4種藥材揮發(fā)油提取工藝研究

北京中研同仁堂醫(yī)藥研發(fā)有限公司（100079）王淑英 鄭杰 紀(jì)睿

中藥揮發(fā)油在我國有著悠久的應(yīng)用歷史，多種中藥材中含有揮發(fā)油成分，且其通常具有較強(qiáng)的藥理活性，在中藥中發(fā)揮著重要的作用。揮發(fā)油的提取方法主要有水蒸汽蒸餾法（SD）、超臨界CO2萃取法（SFE-CO2），但是由于超臨界CO2萃取法成本較高，因此大生產(chǎn)應(yīng)用中多選擇水蒸汽蒸餾法[1]。由于多數(shù)中藥中所含揮發(fā)油較少，且容易被氧化、分解，因此揮發(fā)油提取率較低。為了更有效地提取中藥揮發(fā)油，已有研究人員對部分中藥開展了提取工藝優(yōu)化研究，如吳友根、陳占立等分別采用正交試驗(yàn)對廣藿香揮發(fā)油的提取工藝條件進(jìn)行優(yōu)選，得出了最佳提取工藝[2][3]；高敏惠、姚鳳云、李瑞明、陳占立等分別應(yīng)用正交試驗(yàn)優(yōu)選出陳皮揮發(fā)油的最佳提取條件[4]。

為了更系統(tǒng)地研究中藥揮發(fā)油提取條件，提高揮發(fā)油提取率，本研究從莖葉、花穗、果實(shí)、果皮類藥材中分別選擇廣藿香、荊芥穗、連翹、陳皮4種藥材為研究對象，采用水蒸汽蒸餾法，考察提取時(shí)間、加水量、浸泡時(shí)間等因素對揮發(fā)油提取率的影響。同時(shí)，為進(jìn)一步考察各因素之間的影響，本文對連翹揮發(fā)油提取進(jìn)行正交試驗(yàn)，優(yōu)選最佳提取工藝，為中藥揮發(fā)油的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料 廣藿香、荊芥穗、連翹、陳皮藥材購自亳州中藥材市場，經(jīng)鑒定分別為唇形科植物廣藿香Pogostemon cablin(Blanco) Benth.的莖葉、唇形科植物荊芥Schizonepeta tenuisfoliaBriq．的花穗、木犀科植物連翹Forsythia suspense(Thunb.)Vahl的果實(shí)、蕓香科植物橘Citrus reticulataBlaneo的果皮。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 4種藥材揮發(fā)油提取單因素實(shí)驗(yàn)方法 ①提取時(shí)間的考察：稱取供試藥材100g，置于圓底燒瓶中，根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加入6倍量的水，采用水蒸汽蒸餾法，分別提取1h、3h、5h、7h，收取揮發(fā)油，精密量取，計(jì)算揮發(fā)油得率（v/w）。

②加水倍數(shù)的考察：稱取供試藥材100g，置于圓底燒瓶中，分別加入4倍、6倍、8倍、10倍量的水，采用水蒸汽蒸餾法，提取5h，收取揮發(fā)油，精密量取，計(jì)算揮發(fā)油得率（v/w）。

③浸泡時(shí)間的考察：稱取供試藥材100g，置于圓底燒瓶中，加入6倍量的水，分別浸泡0h、1h、2h，采用水蒸汽蒸餾法，提取5h，收取揮發(fā)油，精密量取，計(jì)算揮發(fā)油得率（v/w）。

1.2.2 連翹揮發(fā)油提取正交試驗(yàn)方法 以加水倍數(shù)、浸泡時(shí)間、提取時(shí)間為考察因素，每個(gè)因素設(shè)立3個(gè)水平，按L9（34）正交試驗(yàn)法安排實(shí)驗(yàn)，因素、水平見附表1，以揮發(fā)油得率（v/w）為考察指標(biāo)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，綜合評價(jià)提取工藝條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 4種藥材揮發(fā)油提取單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

