原花青素羥丙基-β-環(huán)糊精包合物制備工藝的研究①

李守君，劉　麗，方　丹，王東艷，張玲，彭玉生

(佳木斯大學(xué)藥學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007)

?

原花青素羥丙基-β-環(huán)糊精包合物制備工藝的研究①

李守君，劉麗，方丹，王東艷，張玲，彭玉生

(佳木斯大學(xué)藥學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007)

摘要：目的：優(yōu)化原花青素羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的最佳制備工藝。方法：以包合率為指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)方法，對(duì)包合物的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果：確定最佳制備工藝投料質(zhì)量比(原花青素和羥丙基-β-環(huán)糊精的質(zhì)量比1:4)、羥丙基-β-環(huán)糊精質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%、包合溫度20℃、包合時(shí)間2.5h。結(jié)論：用溶液攪拌法對(duì)原花青素進(jìn)行包合方法可行，包合率為24.5%。

關(guān)鍵詞：原花青素；羥丙基-β-環(huán)糊精；包合物；制備工藝

原花青素(proanthocyanidin, PC)是一類多酚類化合物的總稱，是由兒茶素，表兒茶素及表兒茶素沒食子酸酯通過C4～C6或者C4～C8連接而成的具有不同聚合度的混合物[1]。原花青素具有抗氧化的作用和清除自由基的功能，研究表明，原花青素在體內(nèi)抗氧化能力是維生素E的50倍、維生素C的20倍；還能預(yù)防心血管疾病，改善視覺功能、預(yù)防老年性癡呆、抗炎、抗過敏、抗輻射、抗突變、抗抑郁、皮膚美容和保健等諸多功能[2,3]。但由于PC含有多個(gè)酚羥基，酚羥基性質(zhì)較為活潑，對(duì)空氣、陽光、高溫、高濕等外界環(huán)境十分敏感，容易被氧化和破壞，從而導(dǎo)致其穩(wěn)定性較差，限制了對(duì)它的充分利用。為了增加PC的穩(wěn)定性，能使其得到廣泛應(yīng)用，所以提高PC穩(wěn)定性的至為關(guān)鍵[4]。

羥丙基-β-環(huán)糊精(hydroxypropyl-bera-cyclodextrin,HP-β-CD)是β-環(huán)糊精的一種羥烷基衍生物。對(duì)許多化合物具有優(yōu)良的包合作用，可以提高被包合物質(zhì)的穩(wěn)定性，增加難溶性藥物的溶解性、降低藥物毒副作用以及提高藥物的生物利用度[5]。HP-β-CD作為一種藥物的輔料，在藥劑學(xué)方面已經(jīng)有了廣泛的使用[6]。但國(guó)內(nèi)外有關(guān)原花青素HP-β-CD包合物研究的文獻(xiàn)較少。本研究為原花青素包合物的制備工藝及開發(fā)利用提供一些理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

BP211D電子天平(德國(guó)Sartorius公司)；CL-2A磁力加熱攪拌器(鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司)；KQ-500DE型數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；765型紫外可見分光光度計(jì)(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司)；101-1型恒溫干燥箱(江蘇金壇市大地自動(dòng)化儀器廠)；304317型冷凍干燥機(jī)(美國(guó)Virtis公司)；DL-5-B型離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)香草醛、鹽酸、甲醇均為化學(xué)純；水均為二次蒸餾水；原花青素(吉林大森林生物化工有限公司)；羥丙基-β-環(huán)糊精(山東濱州智源生物科技有限公司)。

1.2方法1.2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

采用香草醛-鹽酸法[7]。精密稱取兒茶素標(biāo)準(zhǔn)品0.1g，置100mL容量瓶中，加蒸餾水定容至刻度，搖勻即得1.0mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別精密吸取1.0mg/mL的兒茶素標(biāo)準(zhǔn)溶液2.5、3.75、5.0、6.25、7.5、8.75mL于25.0mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，配制成相應(yīng)濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，再分別吸取1mL不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液于10mL試管(外包鋁箔)中，加入4%香草醛甲醇溶液6mL和濃鹽酸3mL，搖勻，室溫下放置20min，用空白作對(duì)照，在500nm處測(cè)定吸光度。以吸光度值為縱坐標(biāo)、濃度為橫坐標(biāo)作圖獲得標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到回歸方程y=2.024x+0.0909(R2=0.9996)。

圖1　兒茶素標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.2.2包合率的計(jì)算

精密稱取適量的包合物，加入適量的蒸餾水將其溶解，高速離心后，取適量上清液測(cè)定其吸光度。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線得出包合物中原花青素的含量，然后計(jì)算包合率=包合物中原花青素的質(zhì)量/投入的原花青素質(zhì)量×100%。

