白芷揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物的制備及穩(wěn)定性研究

秦梅頌，周國梁，鄒玉強（安徽科技學院食品藥品學院，安徽鳳陽233100）

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白芷揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物的制備及穩(wěn)定性研究

秦梅頌，周國梁，鄒玉強
（安徽科技學院食品藥品學院，安徽鳳陽233100）

摘要目的：優(yōu)選白芷揮發(fā)油的β-環(huán)糊精包合工藝條件，并對其穩(wěn)定性進行考察。方法：采用飽和水溶液法制備包合物，采用正交設計法，以揮發(fā)油包合率、包合物收率（綜合評分）為評價指標，考察包合溫度、包合時間、揮發(fā)油與β-環(huán)糊精的比例3個因素對包合物質(zhì)量的影響，進行包合物的制備工藝條件優(yōu)選，并對包合物進行穩(wěn)定性研究。結(jié)果：最優(yōu)包合工藝條件為包合溫度60℃，包合反應時間2.5 h，揮發(fā)油與β-環(huán)糊精比率為1∶8（mL/g）。結(jié)論：包合物制備工藝合理可行，提高了白芷揮發(fā)油的穩(wěn)定性，可為白芷揮發(fā)油的應用提供參考。

關(guān)鍵詞白芷揮發(fā)油；β-環(huán)糊精；包合物；制備工藝；穩(wěn)定性

白芷為傘形科植物白芷Angelica dahurica （Fisch.）Benth.et Hook.或杭白芷Angelica dahurica （Fisch.）Benth.et Hook.的干燥根，性溫、味辛，具有解表散寒、祛風止痛、宣通鼻竅、燥濕止帶、消腫排膿等作用［1］。根據(jù)相關(guān)文獻，白芷的水提物、醇提物、醚提物均具有一定的抗炎鎮(zhèn)痛作用［2］。白芷中主要有效成分有白芷揮發(fā)油、白芷香豆素等，研究證明白芷揮發(fā)油和白芷香豆素具有一定的解熱鎮(zhèn)痛、抗炎作用［3-5］。但白芷揮發(fā)油在制劑的制備過程中容易揮發(fā)、氧化，使藥效降低。為了解決以上問題，提高白芷揮發(fā)油的利用率，增加白芷揮發(fā)油的穩(wěn)定性，現(xiàn)采用正交設計試驗，以揮發(fā)油包合率和收率為評價指標，優(yōu)選白芷揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物的最佳制備工藝，并考察了高溫、高濕、強光對包合物穩(wěn)定性的影響，為白芷揮發(fā)油制劑生產(chǎn)提供相應的理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1儀器與試藥

白芷購自亳州藥材市場，經(jīng)安徽科技學院藥學系劉漢珍副教授鑒定為傘形科植物白芷的干燥根；β-環(huán)糊精（國藥集團上?；瘜W試劑有限公司），其他試劑均為分析純。

電子調(diào)溫電熱套、HJ-4A多頭控溫磁力攪拌器（江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司）；FA21048電子天平（上海市精密科學儀器總廠）；SB-5200YDTD超聲波清洗機（寧波新芝生物科技股份有限公司）；環(huán)水式多用真空泵（鞏義市予華儀器有限公司）；真空干燥箱DHG-9140A型（上海三發(fā)科學儀器有限公司）；SY2000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）；OLYMPUS BX53顯微鏡（日本奧林巴斯）；WD-B藥物穩(wěn)定性檢查儀（天津藥典標準儀器廠）。

1.2實驗方法

1.2.1白芷揮發(fā)油的提取稱取適量的白芷藥材（過20目篩），加入10倍量的水浸泡藥材1 h。用水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油，直至沒有油產(chǎn)生，得棕色具芳香味的油狀物，用無水硫酸鈉脫水即得，備用。

1.2.2包合物的制備稱取一定量β-環(huán)糊精，置具塞錐形瓶中，配成飽和水溶液，于磁力攪拌器上恒溫攪拌，緩慢加入白芷揮發(fā)油乙醇溶液，在恒溫條件下攪拌一定時間，冷卻至室溫，然后放入冰箱中冷藏24 h，使包合物析出，抽濾，用石油醚（30℃～60℃）洗滌未包合的白芷揮發(fā)油，真空干燥得包合物。

