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标题 化橘红药材挥发油提取及用饱和水溶液法包合工艺研究
范文 王文平 尹兴斌 董晓旭 杨春静 张海英 游龙泰 倪健



摘要：目的 优选化橘红药材挥发油提取及包合的最佳工艺。方法 以挥发油得率为指标，采用单因素试验考察挥发油的提取工艺；以挥发油包合率及包合物得率为评价指标，采用饱和水溶液法，进行L9（34）正交试验，优选挥发油的包合工艺，并采用显微呈像分析、X射线衍射法对包合物进行表征。结果 挥发油的最佳提取工艺为不浸泡，加10倍量水，提取10 h；最佳包合工艺为：油（mL）∶β-环糊精（g）∶水（mL）=1∶8∶80，包合温度为50 ℃，包合时间为3 h。包合工艺的验证试验显示，挥发油包合率、包合物得率平均值分别为91.50%、88.36%。显微镜法、X射线衍射法表明包合物形成，包合物状态良好。结论 本试验优选出的挥发油提取及包合工艺稳定可行，可为制剂生产提供一定依据。
关键词：化橘红；挥发油；提取；β-环糊精；包合工艺
DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2017.11.016
中图分类号：R284.2 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2017）11-0067-04
Study on Extraction and Inclusion Process of Volatile Oil from Citri Grandis Exocarpium with Saturated Aqueous Solution WANG Wen-ping， YIN Xing-bin， DONG Xiao-xu， YANG Chun-jing， ZHANG Hai-ying， YOU Long-tai， NI Jian （College of Pharmacy， Beijing University of Chinese Medicine， Beijing 100102， China）
Abstract： Objective To optimize the processes of extraction and inclusion of volatile oil from Citri Grandis Exocarpium. Methods With yield ratio of volatile oil as evaluation index， single factor experiments were used to study the extraction process of volatile oil. With the inclusion rate of the volatile oil and the yield of inclusion as evaluation indexes， saturated aqueous solution was used to the L9（34） orthogonal experiments to reach the best inclusion process optimization. And the microscopic imaging analysis and X-ray scattering technology were adopted to character the inclusion compound. Results The optimum extraction process of volatile oil was extracted for 10 hours with 10 folds the amount of water， and without soaking. The optimum conditions of inclusion process were as follows： volatile oil （mL）： β-CD （g）： water （mL） ratio was 1：8：80； inclusion temperature was 50 ℃； inclusion time was 3 hour. The validation experiments of the inclusion rate of the volatile oil and the yield of inclusion were 91.50% and 88.36%. Microscopic imaging analysis and X-ray scattering technology proved the inclusion compound had been formed. Conclusion Optimal extraction and inclusion process are feasible and stable， which can provide certain supporting data for preparation and production.
