莪術(shù)揮發(fā)油提取工藝研究

江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院藥學(xué)院，江蘇 淮安 223003

莪術(shù)是中醫(yī)臨床中常用的一味破血消癥藥，其性溫，味辛、苦，歸肝、脾經(jīng)。具有行氣破血，消積止痛的功效，用于治療癥瘕痞塊，瘀血經(jīng)閉，胸痹心痛，食積脹痛等病癥[1]。現(xiàn)代研究表明，莪術(shù)具有抗腫瘤、抗血小板聚集、抗菌、抗病毒、抗白血病、抗宮頸癌等多種藥理作用[2-3]，其主要成分包括莪術(shù)油、姜黃素類、多糖類、酚酸類、甾醇類等[4-6]。其中，莪術(shù)揮發(fā)油及其組成成分莪術(shù)醇、β-欖香烯、莪術(shù)二酮等是莪術(shù)抗炎、抗腫瘤作用的主要有效成分。莪術(shù)揮發(fā)油的提取工藝有水蒸氣蒸餾法、溶劑浸提法、CO2超臨界流體萃取法等。為充分利用莪術(shù)藥材，本研究考察了藥材粒度、浸提時(shí)間、料液比三個(gè)因素對水蒸氣蒸餾法提取莪術(shù)揮發(fā)油工藝的影響，優(yōu)化了工藝條件。

1 儀器與材料

1.1 材料 莪術(shù)飲片購于淮安市廣濟(jì)大藥房，經(jīng)淮安市食品藥品檢驗(yàn)所中藥室郝立芳藥師鑒定為廣西莪術(shù)(CurcumakwangsiensisS.G.Lee et C.F.Liang)干燥根莖的切片。其他試劑均為分析純。

1.2 儀器 BYJ120小型中藥粉碎機(jī)(常熟市中藥機(jī)械廠)，調(diào)溫電熱套(江蘇省金壇市友聯(lián)儀器研究所)，揮發(fā)油提取器(淮安市國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

2 方法

2.1 莪術(shù)有效成分的提取工藝流程 莪術(shù)飲片經(jīng)適當(dāng)粉碎后，過篩，分級收集保存于廣口瓶中備用。取一定粉碎度的莪術(shù)顆?；蝻嬈m量，精密稱定，置于1000 mL圓底燒瓶中，按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的比例加入蒸餾水與玻璃珠數(shù)粒，振搖使藥粉浸潤，照中國藥典2015年版四部《通則2204 揮發(fā)油測定法》甲法項(xiàng)下方法進(jìn)行提取[7]，以提取所得莪術(shù)油的體積與莪術(shù)藥材重量比計(jì)算得率。即：

2.2 單因素試驗(yàn)

2.2.1 藥材粒度 分別用莪術(shù)飲片4～10目、10～20目、20～40目、40～60目、60～80目的莪術(shù)顆粒，按上述提取工藝流程，加10倍量的水，水蒸汽蒸餾法浸提5 h，收集莪術(shù)油。以莪術(shù)油得率為指標(biāo)，考察藥材粒度對莪術(shù)油提取的影響。

2.2.2 浸提時(shí)間 分別用飲片和10～20目粉碎的莪術(shù)藥材，按上述提取工藝流程，加10倍量的水，水蒸汽蒸餾法分別浸提2 h、4 h、6 h、8 h、10 h，收集莪術(shù)油。以莪術(shù)油得率為指標(biāo)，考察浸提時(shí)間對莪術(shù)油提取的影響。

2.2.3 料液比 分別用飲片和10～20目粉碎的莪術(shù)藥材，按上述提取工藝流程，按料液比分別為1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25加入相應(yīng)量的水，水蒸汽蒸餾法浸提5 h，收集莪術(shù)油。以莪術(shù)油得率為指標(biāo)，考察料液比對莪術(shù)油提取的影響。

2.3 正交試驗(yàn)優(yōu)化 莪術(shù)揮發(fā)油的提取條件根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，對藥材粒度、浸提時(shí)間、料液比三個(gè)主要因素，選取合適的因素水平，按正交試驗(yàn)表設(shè)計(jì)三因素三水平正交試驗(yàn)，對水蒸汽蒸餾法提取莪術(shù)油的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。

2 結(jié)果與分析

2.1 藥材粒度的影響 分別稱取20 g不同粉碎程度的莪術(shù)顆粒，按上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提取莪術(shù)油，考察藥材粒度對莪術(shù)油得率的影響。由圖1可知，在飲片4～60目的范圍內(nèi)，隨著目數(shù)的增加，莪術(shù)油提取率逐漸上升；而當(dāng)粉碎度大于60目時(shí)，莪術(shù)油提取率呈現(xiàn)下降趨勢。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用粒徑60～80目的莪術(shù)粉末時(shí)，在浸提過程中，粉末糊化較明顯，可能影響了傳質(zhì)過程。

