超聲波法提取川芎中阿魏酸的工藝研究

李宏偉

(哈爾濱三聯(lián)藥業(yè)股份有限公司，黑龍江 哈爾濱)

川芎多年生草本，高40～60 cm。根莖發(fā)達(dá)，形成不規(guī)則的結(jié)節(jié)狀拳形團塊，具濃烈香氣。莖直立，圓柱形，具縱條紋，上部多分枝，下部莖節(jié)膨大呈盤狀。莖下部葉具柄，柄長3～10 cm，基部擴大成鞘;葉片輪廓卵狀三角形，長12～15 cm，寬10～15 cm，3～4 回三出式羽狀全裂，羽片4～5 對，卵狀披針形，長6～7 cm，寬5～6 cm，末回裂片線狀披針形至長卵形，長2～5 mm，寬1～2 mm，具小尖頭;莖上部葉漸簡化。復(fù)傘形花序頂生或側(cè)生;總苞片3～6，線形，長0.5～2.5 cm;傘輻7～24，不等長，長2～4 cm，內(nèi)側(cè)粗糙;小總苞片4～8，線形，長3～5 mm，粗糙;萼齒不發(fā)育;花瓣白色，倒卵形至心形，長1.5～2 mm，先端具內(nèi)折小尖頭;花柱基圓錐狀，花柱2，長2～3 mm，向下反曲。幼果兩側(cè)扁壓，長2～3 mm，寬約1 mm；背棱槽內(nèi)油管1～5，側(cè)棱槽內(nèi)油管2～3，合生面油管6～8?；ㄆ?-8 月，幼果期9-10月。川芎中藥材為傘形科植物川芎Ligusticum chuanxiong Hort.的干燥根莖[1]。我國主要分布在云南、貴州、廣西等溫和的氣候環(huán)境。常用于行氣開郁，祛除風(fēng)燥濕，活血止痛。治風(fēng)冷頭痛旋暈，脅痛腹疼，寒痹筋攣，經(jīng)閉，難產(chǎn)，產(chǎn)后瘀阻塊痛，癰疽瘡瘍[2]。用于月經(jīng)不調(diào)，經(jīng)閉痛經(jīng)，瘕腹痛，胸脅刺痛，跌撲腫痛，頭痛，風(fēng)濕痹痛等癥?；瘜W(xué)成分主要有川芎嗪、黑麥草堿、藁本內(nèi)酯、川芎萘呋內(nèi)酯、阿魏酸等。臨床使用多種劑型，其提取工藝多種多樣，有水浸泡法、索式回流法、水煎法、有機溶劑提取法等[3-4]。超聲波提取技術(shù)能增加所提取成分的產(chǎn)率，縮短提取時間。超聲波提取能夠在很短的時間內(nèi)將物料中所需提取的成分幾乎完全地提取出來，與傳統(tǒng)提取法相比，可大大提高產(chǎn)品收率及資源利用率、縮短生產(chǎn)周期、節(jié)省原料、提高經(jīng)濟效益。且提取物中有效成分含量高，有利于進一步梢制和分離。提取過程中無需加熱，適于低溫成分的提取。合理的超聲波提取技術(shù)不改變所提取成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)。用適宜的超聲波提取所得的化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)不會受到破壞，能保證有效成分及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品品質(zhì)。超聲波提取技術(shù)操作方便、提取完全，能充分利用中藥資源。能夠節(jié)約能源，減少提取溶劑的使用量，從而防止了使用溶劑對環(huán)境的污染。超聲波提取技術(shù)工藝流程簡單，可提高生產(chǎn)速度，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，是一種提取、分離制備的新方法，改進了繁瑣的傳統(tǒng)提取工藝。本研究采取正交設(shè)計試驗優(yōu)化超聲波法提取川芎中阿魏酸。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