附圖1 揮發(fā)油得率與提取時(shí)間關(guān)系圖

附圖2 揮發(fā)油得率與加水量關(guān)系圖

附圖3 揮發(fā)油得率與浸泡時(shí)間關(guān)系圖

2.1.1 提取時(shí)間對揮發(fā)油得率的影響 提取時(shí)間對揮發(fā)油得率的影響結(jié)果見附圖1。由附圖1可知，4種藥材揮發(fā)油得率均隨著提取時(shí)間的延長而增高，與提取時(shí)間呈正相關(guān)。從不同部位的藥材考慮，提取時(shí)間對莖葉、花穗、果實(shí)、果皮類藥材揮發(fā)油得率均有不同程度影響，且均呈正相關(guān)。在4種藥材中，荊芥穗揮發(fā)油得率最高，且在提取1h后即達(dá)到總得率的80%，出油較快。廣藿香、連翹、陳皮3種藥材在提取5h以后，揮發(fā)油得率增長緩慢，其中，提取5 h后的得率均達(dá)到總得率的80%以上。因此，從既能保證揮發(fā)油得率又能節(jié)約成本的角度考慮，荊芥穗揮發(fā)油最佳提取時(shí)間為1～2h，其余3種藥材為5～6h。

2.1.2 加水量對揮發(fā)油得率的影響 附圖2為揮發(fā)油得率與加水量關(guān)系圖。由附圖2可知，加水量對4種藥材揮發(fā)油得率的影響各不相同，且影響較提取時(shí)間小。廣藿香揮發(fā)油得率受加水量大小的影響較小，基本無影響；陳皮揮發(fā)油得率與加水量大小呈正相關(guān)，即加水量越大，揮發(fā)油得率越高，且6倍加水量后揮發(fā)油得率變化較??；荊芥穗、連翹揮發(fā)油得率在6倍加水量時(shí)最高。綜合考慮，在保證提取率的基礎(chǔ)上盡可能的減少加水量，4種藥材最佳加水量為6倍。因此，對于一般莖葉、花穗、果實(shí)、果皮類藥材來說，提取揮發(fā)油的加水量為6倍。

2.1.3 浸泡時(shí)間對揮發(fā)油得率的影響 揮發(fā)油得率與浸泡時(shí)間的關(guān)系見附圖3。由附圖3可以看出，浸泡時(shí)間對揮發(fā)油得率的影響較提取時(shí)間、加水量的影響小。在浸泡0h、1h、2h后，荊芥穗揮發(fā)油得率無變化，廣藿香、連翹、陳皮揮發(fā)油得率變化較小，在實(shí)際生產(chǎn)中可忽略不計(jì)。因此，本著節(jié)約時(shí)間和提高效率的原則，4種藥材揮發(fā)油提取不需要浸泡。由此可知，在松散類的藥材提取揮發(fā)油時(shí)可以考慮不浸泡，直接提取。

2.2 連翹揮發(fā)油提取正交試驗(yàn)結(jié)果與分析正交試驗(yàn)結(jié)果見附表2。由附表2的極差分析結(jié)果可知，影響連翹揮發(fā)油提取的因素順序?yàn)樘崛r(shí)間C、加水倍數(shù)A、浸泡時(shí)間B，與單因素試驗(yàn)結(jié)果一致，其中，C3＞C2＞C1，A2＞A3＞A1，B2＞B1＞B3，對其進(jìn)行方差分析，結(jié)果見附表3。

由附表3的方差分析結(jié)果可知，各因素對揮發(fā)油得率的影響程度順序?yàn)樘崛r(shí)間C＞加水倍數(shù)A＞浸泡時(shí)間B。其中，提取時(shí)間C對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有顯著性影響（P＜0.05），加水倍數(shù)A和浸泡時(shí)間B對實(shí)驗(yàn)結(jié)果無顯著性影響（P＞0.05），且最佳工藝為A2B3C3。從提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本考慮，浸泡時(shí)間越短，生產(chǎn)效率越高，因此選擇A2B1C3。故確定最佳提取方案為：加入6倍量的水，不浸泡，提取6h。

