原花青素羥丙基-β-環(huán)糊精包合物制備工藝的研究①

李守君，劉　麗，方　丹，王東艷，張玲，彭玉生

(佳木斯大學藥學院，黑龍江 佳木斯 154007)

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原花青素羥丙基-β-環(huán)糊精包合物制備工藝的研究①

李守君，劉麗，方丹，王東艷，張玲，彭玉生

(佳木斯大學藥學院，黑龍江 佳木斯 154007)

摘要：目的：優(yōu)化原花青素羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的最佳制備工藝。方法：以包合率為指標，采用正交試驗方法，對包合物的制備工藝進行優(yōu)化。結(jié)果：確定最佳制備工藝投料質(zhì)量比(原花青素和羥丙基-β-環(huán)糊精的質(zhì)量比1:4)、羥丙基-β-環(huán)糊精質(zhì)量分數(shù)30%、包合溫度20℃、包合時間2.5h。結(jié)論：用溶液攪拌法對原花青素進行包合方法可行，包合率為24.5%。

關(guān)鍵詞：原花青素；羥丙基-β-環(huán)糊精；包合物；制備工藝

原花青素(proanthocyanidin, PC)是一類多酚類化合物的總稱，是由兒茶素，表兒茶素及表兒茶素沒食子酸酯通過C4～C6或者C4～C8連接而成的具有不同聚合度的混合物[1]。原花青素具有抗氧化的作用和清除自由基的功能，研究表明，原花青素在體內(nèi)抗氧化能力是維生素E的50倍、維生素C的20倍；還能預防心血管疾病，改善視覺功能、預防老年性癡呆、抗炎、抗過敏、抗輻射、抗突變、抗抑郁、皮膚美容和保健等諸多功能[2,3]。但由于PC含有多個酚羥基，酚羥基性質(zhì)較為活潑，對空氣、陽光、高溫、高濕等外界環(huán)境十分敏感，容易被氧化和破壞，從而導致其穩(wěn)定性較差，限制了對它的充分利用。為了增加PC的穩(wěn)定性，能使其得到廣泛應用，所以提高PC穩(wěn)定性的至為關(guān)鍵[4]。

羥丙基-β-環(huán)糊精(hydroxypropyl-bera-cyclodextrin,HP-β-CD)是β-環(huán)糊精的一種羥烷基衍生物。對許多化合物具有優(yōu)良的包合作用，可以提高被包合物質(zhì)的穩(wěn)定性，增加難溶性藥物的溶解性、降低藥物毒副作用以及提高藥物的生物利用度[5]。HP-β-CD作為一種藥物的輔料，在藥劑學方面已經(jīng)有了廣泛的使用[6]。但國內(nèi)外有關(guān)原花青素HP-β-CD包合物研究的文獻較少。本研究為原花青素包合物的制備工藝及開發(fā)利用提供一些理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

BP211D電子天平(德國Sartorius公司)；CL-2A磁力加熱攪拌器(鄭州長城科工貿(mào)有限公司)；KQ-500DE型數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；765型紫外可見分光光度計(上海儀電科學儀器股份有限公司)；101-1型恒溫干燥箱(江蘇金壇市大地自動化儀器廠)；304317型冷凍干燥機(美國Virtis公司)；DL-5-B型離心機(上海安亭科學儀器廠)香草醛、鹽酸、甲醇均為化學純；水均為二次蒸餾水；原花青素(吉林大森林生物化工有限公司)；羥丙基-β-環(huán)糊精(山東濱州智源生物科技有限公司)。

1.2方法1.2.1標準曲線的制備

采用香草醛-鹽酸法[7]。精密稱取兒茶素標準品0.1g，置100mL容量瓶中，加蒸餾水定容至刻度，搖勻即得1.0mg/mL的標準溶液。分別精密吸取1.0mg/mL的兒茶素標準溶液2.5、3.75、5.0、6.25、7.5、8.75mL于25.0mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，配制成相應濃度的標準溶液，再分別吸取1mL不同濃度的標準溶液于10mL試管(外包鋁箔)中，加入4%香草醛甲醇溶液6mL和濃鹽酸3mL，搖勻，室溫下放置20min，用空白作對照，在500nm處測定吸光度。以吸光度值為縱坐標、濃度為橫坐標作圖獲得標準曲線，得到回歸方程y=2.024x+0.0909(R2=0.9996)。