1.2.3包合方法的選擇

按投料質(zhì)量比1:4精密稱量原花青素和HP-β-CD各3份，分別用溶液攪拌法、研磨法、超聲法制備包合物，然后測(cè)定包合物中原花青素的含量，計(jì)算包合率。

1.2.4單因素試驗(yàn)1.2.4.1投料比對(duì)包合效果的影響

分別選取質(zhì)量比為1:1，1:2，1:4，1:6，1:8的原花青素與HP-β-CD，將HP-β-CD配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的溶液，包合溫度為30℃，在包合時(shí)間為2.5 h下溶液攪拌法制備包合物。

1.2.4.2HP-β-CD質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)包合效果的影響

分別選取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，20%，25%，30%，35%HP-β-CD的溶液，原花青素與HP-β-CD的質(zhì)量比為1:4，在包合溫度30℃、包合時(shí)間為2.5 h 的條件下，溶液攪拌法制備包合物。

1.2.4.3包合溫度對(duì)包合效果的影響

設(shè)置包合溫度為20℃，30℃，40℃，50℃，60℃，在原花青素與HP-β-CD的質(zhì)量比為 1:4，質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的HP-β-CD溶液、包合時(shí)間為2.5h的條件下進(jìn)行溶液攪拌法制備包合物。

1.2.4.4包合時(shí)間對(duì)包合效果的影響

在原花青素與HP-β-CD 的質(zhì)量比為 1:4，質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的HP-β-CD溶液、包合溫度為30℃的條件下，分別攪拌0.5，1，1.5，2，2.5h制備包合物。

1.2.5正交試驗(yàn)

根據(jù)對(duì)包合條件試驗(yàn)結(jié)果分析，選取原花青素與HP-β-CD的質(zhì)量比(A)、HP-β-CD質(zhì)量分?jǐn)?shù)(B)、包合溫度(C)對(duì)包合效果影響較大，因此以包合物的包合率為指標(biāo)，對(duì)三個(gè)因素進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。然后利用正交設(shè)計(jì)助手V3.1軟件進(jìn)行輔助處理數(shù)據(jù)并分析。

2結(jié)果

2.1確定制備包合物的方法

由表1可知，在三種包合制備方法中，溶液攪拌法制備包合物的包合率最高，因此選擇溶液攪拌法為原花青素羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的制備方法。

表1　各包合方法的包合率

2.2單因素試驗(yàn)的結(jié)果分析2.2.1投料質(zhì)量比對(duì)包合效果的影響

由圖2可知，當(dāng)投料質(zhì)量比在1:1～1:4，包合物的包合率隨原花青素與HP-β-CD的質(zhì)量比增加而變大，但投料質(zhì)量比大于1:4時(shí)，可能因?yàn)镠P-β-CD過多以及原花青素與HP-β-CD的分布不均，導(dǎo)致包合率下降從而影響包合效果。因此，選取投料質(zhì)量比為1:2，1:4，1:6作為正交試驗(yàn)的3個(gè)因素水平。

圖2　投料比對(duì)包合效果的影響

2.2.2HP-β-CD質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)包合效果的影響

由圖3可知，HP-β-CD質(zhì)量分?jǐn)?shù)在15%～25%，包合物的包合率隨著HP-β-CD質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大而上升，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%時(shí)，包合率最大，而后下降。前期增大，主要是HP-β-CD疏水性空腔結(jié)構(gòu)為原花青素提供了充足的環(huán)境空間，使得原花青素更易于進(jìn)入HP-β-CD空腔里面；當(dāng)達(dá)到25%時(shí)，對(duì)于定量的原花青素來說，包合已經(jīng)趨于平衡。因此，選取20%，25%，30%的HP-β-CD質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為正交試驗(yàn)的3個(gè)因素水平。

圖3　HP-β-CD質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)包合效果的影響

2.2.3包合溫度對(duì)包合效果的影響

由圖4可知，包合溫度為30℃時(shí)，包合率最大，包合效果好。溫度低，影響原花青素的溶解，使包合率下降。但高于40℃時(shí)，可能了破壞原花青素和HP-β-CD的結(jié)構(gòu)，包合率下降從而影響包合效果。因此，選取包合溫度20℃，30℃，40℃作為正交試驗(yàn)的3個(gè)因素水平。

圖4　包合溫度對(duì)包合效果的影響

2.2.4包合時(shí)間對(duì)包合效果的影響

由圖 5 可知，在包合時(shí)間0.5～2.5h，包合物的包合率會(huì)隨著包合時(shí)間的延長(zhǎng)而變大，而后趨于平緩。說明包合時(shí)間對(duì)包合效果的影響較小，為了提高試驗(yàn)效率。因此，包合時(shí)間不作為正交試驗(yàn)的考察因素。

