(wěn)上升。在這個(gè)過程中，細(xì)胞內(nèi)高濃度溶液不斷向外擴(kuò)散，而細(xì)胞外的溶劑不斷進(jìn)入組織細(xì)胞內(nèi)，在前4 min由于微波作用，加速了這種擴(kuò)散，使揮發(fā)油提取率不斷上升，在4 min時(shí)提取率最高；在4 min后，提取率變化較小，并有緩慢降低趨勢(shì)，此時(shí)細(xì)胞內(nèi)外的濃度基本達(dá)到平衡，可以認(rèn)為提取完成。故選擇提取時(shí)間為4 min。

表5 提取時(shí)間對(duì)揮發(fā)油提取率的影響

2.3.4 微波功率 試驗(yàn)不同微波功率對(duì)揮發(fā)油提取率的影響。由表6可見，微波功率在400 W時(shí)提取率最高，后緩慢下降。微波功率過大會(huì)導(dǎo)致提取液暴沸，也有可能破壞揮發(fā)油的分子結(jié)構(gòu)，并導(dǎo)致提取率下降，選擇微波功率400 W。

表6 微波功率對(duì)揮發(fā)油提取率的影響

2.4 揮發(fā)油提取工藝參數(shù)的優(yōu)化

用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[L9（34）]對(duì)單因素結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，探索最優(yōu)條件。因素水平見表7，正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果見表8，方差分析結(jié)果見表9。由表8、表9可知，各影響因素大小為D>C>B>A，即微波功率>提取時(shí)間>料液比>浸泡時(shí)間。其中微波功率D對(duì)揮發(fā)油提取有顯著性意義（P<0.05）。由數(shù)據(jù)可以得出：正交分析最優(yōu)揮發(fā)油提取工藝應(yīng)為A2B2C3D3（即浸泡時(shí)間60 min、料液比1∶8、提取時(shí)間5 min、微波功率500 W）。

2.5 最佳條件下的提取工藝驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

按照揮發(fā)油的提取方法，對(duì)正交分析優(yōu)選出的揮發(fā)油的提取方法工藝條件A2B2C3D3進(jìn)行驗(yàn)證。稱取40 g粉末，精密稱定6份，按實(shí)驗(yàn)方法提取。結(jié)果表明揮發(fā)油的平均提取率為2.51 %，6次測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.8%；結(jié)果表明，6次平行實(shí)驗(yàn)揮發(fā)油提取率平均值高于正交實(shí)驗(yàn)中的揮發(fā)油提取率的最大值，RSD<2%。結(jié)果表明正交實(shí)驗(yàn)確定的四味清口含片中揮發(fā)油的提取工藝穩(wěn)定可行，具有重復(fù)性和可操作性。

2.6 微波-超聲輔助協(xié)同提取法與微波提取法及超聲波提取法比較

本實(shí)驗(yàn)對(duì)微波提取法及超聲波提取法進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，每種方法稱取40 g粉末，精密稱定6份。微波提取法：浸泡時(shí)間 60 min，液固比8∶1，提取功率500 W，提取5 min，平均提取率為2.03%。超聲波提取法：100 W超聲功率，浸泡時(shí)間 60 min，提取40 min，液固比8∶1，平均提取率為2.00%。以上各種萃取方法結(jié)果對(duì)比列于表10中。由表10可以看出，微波-超聲輔助提取法優(yōu)于微波輔助提取法和超聲波提取法。

表10 三種提取法揮發(fā)油提取率比較

3 結(jié)論

微波-超聲輔助協(xié)同提取技術(shù)將超聲波和微波兩種作用方式相結(jié)合，充分利用超聲波的振動(dòng)空化作用和微波的高能作用，克服了常規(guī)超聲波和微波萃取的不足，實(shí)現(xiàn)了在低溫常壓條件下，對(duì)中藥材有效成分的快速、高效提取，且不破壞所萃取有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)[16]。

探討了揮發(fā)油的超聲-微波協(xié)同輔助提取最佳工藝條件，正交分析得到揮發(fā)油提取的最優(yōu)工藝應(yīng)為A2B2C3D3 （即浸泡時(shí)間60 min、料液比1∶8、提取時(shí)間5 min、微波功率500 W）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超聲-微波輔助協(xié)同提取與微波輔助提取及超聲波提取法比較， 超聲-微波輔助協(xié)同提取法提取率最高。

本法操作簡(jiǎn)便， 結(jié)果可靠， 重現(xiàn)性好， 穩(wěn)定性好， 可廣泛用于各種中草藥中揮發(fā)油的提取。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 揚(yáng)金生，趙美麗校注. 華佗神方[M]. 北京：中醫(yī)古籍出版社，2002：119.

[2] 高蓓. 廣陳皮黃酮類化合物和揮發(fā)油成分及其活性研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，2011.

[3] 李偉，鄭天珍，瞿頌義，等. 陳皮對(duì)小鼠胃排空及腸推進(jìn)的影響[J]. 中藥藥理與臨床，2002，18（2）：22-23.

[4] 官福蘭，王汝俊，王建華，等. 陳皮及橙皮苷對(duì)離體腸管運(yùn)動(dòng)的影響[J]. 時(shí)珍國醫(yī)國藥，2002，13（2）：65-67.

[5] 江蘇中醫(yī)學(xué)院. 中藥大辭典上冊(cè)[M]. 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1985：891.

[6] 江蘇中醫(yī)學(xué)院. 中藥大辭典上冊(cè)[M]. 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1985：1479.

[7] DAN Yang，LIU Haiyan，GAO Weiwei，et al. Activities of essential oils from Asarum heterotropoides var. mandshuricum against five phytopathogens[J]. Crop Protection，2010，29（3）：295-299.

[8] 徐植靈，潘炯光，王光輝，等. 中國細(xì)辛屬植物揮發(fā)油的氣相色譜-質(zhì)譜分析Ⅰ[J]. 中藥通報(bào)，1984，9（1）： 27-29.

[9] 張峰，付紹平，徐青，等. 細(xì)辛GC指紋圖譜的初步研究[J]. 中國中藥雜志，2004，29（5）：411-413.

[10] 楊厚玲，邱琴，陳婷婷，等. 不同方法提取的北細(xì)辛揮發(fā)油的氣質(zhì)聯(lián)用成分分析[J]. 中國藥學(xué)雜志，2007，42 （13）：1031-1033.

[11] 曾虹燕，金永鐘，包羅濤，等. 不同方法提取的遼細(xì)辛揮發(fā)油指紋圖譜分析[J]. 測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào)，2004，18（3）：232-236.

[12] Vilkhu K，Mawson R.，Simons L.，et al. Applications and opportunities for ultrasound assisted extraction in the food industry：a review[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies，2008，9（2）：161-169.

[13] 劉作梅，蔣道松，胡松梅，等. 微波萃取白背葉種子果皮精油的研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，（2）：116-117.

[14] 劉繼鑫，王克霞，李朝品. 水蒸氣蒸餾法提取中藥揮發(fā)油存在的問題及解決方法[J]. 時(shí)珍國醫(yī)國藥，2008，19（1）：97-98.

[15] 趙華，張金生，李麗華，等. 微波輔助萃取洋蔥精油的研究[J]. 香料香精化妝品，2005，（3）：1-4.

[16] 汪河濱，白紅進(jìn)，王金磊. 超聲-微波協(xié)同萃取法提取黑果枸杞多糖的研究[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，16（1）：157-158.

（收稿日期：2013-10-18）