Key words： Citri Grandis Exocarpium； volatile oil； extraction； β-CD； inclusion process
化橘紅为芸香科植物化州柚Citrus grandis‘Tomentosa或柚Citrus grandis（L.）Osbeck的未成熟或近成熟的干燥外层果皮，前者习称“毛橘红”，后者习称“光七爪”“光五爪”，具有理气宽中、燥湿化痰功效，用于治疗咳嗽痰多、食积伤酒、呕恶痞
基金项目：北京市科技计划“十病十药”中药专项（Z020071620099）；北京中医药大学协同创新建设计划（2013-XTCX-03）
通讯作者：倪健，E-mail：njtcm@263.net
闷[1-2]。化橘红是广东省道地药材，其主要成分有挥发油、黄酮、多糖等。化橘红的挥发油具有明显的镇咳、祛痰作用，是化橘红的主要活性成分，且出油率高，在治疗痰症、咳喘的中药复方中出现频率很高[3]。迄今化橘红挥发油的工艺研究鲜有报道，且少数研究报道为化橘红粗粉的提取工艺[4]，但实际生产中药材粉末提取挥发油易造成挥发油的成分损失且在煎煮过程中易导致糊锅，因此，在实际生产中化橘红为原药材不粉碎入药。目前对于化橘红原药材挥发油的包合工艺尚未见报道。本试验以化橘红原药材为研究对象，对其提取及包合的工艺参数进行优化，为制剂研究及大规模生产提供支撑性数据。
1 仪器与试药
ZNCL-S-10D多点智能磁力搅拌器（河南爱博特科技发展有限公司），ZDHW型调温电热套（北京市中兴伟业仪器有限公司，BT125D型电子分析天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司），DZ-28BC型真空干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司），XD-3X射线衍射仪（北京普析通用仪器有限公司），Olympus显微系统和DP71图像采集系统。
化橘红购自北京同仁堂（亳州）饮片公司，批号501002809，经北京中医药大学刘春生教授鉴定为芸香科植物化州柚Citrus grandis‘Tomentosa的干燥外层果皮。β-环糊精（β-CD），分析纯，天津市光复精细化工研究所，批号20151030；无水乙醇，北京化工厂，批号20160606；水为高纯水。
2 方法与结果
2.1 挥发油提取工艺考察
称取化橘红饮片适量，按照2015年版《中华人民共和国药典》四部附录2204挥发油测定法（甲法）提取，收集挥发油。以挥发油得率为指标，采用单因素试验考察浸泡与否、加水倍量、提取时间对化橘红挥发油得率的影响，得到化橘红挥发油的最佳提取工艺。化橘红挥发油为黄色透明液体，用封口膜密闭，置于4 ℃冷藏备用。
2.1.1 浸泡与否 称取化橘红饮片150 g，共4份，加入10倍量水，分别浸泡0、2、4、11 h（过夜）后提取。由于生产中时间限制，故考察不同浸泡条件下10 h内的挥发油提取量，结果见表1。
挥发油提取量为：不浸泡>浸泡2 h>浸泡4 h≈浸泡过夜。由此可以得出，不浸泡最有利于化橘红挥发油的提取，浸泡2 h后提取，挥发油的提取量降低，浸泡4 h与浸泡过夜挥发油的提取量相当。表明在浸泡过程中某些挥发性成分易散失导致挥发油提取量减少，在浸泡4 h时，易挥发成分已基本散失完成。故最终确定在化橘红提取时选择不浸泡直接提取。
2.1.2 加水倍量 称取化橘红饮片4份，每份100 g，分别加入8、10、12、14倍量水，提取挥发油10 h，记录不同时间的挥发油提取量，在提取过程中通过控制回流的滴速控制加热条件的一致性，结果见图1。
在挥发油提取时，不同加水倍量提取挥发油的量不同。加水量少，则药材不能完全浸润，提取不完全；加水量过多，挥发油在水中的溶解增加，挥发油提取量又会相对减少。试验结果显示，加入10倍量水时，挥发油提取量最大，且当提取到10 h时出油量有明显变缓的趋势，同时结合药厂及医院制剂科工作时间的限制及对成本的考虑，最终确定提取工艺为加10倍量水提取10 h。
2.1.3 提取工艺验证试验 按照优选的挥发油提取工艺，即化橘红饮片100 g，不浸泡，加入10倍量水，提取10 h，平行进行3次验证试验，结果见表2。表明该提取工艺稳定可行。
2.2 挥发油包合工艺考察
2.2.1 空白回收率试验 取1 mL挥发油于500 mL圆底烧瓶中，加入200 mL水，按2015年版《中华人民共和国药典》四部附录2204挥发油测定法（甲法）测定，测得揮发油的空白回收率为90%。