儀器詳見表1。

表1 儀器名稱及生產(chǎn)廠家

1.2 試藥試劑

試藥試劑詳見表2。

表2 試藥試劑名稱及生產(chǎn)廠家

2 方法與結(jié)果

2.1 色譜條件

色譜柱：Agilent Extend-C18( 250 mm ×4.6 mm,5 μm)；流動相：甲醇：1%醋酸溶液(30:70)；流速:1.5 mL.min-1；波長為=321 nm；進樣體積：20 μL；保留時間：20 min；理論塔板數(shù)按阿魏酸峰計算不低于4 000。

2.2 溶液的制備

2.2.1 對照品溶液的制備

精密量取阿魏酸標(biāo)準(zhǔn)品約10 mg，置50 mL 容量瓶中，用70%甲醇定容，混勻，作為對照品溶液。

2.2.2 供試品溶液的制備

將川芎飲片進行粉碎，取川芎藥材粉末，過60 目篩，精密稱定50 g 于錐形瓶中，加入250 mL 水，在超聲頻率30 kHz 將純化水溫控制在40 ℃，溫度達(dá)到后加熱回流30 min，冷卻，再稱定重量，損失的重量用純化水補足，過濾，取續(xù)濾液，即得供試品溶液，同法制備陰性溶液。

2.3 專屬性試驗

分別量取陰性溶液、對照品溶液、供試品溶液，按照2.1 色譜條件，注入液相色譜儀，記錄色譜圖，試驗結(jié)果見表3。

表3 專屬性試驗

結(jié)果表明：陰性溶液在對照品溶液、供試品溶液出峰位置無干擾，方法專屬性良好。

2.4 川芎提取料液比的選擇

加水量過大會使后續(xù)工序能耗增加效率降低，加水量太少，有效成分不能充分的提取出來。因此，對料液比例進行篩選意義重要，考察指標(biāo)為阿魏酸得率，提取溫度40 ℃，提取時間30 min，超聲波頻率40 kHz，料液比分別為1:3，1:5，1:10，1:15，1:20，1:25 提取，結(jié)果見圖1。

圖1 料液比對得率的影響

試驗數(shù)據(jù)顯示，隨著提取溶劑（水）的增加，川芎中阿魏酸得率逐漸升高，料液比為1:15 以后，隨著料液比的增大得率增加趨勢趨于緩和。因此，選擇料液比1:10，1:15，1:20 3 個水平進行正交試驗。

2.5 川芎提取溫度選擇

溫度是物體內(nèi)分子間平均動能的一種表現(xiàn)形式。分子運動愈快，物體愈熱，即溫度愈高；分子運動愈慢，物體愈冷，即溫度愈低。從分子運動論觀點看，溫度是物體分子運動平均動能的標(biāo)志。溫度是分子熱運動的集體表現(xiàn)，溫度越高提取效果越好。然而太高的溫度會相應(yīng)活性成分的含量，考察指標(biāo)為阿魏酸得率，保持料液比1:10、提取時間30 min、超聲波頻率40 kHz，提取溫度分別為30 ℃，40 ℃，50 ℃，60 ℃，70 ℃，結(jié)果見圖2。

圖2 溫度對得率的影響

試驗數(shù)據(jù)顯示，50～60 ℃之間多糖的得率明顯增加，60 ℃時達(dá)到最高值，超過60 ℃時，得率下降。因此，選擇提取溫度40 ℃，50 ℃，60 ℃3 個水平進行正交試驗。

2.6 川芎提取時間選擇

提取時間對得率影響較大，隨著提取時間的增加，得率一般也增加，當(dāng)達(dá)到一定的數(shù)值時，達(dá)到最大提取能力，得率不在增加，且還會受到溫度等影響，考察指標(biāo)為阿魏酸得率，保持料液比1 :10、提取溫度50℃、超聲波頻率40 kHz，分別在20 min，25 min，30 min，35 min，40 min 條件下提取，結(jié)果見圖3。

圖3 時間對得率的影響

試驗數(shù)據(jù)顯示，提取時間為30 min 時，得率最高，此后下降。推測隨受熱時間延長，部分川芎中阿魏酸降解。綜合考慮川芎中阿魏酸的得率和節(jié)約能源，提取時間較為適宜的3 個水平為25 min，30 min，35 min，以此3 個水平進行正交試驗。