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 為考察最佳提取工藝的穩(wěn)定性及可行性，按照最佳提取工藝條件進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，連翹揮發(fā)油提取率分別為2.03%、2.00%、2.08%。結(jié)果表明，優(yōu)化最佳提取條件重現(xiàn)性良好，穩(wěn)定可行。

3 結(jié)論與討論

本文采用單因素試驗(yàn)對廣藿香、荊芥穗、連翹、陳皮4種藥材揮發(fā)油提取工藝進(jìn)行研究，結(jié)果表明，提取時(shí)間是揮發(fā)油提取的主要影響因素，綜合廣藿香、荊芥穗、連翹、陳皮4種藥材的研究結(jié)果可知，提取中藥復(fù)方揮發(fā)油時(shí)，可考慮提取5～6h。在提取荊芥穗占較大比例的中藥復(fù)方時(shí)，可以縮短提取時(shí)間，節(jié)約生產(chǎn)成本。加水量是揮發(fā)油提取的次要影響因素，4種藥材在加水量為6倍時(shí)得率較高。因此，在提取中藥復(fù)方揮發(fā)油時(shí)，加水量為6倍。浸泡時(shí)間對揮發(fā)油得率的影響較小，在提取不含堅(jiān)硬的、大塊的如根莖類、木質(zhì)類藥材的中藥復(fù)方時(shí)，從提高效率、節(jié)約成本的角度出發(fā)，可以考慮不浸泡藥材，直接提取揮發(fā)油。綜合考慮，提取不含根莖類、木質(zhì)類藥材的中藥復(fù)方揮發(fā)油時(shí)，最佳提取工藝為不浸泡、加入6倍量的水、提取5～6h。由于根莖類、木質(zhì)類藥材質(zhì)地比較堅(jiān)硬，此類藥材揮發(fā)油提取條件如浸泡時(shí)間、粉碎細(xì)度等需另行研究。

附表1 因素水平表

附表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

附表3 方差分析表

同時(shí)，采用正交試驗(yàn)法進(jìn)一步對連翹揮發(fā)油提取工藝進(jìn)行優(yōu)化研究，結(jié)果表明，連翹揮發(fā)油最佳提取工藝為加入6倍量的水，不需浸泡，提取6h。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)表明，各因素對揮發(fā)油得率的影響程度依次為：提取時(shí)間＞加水倍數(shù)＞浸泡時(shí)間，與單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，其中，提取時(shí)間對揮發(fā)油得率的影響具有顯著性，加水倍數(shù)和浸泡時(shí)間對揮發(fā)油得率的影響無顯著性，在生產(chǎn)過程中可不予著重考慮。

現(xiàn)代藥理研究表明，揮發(fā)油成分是中藥發(fā)揮藥理作用的主要成分之一，感冒清熱顆粒、百合更年安顆粒、羚翹解毒顆粒等多種處方工藝中均需提取揮發(fā)油成分，但提取工藝中均未提供具體的工藝參數(shù)，僅表述為“取某某藥材提取揮發(fā)油，蒸餾后的水溶液另器收集”。本實(shí)驗(yàn)對幾種中藥揮發(fā)油提取工藝進(jìn)行系統(tǒng)研究，明確了各因素對揮發(fā)油提取率的影響，并從提高揮發(fā)油得率、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本等方面綜合考慮，確定了最佳提取工藝。該工藝的確定對大生產(chǎn)中中藥揮發(fā)油得率及生產(chǎn)效率的提高具有理論指導(dǎo)意義。同時(shí)，由于中藥揮發(fā)油具有一定的藥理作用，揮發(fā)油得率的提高對保障藥品質(zhì)量和增進(jìn)藥品療效具有促進(jìn)作用。

此外，水蒸汽蒸餾法不同提取工藝所得揮發(fā)油成分是否有差別、高溫下是否會使一些不穩(wěn)定成分發(fā)生分解等問題有待進(jìn)一步研究。