2.2 浸提時(shí)間的影響 分別稱取20 g莪術(shù)飲片和10～20目粉碎的莪術(shù)顆粒，按照上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用水蒸氣蒸餾法分別浸提不同時(shí)間，考察浸提時(shí)間對莪術(shù)油得率的影響。由圖2可知，無論是莪術(shù)飲片還是10～20目粉碎的莪術(shù)顆粒，莪術(shù)油得率隨著浸提時(shí)間的延長而增大，變化趨勢相似。在2 h～6 h之間時(shí)，莪術(shù)油得率上升趨勢較快。當(dāng)浸提時(shí)間超過6 h后，莪術(shù)油得率增加緩慢。

2.3 料液比的影響 分別稱取20 g莪術(shù)飲片和10～20目粉碎的莪術(shù)顆粒，按照上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，加入不同量的水浸泡，采用水蒸氣蒸餾法浸提，考察料液比對莪術(shù)油得率的影響。由圖3可知，在料液比1∶5～1∶20范圍內(nèi)，隨著加水量的增加，莪術(shù)油的得率也逐漸升高。但是，當(dāng)料液比達(dá)到1∶25時(shí)，莪術(shù)油的得率并沒有提升，反而出現(xiàn)了下降的趨勢。

2.4 正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，針對藥材粒度、浸提時(shí)間、料液比三個(gè)主要因素，按L9(34)正交試驗(yàn)表設(shè)計(jì)三因素水平正交試驗(yàn)如表1，正交試驗(yàn)結(jié)果見表2，方差分析見表3。由表2可知，影響莪術(shù)油得率大小的因素主次順序?yàn)椋核幉牧６?浸提時(shí)間>料液比。由K值分析，A因素中2水平的莪術(shù)油得率最高，B因素中3水平的莪術(shù)油得率最高，C因素中3水平莪術(shù)油得率最高。但是，從方差分析表來看，A因素和B因素對莪術(shù)油得率有顯著影響，C因素對莪術(shù)油得率的影響不顯著。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，在料液比(C因素)1∶5～1∶20范圍內(nèi)，莪術(shù)油得率隨料液比增大而增加。K值分析顯示，C因素第3水平與第2水平對莪術(shù)油得率結(jié)果的影響差異很小?？紤]節(jié)約用水和莪術(shù)油得率，C因素取第2水平為最優(yōu)。綜合上述分析，確定水蒸氣蒸餾法提取莪術(shù)油的最佳工藝條件為A2B3C2，即藥材粒度為10～20目，提取時(shí)間為10 h，料液比為1∶10。

表1 水蒸氣蒸餾法提取莪術(shù)油的正交試驗(yàn)因素水平表

表2 莪術(shù)油提取條件的正交試驗(yàn)方案及結(jié)果

表3 莪術(shù)油提取條件的正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析

2.5 優(yōu)化工藝條件驗(yàn)證 按上述確定的優(yōu)化提取工藝條件，重復(fù)試驗(yàn)3次，每次稱取50 g莪術(shù)顆粒，結(jié)果3次提取的莪術(shù)油得率分別為2.39%、2.46%、2.40%，平均得率為2.42%，RSD為1.57%?？梢娫摴に嚄l件下莪術(shù)油得率基本穩(wěn)定。

3 討論

莪術(shù)揮發(fā)油的主要活性成分為單萜和倍半萜類物質(zhì)[8]，加熱時(shí)間過長可能引起其發(fā)生分解與轉(zhuǎn)化。研究中觀察到，當(dāng)料液比太大(1∶25)時(shí)，加熱蒸餾時(shí)間顯著延長，莪術(shù)揮發(fā)油的得率呈現(xiàn)輕微下降趨勢是否與揮發(fā)油成分轉(zhuǎn)化有關(guān)，有待進(jìn)一步探查。莪術(shù)藥材中含有淀粉，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，粉碎度過大，莪術(shù)粉末粒徑太細(xì)時(shí)，加熱蒸餾過程中，粉末表面有較明顯的糊化，可能影響傳質(zhì)。也有研究報(bào)道稱，莪術(shù)顆粒在長時(shí)間的加熱蒸餾過程中，其所含淀粉易與水蒸氣、揮發(fā)油一起被蒸餾出，給后期莪術(shù)揮發(fā)油的精制造成一定的困難[9]。本研究結(jié)果表明，水蒸氣蒸餾法提取莪術(shù)揮發(fā)油的最佳工藝條件為：藥材粒度10～20目，提取時(shí)間10 h，料液比1∶10。在此條件下，莪術(shù)油得率可達(dá)到2.40%左右。因此，水蒸氣蒸餾法提取莪術(shù)揮發(fā)油的工藝中，莪術(shù)藥材的粉碎度、加熱溫度和時(shí)間也需要進(jìn)行合理控制。