當歸、薄荷揮發(fā)油提取及包合工藝研究

張玲玲 倪健 杜雪瑩 張欣 張娟 王海濤 楊春靜 付京 張淼 郝曉鳳 謝立科 曲昌海

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當歸、薄荷揮發(fā)油提取及包合工藝研究

張玲玲 倪健 杜雪瑩 張欣 張娟 王海濤 楊春靜 付京 張淼 郝曉鳳 謝立科 曲昌海

目的 優(yōu)選當歸、薄荷揮發(fā)油的提取及β-環(huán)糊精包合工藝。 方法 采用水蒸氣蒸餾法進行提取，以加水倍量、蒸餾時間為考察因素，以揮發(fā)油體積為評價指標。包合工藝以溫度、攪拌時間、揮發(fā)油與β-環(huán)糊精和水的配比(mL∶g∶mL)為考察因素，以揮發(fā)油包合率和包合物產(chǎn)量為評價指標，采用飽和水溶液法，以正交試驗優(yōu)選包合工藝。采用X射線衍射法和顯微鏡法對包合物進行驗證。 結(jié)果 優(yōu)選的提取工藝為當歸、薄荷加8倍量水，提取6小時；包合工藝為溫度30℃，攪拌3小時，揮發(fā)油∶β-CD∶水=1∶6∶60(mL∶g∶mL)。驗證結(jié)果顯示包合物形成。結(jié)論 所選工藝合理、可行，可用于當歸、薄荷中揮發(fā)油的提取及揮發(fā)油與β-環(huán)糊精的包合。

當歸； 薄荷； 揮發(fā)油； 提取工藝； 包合工藝； β-環(huán)糊精

當歸為傘形科植物當歸AngelicaeSinensis(Oliv.) Diels干燥根，具有補血和血、調(diào)經(jīng)止血、潤腸滑腸之功[1-2]。薄荷為唇形科植物薄荷MenthahaplocalyxBriq.的干燥地上部分，味辛涼，是一味常用解表藥，具有宣散風熱、清頭目、透疹之功效[3]。

據(jù)報道[4-5]當歸對多種實驗性肝損傷具有保護作用，當歸的水溶性成分含有阿魏酸、當歸多糖等，揮發(fā)油中主要含藁本內(nèi)酯、丁烯基苯酚等40多種成分。薄荷揮發(fā)油具有清涼、鎮(zhèn)痛抗炎、殺菌止癢等較強的藥理作用，且廣泛應用于中藥方藥中[6]。為了更有效地提取二者的揮發(fā)油類成分，本文對其提取工藝進行了優(yōu)化，并且對混合油進行了β-環(huán)糊精包合工藝的考察[7]。

1 材料與方法

1.1 試驗儀器

ZDHW型電熱套(天津市泰斯特儀器有限公司)；MP5002型電子天平(上海舜宇恒平科學儀器有限公司)；METTLER XS105型電子分析天平(梅特勒—托利多儀器有限公司)； DZ-2BC型真空干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司)；ZNCL-S-10D型多電磁力加熱板(河南愛博特科技發(fā)展有限公司)。

1.2 藥材與試劑

當歸(產(chǎn)地：甘肅，批號：501002827)；薄荷(產(chǎn)地：江蘇，批號：401002358)，均購自北京同仁堂(亳州)飲片有限責任公司，由本院中藥鑒定系劉春生教授鑒定，符合2015年版《中華人民共和國藥典》(一部)項下的有關(guān)要求；水(高純水)；β-環(huán)糊精(批號：130518)，購自山東新大精細化工有限公司；無水乙醇(批號：20150812，分析純)，購自北京化工廠。

1.3 當歸、薄荷揮發(fā)油提取工藝研究

1.3.1 試驗方法 考察溶劑倍量及提取時間，根據(jù)預試驗及文獻報道[7-9]，選取加水倍量(8倍、10倍、12倍)、蒸餾時間作為考察因素，以揮發(fā)油體積為評價指標[10-11]。稱取當歸300 g、薄荷125 g，三份，分別加入8、10、12倍量水，提取揮發(fā)油至油量不再增加，記錄不同溶劑倍量各時間點揮發(fā)油量。

1.3.2 工藝驗證試驗方法 稱取當歸300 g、薄荷125 g，共三份，按上述優(yōu)選的工藝分別進行提取，并計算揮發(fā)油得率，揮發(fā)油得率(%)=揮發(fā)油量(mL)/藥材總質(zhì)量(g)×100%。

1.4 揮發(fā)油的β-環(huán)糊精包合工藝研究

1.4.1 試驗方法 采用β-環(huán)糊精飽和水溶液法制備揮發(fā)油包合物。按照L9(34)正交試驗表安排試驗，根據(jù)預實驗，結(jié)合實際生產(chǎn)的需要，以出油量為指標考察溫度、攪拌時間、揮發(fā)油與β-環(huán)糊精和水的比例，具體見表1。