1.2.3空白回收率試驗取揮發(fā)油1 mL和β-環(huán)糊精8g置圓底燒瓶中，加蒸餾水150 mL，用揮發(fā)油提取器提取揮發(fā)油至不再增加為止，計算揮發(fā)油空白回收率平均為93%（n=3）。

1.2.4包合物質(zhì)量評價指標采用綜合評分法，計算包合物收率和揮發(fā)油包合率來衡量包合物制備工藝。根據(jù)以下公式計算：

s=（0.7y+0.3z）×100，其中s為綜合評分，y為揮發(fā)油包合率，z為包合物收率。

1.2.5包合物工藝條件篩選根據(jù)單因素試驗，分別研究包合溫度、包合時間及油與β-環(huán)糊精的包合比例對包合物制備工藝的影響。并在單因素試驗基礎(chǔ)上，選擇L9（34）表進行正交試驗，優(yōu)化包合物制備工藝。因素水平表見表1。

表1　正交試驗各因素水平

1.2.6包合物制備工藝驗證實驗根據(jù)正交設計結(jié)果，按優(yōu)選的工藝進行白芷揮發(fā)油包合物的制備，對其制備工藝進行驗證。

1.2.7白芷揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物的表征實驗包合物形成的顯微鑒定［6］：取含揮發(fā)油的包合物與不加揮發(fā)油的空白包合物各少量，用水裝片后，置顯微鏡下觀察，判斷包合物是否形成。

包合物的薄層色譜法分析［7-9］：量取白芷揮發(fā)油適量，用乙醇稀釋至刻度，制得每1 mL含揮發(fā)油10 μL的溶液，得樣品溶液1。取包合物1g，用石油醚洗滌（30～60℃）3次，每次30 mL，合并濾液，50℃揮干石油醚，殘渣加乙醇回流提取1 h，放冷，濾過，濾液用乙醇定容至100 mL，得樣品溶液2。另取包合物1g，用石油醚（30℃～60℃）洗滌3次，每次30 mL，合并濾液，50℃水浴揮干，殘渣加入乙醇溶解并定容至100 mL，得樣品溶液3。將上述3種溶液分別點在硅膠G薄層板上，以石油醚-氯仿-乙酸乙酯（10∶0.5∶1.5）為展開劑展開，取出，晾干，噴以2%香草醛濃硫酸溶液，在105℃加熱至斑點清晰。

1.2.8白芷揮發(fā)油包合物的穩(wěn)定性試驗［10-11］高溫試驗：分別取白芷揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物和揮發(fā)油與β-環(huán)糊精的物理混合物各3份，每份12g，密封于稱量瓶中，在60℃條件下放置10 d，于第0天、第5天和第10天取樣，測定揮發(fā)油含量。高濕度試驗：分別取白芷揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物和揮發(fā)油與β-環(huán)糊精的物理混合物各3份，每份12g，密封于稱量瓶中，在25℃于相對濕度92.5%（硝酸鉀飽和溶液）條件下放置10 d，于第0天、第5天和第10天取樣，測定揮發(fā)油含量。強光照射試驗：分別取白芷揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物和揮發(fā)油與β-環(huán)糊精的物理混合物各3份，每份12g，密封于稱量瓶中，于照度4 500 Lux的條件下放置10 d，于第0天、第5天和第10天取樣，測定揮發(fā)油含量。

2結(jié)　果

2.1單因素試驗結(jié)果

2.1.1包合溫度對包合物制備效果的影響控制包合時間、油：β-環(huán)糊精比例及其他條件不變，設定包合溫度分別在30℃、40℃、50℃、60℃、70℃進行包合物制備。測得并計算各組白芷揮發(fā)油包合率，包合物收率及綜合評分。其影響趨勢如圖1。

圖1　包合溫度對包合物制備效果的影響

由圖1可以看出，在60℃之前包合物綜合評分隨溫度升高，60℃之后綜合評分開始下降，可能是隨著溫度升高，揮發(fā)油損失增加所致；而溫度較低時β-環(huán)糊精溶解度較低，包合效果亦比較差。因此綜合考慮評價指標，選取包合溫度40℃、50℃、60℃進行正交設計試驗，確定最優(yōu)的包合溫度。