圖1　兒茶素標準曲線

1.2.2包合率的計算

精密稱取適量的包合物，加入適量的蒸餾水將其溶解，高速離心后，取適量上清液測定其吸光度。通過標準曲線得出包合物中原花青素的含量，然后計算包合率=包合物中原花青素的質(zhì)量/投入的原花青素質(zhì)量×100%。

1.2.3包合方法的選擇

按投料質(zhì)量比1:4精密稱量原花青素和HP-β-CD各3份，分別用溶液攪拌法、研磨法、超聲法制備包合物，然后測定包合物中原花青素的含量，計算包合率。

1.2.4單因素試驗1.2.4.1投料比對包合效果的影響

分別選取質(zhì)量比為1:1，1:2，1:4，1:6，1:8的原花青素與HP-β-CD，將HP-β-CD配置成質(zhì)量分數(shù)為30%的溶液，包合溫度為30℃，在包合時間為2.5 h下溶液攪拌法制備包合物。

1.2.4.2HP-β-CD質(zhì)量分數(shù)對包合效果的影響

分別選取質(zhì)量分數(shù)為15%，20%，25%，30%，35%HP-β-CD的溶液，原花青素與HP-β-CD的質(zhì)量比為1:4，在包合溫度30℃、包合時間為2.5 h 的條件下，溶液攪拌法制備包合物。

1.2.4.3包合溫度對包合效果的影響

設(shè)置包合溫度為20℃，30℃，40℃，50℃，60℃，在原花青素與HP-β-CD的質(zhì)量比為 1:4，質(zhì)量分數(shù)30%的HP-β-CD溶液、包合時間為2.5h的條件下進行溶液攪拌法制備包合物。

1.2.4.4包合時間對包合效果的影響

在原花青素與HP-β-CD 的質(zhì)量比為 1:4，質(zhì)量分數(shù)30%的HP-β-CD溶液、包合溫度為30℃的條件下，分別攪拌0.5，1，1.5，2，2.5h制備包合物。

1.2.5正交試驗

根據(jù)對包合條件試驗結(jié)果分析，選取原花青素與HP-β-CD的質(zhì)量比(A)、HP-β-CD質(zhì)量分數(shù)(B)、包合溫度(C)對包合效果影響較大，因此以包合物的包合率為指標，對三個因素進行L9(34)正交試驗設(shè)計。然后利用正交設(shè)計助手V3.1軟件進行輔助處理數(shù)據(jù)并分析。

2結(jié)果

2.1確定制備包合物的方法

由表1可知，在三種包合制備方法中，溶液攪拌法制備包合物的包合率最高，因此選擇溶液攪拌法為原花青素羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的制備方法。

表1　各包合方法的包合率

2.2單因素試驗的結(jié)果分析2.2.1投料質(zhì)量比對包合效果的影響

由圖2可知，當投料質(zhì)量比在1:1～1:4，包合物的包合率隨原花青素與HP-β-CD的質(zhì)量比增加而變大，但投料質(zhì)量比大于1:4時，可能因為HP-β-CD過多以及原花青素與HP-β-CD的分布不均，導致包合率下降從而影響包合效果。因此，選取投料質(zhì)量比為1:2，1:4，1:6作為正交試驗的3個因素水平。

圖2　投料比對包合效果的影響

2.2.2HP-β-CD質(zhì)量分數(shù)對包合效果的影響

由圖3可知，HP-β-CD質(zhì)量分數(shù)在15%～25%，包合物的包合率隨著HP-β-CD質(zhì)量分數(shù)增大而上升，在質(zhì)量分數(shù)為25%時，包合率最大，而后下降。前期增大，主要是HP-β-CD疏水性空腔結(jié)構(gòu)為原花青素提供了充足的環(huán)境空間，使得原花青素更易于進入HP-β-CD空腔里面；當達到25%時，對于定量的原花青素來說，包合已經(jīng)趨于平衡。因此，選取20%，25%，30%的HP-β-CD質(zhì)量分數(shù)作為正交試驗的3個因素水平。