表1 正交因素表

1.4.2 包合物的制備 飽和水溶液法制備薄荷、當歸揮發(fā)油β-CD包合物，首先將β-CD 加入規(guī)定比例的蒸餾水中，攪拌均勻制成β-CD 飽和溶液，置磁力攪拌器上，控制條件溫度，緩慢滴加用乙醇稀釋的揮發(fā)油提取物(乙醇與揮發(fā)油體積比為1∶1)，攪拌規(guī)定的時間，抽濾，濾餅依次用水、無水乙醇洗至無揮發(fā)油味，40℃干燥，即得白色疏松狀包合物粉末[12-13]。

1.4.3 包合物中揮發(fā)油的提取 精密稱定上一步中制得的β-環(huán)糊精包合物，置于揮發(fā)油提取器中，然后加蒸餾水200 mL，按照2015年版《中華人民共和國藥典》(四部)項下?lián)]發(fā)油測定法(甲法)進行操作。讀取揮發(fā)油量，按下述公式進行計算：包合物收率=包合物質(zhì)量(g)/[揮發(fā)油重量(g)+β-CD重量(g)]×100%；實際包合率=包合物中揮發(fā)油含量(mL)/[投油量(mL)×空白回收率]×100%。

1.4.4 揮發(fā)油空白回收率的測定 取1 mL揮發(fā)油置于圓底燒瓶中，加蒸餾水100 mL，連接揮發(fā)油提取器，按照2015年版《中華人民共和國藥典》(四部)項下?lián)]發(fā)油測定法(甲法)進行操作。加熱煮沸至油量不再增加時停止加熱，靜置1小時，讀取揮發(fā)油量。空白回收率=實際測得揮發(fā)油量(mL)/蒸餾前投油量(mL)×100%；以揮發(fā)油包合率為考察指標，優(yōu)選揮發(fā)油最佳包合工藝。

1.5 包合物的驗證

1.5.1 包合物的顯微成像分析 取適量β-CD、揮發(fā)油包合物及揮發(fā)油與β-環(huán)糊精物理混合物，過100目篩，分別放于三張載玻片上，以少量蒸餾水分散溶解，蓋上蓋玻片，于400倍顯微鏡下觀察。

1.5.2 X射線衍射法 取β-CD與混合油的包合物、空白β-CD、混合揮發(fā)油與β-CD的物理混合物分別進行X射線衍射，以掃描角度為橫坐標，衍射強度為縱坐標，采用Origin軟件繪制X射線粉末衍射圖[14-15]。

2 結(jié)果

2.1 揮發(fā)油提取試驗結(jié)果

結(jié)果當加水量為8倍量時，出油量最高；提取6小時后，隨著時間的延長，出油量不再增加；因此選擇加水8倍量，提取6小時。詳見表2。

2.2 揮發(fā)油提取驗證結(jié)果

結(jié)果顯示，3批飲片揮發(fā)油的平均提取率為0.58%，RSD=1.408%，表明此工藝合理、可行。詳見表3。

表3 驗證試驗結(jié)果(n=3)

2.3 正交實驗及方差分析結(jié)果

正交實驗結(jié)果見表4，采用SPSS 17.0軟件進行分析。從直觀分析以及方差分析表，可以看出:(1)以包合物收率為考察指標時，方差結(jié)果顯示溫度、攪拌時間、揮發(fā)油∶β-CD∶水比例均沒有顯著影響，由直觀分析得到的最佳工藝為A2B2C2； (2)以實際包合率為評價指標時，方差分析結(jié)果顯示B因素(攪拌時間)具有顯著性差異，直觀分析顯示：最佳工藝為A1B2(3)C1；(3)根據(jù)綜合分析結(jié)果，可以看出同樣是只有B因素(攪拌時間)具有顯著差異，直觀分析得到的最佳工藝為：A1B3C1，即溫度30℃，攪拌時間3小時，揮發(fā)油(mL)∶β-CD(g)∶水(mL)=1∶6∶60。

2.4 包合物驗證試驗結(jié)果

2.4.1 包合物顯微成像 結(jié)果β-環(huán)糊精在顯微鏡下成板塊狀結(jié)晶，成像清晰；包合物為不透明的團狀物，晶粒粒度小，未見明顯油狀物；揮發(fā)油與β-環(huán)糊精物理混合物更類似于β-環(huán)糊精，且有細小油滴存在。詳見圖1。