2.2.2 正交试验设计 目前挥发油包合物制备方法有饱和水溶液法、胶体磨法、研磨法等，其中饱和水溶液法因其包合率相对较高且操作方便、设备要求不高而在制剂生产中应用最多[5-6]，故本试验选择饱和水溶液法对挥发油进行包合。在预试验基础上，选择挥发油包合率和包合物得率为评价指标，考察影响包合物生成的3个因素包合温度、包合时间、油（mL）- β-CD（g）-水（mL）比例对挥发油包合率和包合物得率的影响。因素水平见表3。
2.2.3 包合物的制备 称取规定质量的β-CD于锥形瓶中，分别加入蒸馏水60、80、100 mL，于设定温度的水浴锅上加热溶解，制成β-CD饱和溶液，置于磁力搅拌器上恒温。挥发油1 mL加无水乙醇制成50%（V/V）的无水乙醇溶液，超声处理使油与无水乙醇混合均匀，之后缓慢加入β-CD溶液中，加塞，搅拌至规定时间，冷却至室温，放入冰箱，冷藏24 h，抽滤，包合物用适量水洗涤，再用10 mL无水乙醇洗涤，滤层和滤纸一同取出，置于真空干燥箱干燥4 h，即得。
2.2.4 挥发油包合率及包合物得率的测定 分别取9组干燥好的包合物，置于500 mL圆底烧瓶中，加入200 mL水，连接挥发油提取装置，按2015年版《中华人民共和国药典》四部附录2204挥发油测定法（甲法）提取挥发油，保持微沸5 h，至油量不再增加，计算挥发油包合率。取9个干燥至恒重的培养皿，编号1～9，剪9个大小相等的滤纸，称定蒸发皿和滤纸的质量（m1），将抽滤完的包合物及滤纸干燥后称定质量（m2），包合物质量m=m2-m1。称量得1 mL化橘红挥发油的质量为0.85 g。由此计算出不同条件下包合物收率。
根据2个指标的重要程度，结合文献[7-8]对试验结果进行加权。以挥发油包合率（y1）作为包合工艺筛选的主要指标，权重系数定为0.7；包合物得率（y2）作为次要指标，权重系数设为0.3。y1=包合物中的挥发油÷（挥发油投入量×空白回收率）×100%，y2=干燥包合物÷（β-CD+挥发油）×100%，综合评分y=0.7y1+0.3y2。正交试验结果见表4，方差分析见表5。
方差分析结果显示，A、B、C三因素中A因素的P<0.05，B、C因素P>0.05，以95%为可信区间，说明A因素即包合温度对挥发油的包合具有显著影响，B、C因素无显著影响。通过K值比较，最终确定最佳提取工艺为A3B3C2，即：50 ℃，油（mL）∶β-CD（g）∶水=1∶8∶80，提取3 h。
2.3 包合物表征
2.3.1 显微呈像分析 取适量β-CD、挥发油与β-CD物理混合物及包合物，过100目筛，分别放于3张载玻片上，以少量蒸馏水分散溶解，盖上盖玻片，于10×10倍显微镜下观察。β-CD、挥发油与β-CD物理混合物、包合物显微图见图2。可见，β-CD在显微镜下呈不规则透明团块，成像清晰；物理混合物类似于β-CD，且有大量细小油滴存在；包合物的显微图与以上二者具有明显区别，呈黑色不规则团块状。说明包合物已经形成。
2.3.2 X射线衍射法 取空白β-CD、挥发油与β-CD的物理混合物、包合物分别进行X射线衍射，以扫描角度为横坐标，衍射强度为纵坐标，采用Origin软件绘制X射线粉末衍射图，结果见图3。可见，包合物的衍射峰在2θ为6°～8°产生了新的吸收峰，在2θ为14°～20°产生了4个明显的尖峰且吸收强度大幅度增强，在2θ为26°～27°、35°、40°、45°的峰减弱或消失。说明挥发油与β-CD形成了包合物。
3 讨论
挥发油分子具有分子量小、亲脂性、低沸点等特点。本试验根据挥发油与水不混溶，受热后二者蒸汽压的总和与大气压相等时溶剂即开始沸腾，继续加热挥发油可随水蒸气蒸馏出来的原理，采用水蒸气蒸馏法提取化橘红挥发油。由于中药挥发油挥发性强，有效成分易损失，因此，本试验利用现代包合技术，将挥发油包合在β-CD分子之中，从而获得稳定的包合物。
本试验结果显示，挥发油的最佳提取工艺为：不浸泡，加10倍量水，提取10 h。最佳包合工艺为：油（mL）∶β-CD（g）∶水（mL）=1∶8∶80，包合温度为50 ℃，包合时间为3 h。通过显微镜法、X射线衍射法对挥发油进行表征，结果显示包合物形成且包合状态良好。该工艺操作方便，实用性强，有利于生产。化橘红挥发油包合后能明显改善挥发油中有效成分损失情况，包合物对于强光、高湿、高温的稳定性本课题组将进一步探讨。
参考文献：
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[2] 辛振杰，李依信，李永斌.复方川贝止咳糖浆中化橘红和薄荷脑的薄层色谱鉴别[J].中国药业，2007，16（20）：39-40.
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更新时间：2024/12/23 1:20:04