圖3　HP-β-CD質(zhì)量分數(shù)對包合效果的影響

2.2.3包合溫度對包合效果的影響

由圖4可知，包合溫度為30℃時，包合率最大，包合效果好。溫度低，影響原花青素的溶解，使包合率下降。但高于40℃時，可能了破壞原花青素和HP-β-CD的結(jié)構(gòu)，包合率下降從而影響包合效果。因此，選取包合溫度20℃，30℃，40℃作為正交試驗的3個因素水平。

圖4　包合溫度對包合效果的影響

2.2.4包合時間對包合效果的影響

由圖 5 可知，在包合時間0.5～2.5h，包合物的包合率會隨著包合時間的延長而變大，而后趨于平緩。說明包合時間對包合效果的影響較小，為了提高試驗效率。因此，包合時間不作為正交試驗的考察因素。

圖5　包合時間對包合效果的影響

2.3正交試驗優(yōu)化制備工藝

對試驗的結(jié)果進行分析，建立正交因素水平表，見表2。然后，通過正交試驗，建立正交試驗表及實驗數(shù)據(jù)并進行方差分析，分別見表3和表4。

表3　L9(34)正交試驗設(shè)計表及實驗結(jié)果

由表3可知，最佳包合工藝組合為A1B3C2，各因素對包合效果影響的主次關(guān)系為B>A>C，即HP-β-CD質(zhì)量分數(shù)>包合溫度>投料質(zhì)量比。由表4可知，表明因素B對包合效果的影響是顯著，對試驗的結(jié)果影響最大，因素A對試驗的結(jié)果影響不顯著，因素C對試驗的結(jié)果影響最小。因此，通過正交試驗得到溶液攪拌法制備包合物的最佳工藝條件為：原花青素與 HP-β-CD 的質(zhì)量比為1:4，HP-β-CD質(zhì)量分數(shù)為30%，包合溫度為20℃。按此工藝條件進行驗證，得到包合率為24.52% 。

表4　方差分析

3討論

采用不同制備方法，確定溶液攪拌法較適用原花青素-HP-β-CD包合物的制備。通過對包合條件的考察，從而得知HP-β-CD質(zhì)量分數(shù)對包合物制備的影響較大，利用正交試驗優(yōu)化得到了最佳制備工藝。制備的包合物將提高原花青素的穩(wěn)定性，為其以后的研究提供了有利的試驗依據(jù)，也從而說明羥丙基-β-環(huán)糊精作為包合材料得到了更廣泛的應用，下一步計劃對包合物進行質(zhì)量研究。

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基金項目：①佳木斯大學研究生科技創(chuàng)新項目，編號：LM2015_097。

作者簡介：李守君(1962～)男,黑龍江綏化人，碩士，教授，碩士研究生導師，從事藥物控釋緩釋及靶向研究。 通訊作者：劉麗 (1989～)女， 黑龍江雙鴨山人，在讀碩士研究生。E-mail：liu9li@163.com。

中圖分類號：R284

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0104(2016)04-0019-03

(收稿日期：2015-12-18)

The study on the preparation process of inclusion compound of procyanidins and hydroxypropyl-bera-cyclodextrin

LIShou-jun,LIULi,FANGDan,WANGDong-yan,ZHANGLing,PENGYu-sheng

(College of Pharmcy in Jiamusi University, Jiamusi 154007,China)

Abstract:Objective: To optimize the inclusion compound of best preparation process from procyanidins and hydroxypropyl-bera-cyclodextrin. Methods: The inclusion rate was taken as the index. The orthogonal experiment method was adopted. And the preparation process of inclusion compound was optimized. Results: The reactant ratio of the best preparation technology was determined (procyanidins and hydroxypropyl-bera-cyclodextrin of ratio, 1:4), mass fraction of Hydroxypropyl - beta - cyclodextrin 30%, inclusion temperature 20℃ and inclusion of time 2.5h. Conclusions: The solution mixing method of procyanidins inclusion is feasible, and the inclusion rate was 24.5%.

Key words:procyanidins; hydroxypropyl-bera-cyclodextrin; inclusion compound; preparation process