2.4.2 包合物X射線衍射結(jié)果 由混合油包合物X射線衍射測定結(jié)果可知，混合揮發(fā)油與β-CD的物理混合物、β-CD、β-CD混合油包合物的主要特征峰有明顯的區(qū)別，物理混合物的衍射峰呈現(xiàn)混合油與β-CD疊加的特征，而包合物的衍射峰并非是混合油與β-CD的簡單疊加，包合物在2θ=5°～6°、10°～12°、12°、16°～18°、22°～24°左右產(chǎn)生新的吸收峰；在2θ=8°、10°、20°、24°、34°左右的吸收峰消失或減弱，表明混合油與β-CD形成了包合物。結(jié)果見圖2。

表2 不同溶劑倍量各時間點揮發(fā)油提取量(mL)

注：揮發(fā)油與β-環(huán)糊精物理混合物顯微圖揮發(fā)油包合物顯微圖

圖1 包合物顯微成像結(jié)果(×400)

圖2 包合物X射線衍射圖

表4 正交試驗結(jié)果表

3 討論

當歸、薄荷揮發(fā)油提取工藝研究中，2015版《中華人民共和國藥典》中當歸揮發(fā)油用重油提取器提取，而薄荷揮發(fā)油用輕油提取器提取，查閱相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn)二者合提揮發(fā)油相關(guān)報道較少，因此對二者單獨提取以及合并提取進行了預實驗，發(fā)現(xiàn)合提之后，混合揮發(fā)油呈現(xiàn)輕油特性，即混合油密度小于水的密度，故而采用輕油提取器進行提取，并且合提之后，克服了當歸出油量過低、損失較大的問題。本試驗中將當歸與薄荷混合提取揮發(fā)油，對今后二者混合提油具有一定的指導意義。該工藝合理可行，且能節(jié)約能耗，符合工業(yè)生產(chǎn)的需求。

在包合過程中發(fā)現(xiàn)，當β-環(huán)糊精飽和溶液配制過程中，攪拌時間過久會析出結(jié)晶，影響包合物產(chǎn)率，因此，β-環(huán)糊精飽和水溶液配制過程中應盡量保證快速，從而保證試驗結(jié)果的可靠性。

β-環(huán)糊精包合物驗證方法有薄層色譜法、顯微觀察法、熱分析法、X射線衍射法、熒光光譜法及紫外光譜法等。本試驗選用的兩種方法操作較為簡單，準確度較高。但本試驗所提取的為當歸、薄荷的混合油，從表征只能判定包合物的形成，今后仍可對混合油成分通過氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)進行測定表征。

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(本文編輯： 王馨瑤)

Study on the extraction and inclusion process of volatile oil from angelicae sinensis radix and mentha canadensis

ZHANGLingling,NIJian,DUXueying,etal.

InstituteofChinesePharmacy,BeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing100102,China

QUChanghai，E-mail:quchanghai@bucm.edu.cn

Objective To optimize the extraction process of essential oil from Angelica sinensis and Mentha Canadensis and the inclusion process of beta cyclodextrin. Methods Steam distillation was used to extract, the amount of water and distillation time were taken as the research factors, and the volume of volatile oil was used as the evaluation index. Temperature, mixing time, the ratio of volatile oil, beta cyclodextrin and water (mL∶g∶mL) were taken as the research factors of inclusion process. The inclusion rate and inclusion yield of volatile oil were used as evaluation indexes, and saturated water solution method was used, the inclusion process was optimized by orthogonal test. The inclusion complexes were verified by X ray diffraction and microscopy. Results The optimized extraction conditions were 8 times amount of water, extracting for 6 hours. The optimized inclusion conditions were the temperature is 30℃, stirring for 3 hours, the volatile oil∶beta -CD∶ water =1∶6∶60 (mL∶g∶mL). Validation results showed inclusion complexes formed. Conclusion The process is reasonable and feasible, and can be used for the extraction of volatile oil from Angelica sinensis and Mentha Canadensis,, and be used for the inclusion of volatile oil and beta cyclodextrin.

Angelicae sinensis radix; Mentha canadensis; Volatile oil； Extraction technology； Inclusion technology； β-cyclodextrin

北京市科學技術(shù)委員會“十病十藥”專項基金(Z141100002214001)

100102 北京中醫(yī)藥大學中藥學院[張玲玲(碩士研究生)、倪健、杜雪瑩(碩士研究生)、張欣(碩士研究生)、張娟(碩士研究生)、王海濤(碩士研究生)、楊春靜(博士研究生)、付京(博士研究生)、張淼(博士研究生)、曲昌海]；中國醫(yī)學科學院眼科醫(yī)院內(nèi)障眼病2科(郝曉鳳、謝立科)

張玲玲(1990- )，女，2014級在讀碩士研究生。研究方向：中藥新劑型與新技術(shù)。E-mail：zjiuling@163.com

曲昌海(1980- )，博士，助理研究員。研究方向：藥物制劑新技術(shù)及遞藥系統(tǒng)研究。E-mail：quchanghai@bucm.edu.cn

R284.2

A

10.3969/j.issn.1674-1749.2017.07.007

2016-06-16)