2.1.2包合時間對包合物制備效果的影響控制包合溫度、油：β-環(huán)糊精比例及其他條件不變，設定包合時間為1.0 h、1.5 h、2.0 h、2.5 h、3.0 h，進行包合物的制備，測得并計算白芷揮發(fā)油包合率、包合物收率及綜合評分。其影響趨勢如圖2。

圖2　包合時間對包合物制備效果的影響

由圖2可以看出，包合時間在2.5 h之前，其包合物綜合評分逐漸升高，隨之開始下降，表明隨著時間的延長，揮發(fā)油包合率和收率降低。因此綜合考慮評價指標，選取包合時間為1.5 h、2.0 h、2.5 h進行正交設計試驗，確定最優(yōu)的包合時間。

2.1.3白芷揮發(fā)油和β-環(huán)糊精比例對包合物制備效果的影響控制包合溫度、包合時間及其他因素不變，設定白芷揮發(fā)油與β-環(huán)糊精的比例（mL/g）分別為1∶4、1∶6、1∶8、1∶10、1∶12。測得并計算白芷揮發(fā)油包合率、包合物收率及綜合評分，其影響趨勢如圖3。

圖3　油：β-環(huán)糊精比例對包合物制備效果的影響

由圖3可以看出，白芷揮發(fā)油與β-環(huán)糊精的比例對包合的效果影響趨勢變化是二者的比例在1∶8時，包合物的綜合評分最高，即1∶8包合效果較好。其原因可能是隨著β-環(huán)糊精量的增加，包合率和包合物收率在增加，但增加到一定值時β-環(huán)糊精并未完全參與包合，使包合率和收率下降所致。所以選取1∶6、1∶8、1∶10進行正交設計試驗，確定最佳包合比例。

2.2正交實驗設計及結(jié)果

3個因素對綜合評分影響效果順序為A＞B＞C。結(jié)果見表2。

表2　正交實驗結(jié)果

2.3方差分析

因素A和B對實驗結(jié)果有顯著影響，其中A的影響較B更顯著，C對實驗結(jié)果影響不顯著。結(jié)合生產(chǎn)實際，確定最優(yōu)包合工藝為A3B3C2，即包合溫度60℃，包合時間2.5 h，揮發(fā)油和β-環(huán)糊精的比例為1∶8（mL/g）。結(jié)果見表3。

表3　包合物綜合評分方差分析表

2.4驗證實驗

對優(yōu)選的最優(yōu)工藝A3B3C2進行驗證實驗，重復3次，計算揮發(fā)油包合率和包合物收率。測得揮發(fā)油包合率平均值為80.2%，包合物平均收率為86.5%，綜合評分為82.1分。與正交設計表中其他數(shù)據(jù)比對，本實驗所選出來的工藝條件穩(wěn)定，具有可重復性和可行性。

2.5包合物的鑒別

2.5.1包合物形成的顯微鑒定分別將白芷揮發(fā)油包合物和空白包合物水裝片置顯微鏡下觀察，結(jié)果見圖4和圖5。含揮發(fā)油的包合物有的呈現(xiàn)為不規(guī)則的粉末狀、有的呈現(xiàn)內(nèi)含黑色物質(zhì)的不透明的塊狀物，空白包合物則為規(guī)則的半透明板狀結(jié)晶。表明揮發(fā)油嵌入了β-環(huán)糊精空穴結(jié)構(gòu)中，使其晶格排列發(fā)生了變化。

圖4　白芷揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物

圖5　空白包合物

1.白芷揮發(fā)油；2.包合物中提取的揮發(fā)油；3.白芷揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物圖6　白芷揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物薄層鑒別

2.5.2包合物的薄層色譜法分析分別將按1.2.7項下制備的樣品溶液1、2、3點在薄層板上，展開，顯色觀察，結(jié)果見圖6。結(jié)果顯示樣品溶液1和樣品溶液2顯示相同斑點，樣品溶液3無斑點，表明揮發(fā)油已嵌入β-環(huán)糊精空穴結(jié)構(gòu)中形成包合物。