圖5　包合時(shí)間對(duì)包合效果的影響

2.3正交試驗(yàn)優(yōu)化制備工藝

對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析，建立正交因素水平表，見表2。然后，通過正交試驗(yàn)，建立正交試驗(yàn)表及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行方差分析，分別見表3和表4。

表3　L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，最佳包合工藝組合為A1B3C2，各因素對(duì)包合效果影響的主次關(guān)系為B>A>C，即HP-β-CD質(zhì)量分?jǐn)?shù)>包合溫度>投料質(zhì)量比。由表4可知，表明因素B對(duì)包合效果的影響是顯著，對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果影響最大，因素A對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果影響不顯著，因素C對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果影響最小。因此，通過正交試驗(yàn)得到溶液攪拌法制備包合物的最佳工藝條件為：原花青素與 HP-β-CD 的質(zhì)量比為1:4，HP-β-CD質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，包合溫度為20℃。按此工藝條件進(jìn)行驗(yàn)證，得到包合率為24.52% 。

表4　方差分析

3討論

采用不同制備方法，確定溶液攪拌法較適用原花青素-HP-β-CD包合物的制備。通過對(duì)包合條件的考察，從而得知HP-β-CD質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)包合物制備的影響較大，利用正交試驗(yàn)優(yōu)化得到了最佳制備工藝。制備的包合物將提高原花青素的穩(wěn)定性，為其以后的研究提供了有利的試驗(yàn)依據(jù)，也從而說明羥丙基-β-環(huán)糊精作為包合材料得到了更廣泛的應(yīng)用，下一步計(jì)劃對(duì)包合物進(jìn)行質(zhì)量研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]張華,曾橋.原花青素功能及應(yīng)用進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(9):5349-5350

[2]陳榮華,谷燕.原花青素的研究慨況[J].輕工科技,2013,176(7):7-8

[3]張星和.原花青素的應(yīng)用前景[J].河南科技,2014,3:80

[4]王亞靜,張蜀,鄧紅,等.增加原花青素穩(wěn)定性的制劑學(xué)方法研究進(jìn)展[J].廣東藥學(xué)院學(xué)報(bào)， 2014,30(2):245-248

[5]陳海瓊,宋民憲,黃珍. 羥丙基-β-環(huán)糊精的研究概況[J].時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2006, 17(11):2303

[6]宋玉英,于玲,李彥艷,等. 羥丙基-β-環(huán)糊精在藥劑學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展[J].醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2010,29(10):1314-1317

[7]王俠.葡萄籽中化學(xué)成分的提取分離及結(jié)構(gòu)鑒定[D].2008

[8]李曉靜,趙國(guó)欣. 原花青素的分析方法概述[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011, 39(1):125-126

[9]邵偉,謝清春,王春香,等.槲皮素-羥丙基-B-環(huán)糊精包合物的研究[J].中藥材,2002,25(2):121-123

基金項(xiàng)目：①佳木斯大學(xué)研究生科技創(chuàng)新項(xiàng)目，編號(hào)：LM2015_097。

作者簡(jiǎn)介：李守君(1962～)男,黑龍江綏化人，碩士，教授，碩士研究生導(dǎo)師，從事藥物控釋緩釋及靶向研究。 通訊作者：劉麗 (1989～)女， 黑龍江雙鴨山人，在讀碩士研究生。E-mail：liu9li@163.com。

中圖分類號(hào)：R284

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0104(2016)04-0019-03

(收稿日期：2015-12-18)

The study on the preparation process of inclusion compound of procyanidins and hydroxypropyl-bera-cyclodextrin

LIShou-jun,LIULi,FANGDan,WANGDong-yan,ZHANGLing,PENGYu-sheng

(College of Pharmcy in Jiamusi University, Jiamusi 154007,China)

Abstract:Objective: To optimize the inclusion compound of best preparation process from procyanidins and hydroxypropyl-bera-cyclodextrin. Methods: The inclusion rate was taken as the index. The orthogonal experiment method was adopted. And the preparation process of inclusion compound was optimized. Results: The reactant ratio of the best preparation technology was determined (procyanidins and hydroxypropyl-bera-cyclodextrin of ratio, 1:4), mass fraction of Hydroxypropyl - beta - cyclodextrin 30%, inclusion temperature 20℃ and inclusion of time 2.5h. Conclusions: The solution mixing method of procyanidins inclusion is feasible, and the inclusion rate was 24.5%.

Key words:procyanidins; hydroxypropyl-bera-cyclodextrin; inclusion compound; preparation process