川芎藥材超臨界CO2 萃取與水蒸氣蒸餾提取揮發(fā)油比較研究

鄧 鵬，韋飛雪，文 藝，王寶藝，陳 珊 （八加一藥業(yè)股份有限公司，廣西 桂林 541000）

川芎Rhizoma Chuanxiong 為傘形科植物川芎Ligusticum chuanxiong Hort.的干燥根莖[1]，最早記載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，有活血行氣，祛風(fēng)止痛的功效，是中醫(yī)臨床上最常用的藥材之一，在活血化瘀類成方制劑中占有重要地位。

現(xiàn)代藥理學(xué)表明，川芎含有多種藥理活性成分，主要包括苯酞類化合物（如藁本內(nèi)酯）、酚類和有機(jī)酸類（如阿魏酸）、生物堿類（如川芎嗪）、多糖類等，其中苯酞類化合物廣泛的應(yīng)用于治療心腦血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)疾病，主要成分存在于川芎揮發(fā)油中，其含量占揮發(fā)油總質(zhì)量的80%以上。川芎揮發(fā)油除含有苯酞類化合物，還含有烯萜醇、脂肪酸類化合物，近年來隨制劑工藝的發(fā)展，川芎藥材以揮發(fā)油入藥已經(jīng)比較常見，在制劑工藝方面，不同的提取工藝獲得的川芎揮發(fā)油含量與成分不同，藥效也會有差異[2-8]。川芎揮發(fā)油的常見提取方法主要有經(jīng)典的水蒸氣蒸餾法和近年來快速發(fā)展的超臨界流體萃取技術(shù)(supercritical fluid extracation,SFE)，本研究分別采用水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法兩種常用工藝對川芎藥材中揮發(fā)油類成分進(jìn)行提取，并對提取成分進(jìn)行比較，旨在為不同藥效中藥制劑中川芎有效成分的提取工藝研究提供參考。

1 材料與儀器

1.1 材料

川芎藥材（都江堰市倫洋中藥材種植農(nóng)民專業(yè)合作社，批號：Z02031-190201）；乙酸乙酯（色譜純，美國TEDIA 試劑有限公司）；無水硫酸鈉（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；CO2為醫(yī)用級；水為重蒸餾水。

1.2 儀器

WF-20B 高速萬能粉碎機(jī)（江陰市海鑫藥化機(jī)械制造有限公司）；HA420-40-96 型超臨界萃取裝置（南通市華安超臨界萃取有限公司）；揮發(fā)油測定器（天長市天滬分析儀器有限公司）；智能數(shù)顯加熱套（上海豫康科教儀器設(shè)備有限公司）；Thermo Fisher ITQ1100 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國賽默飛世爾公司）。

2 方法和結(jié)果

2.1 揮發(fā)油提取

2.1.1 水蒸氣蒸餾法

取川芎藥材粉碎品（過一號篩）200 g，置5 000 ml圓底燒瓶中，加入2 000 ml 蒸餾水、少許碎瓷片，充分混勻后于室溫浸泡2 h，按《中國藥典》2015 版四部通則2204 揮發(fā)油測定法甲法進(jìn)行。提取完成后分取油層，無水硫酸鈉干燥離心，轉(zhuǎn)移揮發(fā)油置棕色瓶中密封，4 ℃保存。

2.1.2 超臨界CO2萃取法

取川芎藥材粉碎品（過一號篩）1 000 g，置萃取釜中，萃取條件為：萃取壓力35 MPa，流體溫度40 ℃，萃取1.5 h。萃取完成后從出料口放出揮發(fā)油，轉(zhuǎn)移揮發(fā)油置棕色瓶中密封，4 ℃保存。

2.2 揮發(fā)油成分分析

2.2.1 GC-MS 條件

InertCap 5MS/NP 熔融石英毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm, 0.25 μm)；載氣氦氣；程序升溫，初始溫度60 ℃，保持1 min，5 ℃/min 升溫至100 ℃，3 ℃/min 升溫至160 ℃，保持2 min，10 ℃/min 升溫至280 ℃，保持2 min；進(jìn)樣口溫度280 ℃；分流比30：1；傳輸線溫度280 ℃；進(jìn)樣量1.0 μl，體積流量1.0 ml/min；離子源溫度220 ℃；溶劑延遲4 min；EI 源電離方式；電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍m/z 50-400；質(zhì)譜檢索數(shù)據(jù)庫NIST 11。

表 1 川芎揮發(fā)油化學(xué)成分

2.2.2 供試品溶液制備

精密移取揮發(fā)油提取物樣品25 μl 置于25 ml量瓶中，加入乙酸乙酯至刻度，搖勻，作為供試品溶液，吸取1.0 μl 注入GC-MS 聯(lián)用儀進(jìn)行分析。

2.3 提取物結(jié)果分析

按照水蒸氣蒸餾和超臨界CO2萃取法提取揮發(fā)油后，根據(jù)得油量和藥材量計(jì)算兩種提取方法的揮發(fā)油得率分別為0.35%和4.8%。

采用GC-MS 聯(lián)用技術(shù)對兩種提取工藝所得的揮發(fā)油提取物進(jìn)行分析，利用質(zhì)譜檢索數(shù)據(jù)庫和相關(guān)文獻(xiàn)資料[9-12]，對揮發(fā)油中相對含量較大，與相鄰峰分離度良好的主要色譜峰進(jìn)行了分析，確定了18 個主要成分，其峰面積總和占總峰面積的95%以上，結(jié)果見表1 和圖1、2。水蒸氣蒸餾提取物中苯酞類成分約占61%，單萜類成分約占25%，倍半萜類成分約占10%；超臨界CO2萃取物中苯酞類成分約占97%，單萜類成分約占1%，倍半萜類成分約占0.4%。兩種提取工藝的揮發(fā)油中Z-藁本內(nèi)酯含量最高，其次是洋川芎內(nèi)酯A、丁烯基苯酞和丁基苯酞。

3 討論

圖 1 川芎水蒸氣蒸餾揮發(fā)油總離子流圖

圖 2 川芎超臨界CO2 萃取揮發(fā)油總離子流圖

水蒸氣蒸餾法是一種傳統(tǒng)的揮發(fā)油提取工藝，對川芎藥材中揮發(fā)性較強(qiáng)的成分如單萜和倍半萜類保留相對較強(qiáng)，適合低沸點(diǎn)、極性小的成分提取，且提取工藝對設(shè)備的要求不高，生產(chǎn)成本較低，在中藥制劑工業(yè)上廣泛應(yīng)用，但是其揮發(fā)油提取率會相對較低。超臨界CO2萃取法操作簡單快速，基本2 h 可完成提取過程，對川芎揮發(fā)油提取收率高，尤其對苯酞類有效成分的提取率相對較高，適合高沸點(diǎn)極性成分的提取，對環(huán)境及萃取產(chǎn)物無污染，便于提取工藝產(chǎn)業(yè)化。兩種工藝的揮發(fā)油在成分上有一定的差異，因此在川芎揮發(fā)油入藥的中藥制劑工藝中，應(yīng)根據(jù)制劑的功效充分考慮提取工藝對有效成分的影響，在適應(yīng)證藥效學(xué)研究的基礎(chǔ)上分析不同工藝得到的揮發(fā)油的藥效學(xué)和毒理學(xué)差異，而針對性的選擇合適的提取工藝顯得尤為重要。