2.6穩(wěn)定性實驗

2.6.1高溫實驗在60℃條件下放置10 d，白芷揮發(fā)油包合物在第5天和第10天含油量與第0天含油量比較分別為84.1%和80.2%，揮發(fā)油含量呈現(xiàn)下降趨勢，但下降緩慢。物理混合物在第5天和第10天與第0天揮發(fā)油含量比較分別為28.7%和13.2%，揮發(fā)油含量下降明顯，結(jié)果表明制成包合物后可以提高白芷揮發(fā)油的熱穩(wěn)定性。

2.6.2高濕實驗在25℃于相對濕度92.5%（硝酸鉀飽和溶液）條件下放置10 d，白芷揮發(fā)油包合物在第5天和第10天含油量與第0天含油量比較分別為92.1%和89.5%，揮發(fā)油含量下降不明顯。物理混合物在第5天和第10天與第0天揮發(fā)油含量比較分別為54.7%和36.2%，揮發(fā)油含量下降較明顯，結(jié)果表明制成包合物后可以提高白芷揮發(fā)油的濕穩(wěn)定性。

2.6.3強光照射試驗在照度4 500 Lux條件下，白芷揮發(fā)油包合物在第5天和第10天含油量與第0天含油量比較分別為87.1%和82.0%，揮發(fā)油含量呈現(xiàn)緩慢下降趨勢，物理混合物在第5天和第10天與第0天揮發(fā)油含量比較分別為63.6%和41.9%，含量下降明顯。結(jié)果表明制成包合物后可以提高白芷揮發(fā)油的光穩(wěn)定性。

3討　論

本實驗采用飽和水溶液法制備包合物，優(yōu)選的包合物制備工藝為包合溫度60℃，包合時間2.5 h，油和β-環(huán)糊精比例為1∶8（mL/g），且通過驗證實驗表明該工藝合理可行。在進行權(quán)重計算時，為了減小誤差，對計算結(jié)果進行校正，所以進行了空白回收率實驗。在β-環(huán)糊精飽和水溶液配制時，注意根據(jù)實驗溫度和β-環(huán)糊精溶解度計算加水量配制飽和溶液。包合物經(jīng)顯微鏡成像分析和薄層分析，顯示揮發(fā)油包合物已形成，所得包合物外觀呈現(xiàn)白色粉末狀。本實驗還考察了高溫、高濕、強光照射對白芷揮發(fā)油包合物穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明白芷揮發(fā)油制成包合物后不僅可以使其液體物態(tài)固體化，還可以提高揮發(fā)油的熱穩(wěn)定性、濕穩(wěn)定性和抗光照能力。該包合物可以制成其他合適的劑型，擴大了白芷的使用范圍，可為新劑型研究提供參考。

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（編輯：梁葆朱）

Preparation of inclusion compound of β-cyclodextrin of Angelica volatile oil and its stability

Qin Meisong，Zhouguoliang，Zou Yuqiang
（College of Food and Drug，Anhui Science and Technology University，F(xiàn)engyang Anhui 233100）

AbstractObjective：To optimize inclusion process of β-cyclodextrin of Angelica volatile oil and investigate the stability of inclusion compound. Methods：Inclusion compound was prepared by saturated water solution method. Orthogonal design was adopted and inclusion rate and recovery rate of inclusion compound were taken as index. Inclusion temperature，inclusion time and the ratio of volatile oil and β-cyclodextrin were selected as variable factors. Results：The optimum inclusion process was as follows：inclusion temperature was 60℃，inclusion reaction time was 2.5 h and the ratio of volatile oil and β-cyclodextrin was 1∶8（mL/g）. Conclusion：Inclusion process is reasonable and feasible，and improve the stability of Angelica volatile oil，and provide a reference for the application of Angelica volatile oil.

Key wordsAngelica volatile oil；β-cyclodextrin；inclusion compound；preparation process；stability

中圖分類號：R284

文獻標識碼：A

文章編號：1671-0258（2016）02-0031-04

［作者簡介］秦梅頌，講師，碩士，E-mail：qmsxq@126.com