2.7 川芎超聲波頻率選擇

超聲波化學(xué)反應(yīng)中，起關(guān)鍵作用的是聲波的空化效應(yīng)，在超聲波的輻照過程中，在液體里將發(fā)生空化氣泡的形成，長大和崩滅，當(dāng)空化氣泡崩滅時產(chǎn)生一個覆蓋著的強壓力脈沖，保持料液比1 : 10，提取溫度50℃，提取時間30 min，超聲波頻率分別為20 kHz，30 kHz，40 kHz，50 kHz，60 kHz 時提取，結(jié)果見圖4。

圖4 超聲頻率對得率的影響

試驗數(shù)據(jù)顯示，超聲波頻率在40 kHz 之前川芎中阿魏酸得率明顯上升，此后略有下降。因此，選擇超聲波頻率為30 kHz，40 kHz，50 kHz 3 個水平進行正交試驗。

2.8 正交試驗

采用L9（34）正交設(shè)計，試驗結(jié)果見表4 至表6。

表4 影響因素水平

表5 L9（34）正交實驗結(jié)果

表6 方差分析

根據(jù)表4 至表6 可知，B 因素具有顯著性（P＜0.05）；從極差來看，三因素的影響順序為B＞D＞C＞A，各因素中A1＞A2＞A3，B1＞B2＞B3，C2＞C1＞C3，D1＞D2＞D3。因此最佳工藝條件為A1B1C2D1，即加5 倍量的水，溫度40 ℃，煎煮30 min，超聲頻率30 kHz。

按上述條件重復(fù)試驗三次，結(jié)果表明其平均出膏為10.0%，浸膏中阿魏酸含量為3.31%。

3 結(jié)論

本制備工藝根據(jù)現(xiàn)代研究成果，藥材的有效成分及其理化性質(zhì)，結(jié)合臨床應(yīng)用和現(xiàn)代制備工藝，富集濃縮有效成分，使工藝合理，穩(wěn)定、可行，確保臨床應(yīng)用的有效性。

從川芎中提取阿魏酸的過程主要有破碎、提取、沉淀、干燥等，是影響回收率和產(chǎn)品質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)。參考相關(guān)川芎中阿魏酸提取的文獻(xiàn)，主要提取方法有中性熱水提取，水煎法，回流提取，超臨界CO2，浸漬法。傳統(tǒng)的川芎提取法提取阿魏酸得率低，對有效成分的破壞大，影響產(chǎn)品最終收率，并且產(chǎn)生大量雜質(zhì)，影響到人民群眾用藥安全。超聲波作為一種新的提取手段，提取效率高、經(jīng)濟方便、破碎效果好。研究超聲波提取法的最佳工藝參數(shù)已成為新的課題。超聲波提取法是采用超聲波輔助溶劑進行提取，聲波產(chǎn)生高速、強烈的空化效應(yīng)和攪拌作用，破壞植物藥材的細(xì)胞，使溶劑滲透到藥材細(xì)胞中，縮短提取時間，提高提取率，超聲波獨具的物理特性能促使植物細(xì)胞組織破壁或變形，使中藥有效成分提取更充分，超聲波強化中藥提取通常在24～40 min 即可獲得最佳提取率，提取時間較傳統(tǒng)方法大大縮短2/3 以上，藥材原材料處理量大，超聲提取中藥材的最佳溫度在40～60 ℃，對遇熱不穩(wěn)定、易水解或氧化的藥材中有效成分具有保護作用，同時大大節(jié)能能耗。在提取溫度的篩選上，選擇40～60 ℃的范圍，避免以往水100 ℃煎煮，主要是考慮一些化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定成分，一些容易揮發(fā)成分。用純化水作為提取溶劑，超聲波提取川芎中阿魏酸最佳提取工藝為：料液比為1：5、提取溫度40 ℃、煎煮30 min、超聲頻率30 kHz，該條件下平均出膏為10.0%，浸膏中阿魏酸含量為3.31%。超聲波提取川芎中阿魏酸，具有提取溫度低、提取次數(shù)少、提取效率高等優(yōu)點，明顯優(yōu)于常規(guī)提取方法。