化橘紅藥材揮發油提取及用飽和水溶液法包合工藝研究

王文平，尹興斌，董曉旭，楊春靜，張海英，游龍泰，倪健

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化橘紅藥材揮發油提取及用飽和水溶液法包合工藝研究

王文平，尹興斌，董曉旭，楊春靜，張海英，游龍泰，倪健

北京中醫藥大學中藥學院，北京 100102

優選化橘紅藥材揮發油提取及包合的最佳工藝。以揮發油得率為指標，采用單因素試驗考察揮發油的提取工藝；以揮發油包合率及包合物得率為評價指標，采用飽和水溶液法，進行L9（34）正交試驗，優選揮發油的包合工藝，并采用顯微呈像分析、X射線衍射法對包合物進行表征。揮發油的最佳提取工藝為不浸泡，加10倍量水，提取10 h；最佳包合工藝為：油（mL）∶β-環糊精（g）∶水（mL）＝1∶8∶80，包合溫度為50 ℃，包合時間為3 h。包合工藝的驗證試驗顯示，揮發油包合率、包合物得率平均值分別為91.50%、88.36%。顯微鏡法、X射線衍射法表明包合物形成，包合物狀態良好。本試驗優選出的揮發油提取及包合工藝穩定可行，可為制劑生產提供一定依據。

化橘紅；揮發油；提取；β-環糊精；包合工藝

化橘紅為蕓香科植物化州柚‘Tomentosa’或柚（L.）Osbeck的未成熟或近成熟的干燥外層果皮，前者習稱“毛橘紅”，后者習稱“光七爪”“光五爪”，具有理氣寬中、燥濕化痰功效，用于治療咳嗽痰多、食積傷酒、嘔惡痞悶[1-2]。化橘紅是廣東省道地藥材，其主要成分有揮發油、黃酮、多糖等。化橘紅的揮發油具有明顯的鎮咳、祛痰作用，是化橘紅的主要活性成分，且出油率高，在治療痰癥、咳喘的中藥復方中出現頻率很高[3]。迄今化橘紅揮發油的工藝研究鮮有報道，且少數研究報道為化橘紅粗粉的提取工藝[4]，但實際生產中藥材粉末提取揮發油易造成揮發油的成分損失且在煎煮過程中易導致糊鍋，因此，在實際生產中化橘紅為原藥材不粉碎入藥。目前對于化橘紅原藥材揮發油的包合工藝尚未見報道。本試驗以化橘紅原藥材為研究對象，對其提取及包合的工藝參數進行優化，為制劑研究及大規模生產提供支撐性數據。

1 儀器與試藥

ZNCL-S-10D多點智能磁力攪拌器（河南愛博特科技發展有限公司），ZDHW型調溫電熱套（北京市中興偉業儀器有限公司，BT125D型電子分析天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司），DZ-28BC型真空干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司），XD-3X射線衍射儀（北京普析通用儀器有限公司），Olympus顯微系統和DP71圖像采集系統。

化橘紅購自北京同仁堂（亳州）飲片公司，批號501002809，經北京中醫藥大學劉春生教授鑒定為蕓香科植物化州柚‘Tomentosa’的干燥外層果皮。β-環糊精（β-CD），分析純，天津市光復精細化工研究所，批號20151030；無水乙醇，北京化工廠，批號20160606；水為高純水。

2 方法與結果

2.1 揮發油提取工藝考察

稱取化橘紅飲片適量，按照2015年版《中華人民共和國藥典》四部附錄2204揮發油測定法（甲法）提取，收集揮發油。以揮發油得率為指標，采用單因素試驗考察浸泡與否、加水倍量、提取時間對化橘紅揮發油得率的影響，得到化橘紅揮發油的最佳提取工藝。化橘紅揮發油為黃色透明液體，用封口膜密閉，置于4 ℃冷藏備用。

2.1.1 浸泡與否 稱取化橘紅飲片150 g，共4份，加入10倍量水，分別浸泡0、2、4、11 h（過夜）后提取。由于生產中時間限制，故考察不同浸泡條件下10 h內的揮發油提取量，結果見表1。

表1 不同浸泡條件下10 h內揮發油提取量（mL）

揮發油提取量為：不浸泡＞浸泡2 h＞浸泡4 h≈浸泡過夜。由此可以得出，不浸泡最有利于化橘紅揮發油的提取，浸泡2 h后提取，揮發油的提取量降低，浸泡4 h與浸泡過夜揮發油的提取量相當。表明在浸泡過程中某些揮發性成分易散失導致揮發油提取量減少，在浸泡4 h時，易揮發成分已基本散失完成。故最終確定在化橘紅提取時選擇不浸泡直接提取。

2.1.2 加水倍量 稱取化橘紅飲片4份，每份100 g，分別加入8、10、12、14倍量水，提取揮發油10 h，記錄不同時間的揮發油提取量，在提取過程中通過控制回流的滴速控制加熱條件的一致性，結果見圖1。

圖1 不同加水倍量的10 h內揮發油提取量

在揮發油提取時，不同加水倍量提取揮發油的量不同。加水量少，則藥材不能完全浸潤，提取不完全；加水量過多，揮發油在水中的溶解增加，揮發油提取量又會相對減少。試驗結果顯示，加入10倍量水時，揮發油提取量最大，且當提取到10 h時出油量有明顯變緩的趨勢，同時結合藥廠及醫院制劑科工作時間的限制及對成本的考慮，最終確定提取工藝為加10倍量水提取10 h。

2.1.3 提取工藝驗證試驗 按照優選的揮發油提取工藝，即化橘紅飲片100 g，不浸泡，加入10倍量水，提取10 h，平行進行3次驗證試驗，結果見表2。表明該提取工藝穩定可行。

表2 揮發油提取工藝驗證試驗

2.2 揮發油包合工藝考察

2.2.1 空白回收率試驗 取1 mL揮發油于500 mL圓底燒瓶中，加入200 mL水，按2015年版《中華人民共和國藥典》四部附錄2204揮發油測定法（甲法）測定，測得揮發油的空白回收率為90%。

2.2.2 正交試驗設計 目前揮發油包合物制備方法有飽和水溶液法、膠體磨法、研磨法等，其中飽和水溶液法因其包合率相對較高且操作方便、設備要求不高而在制劑生產中應用最多[5-6]，故本試驗選擇飽和水溶液法對揮發油進行包合。在預試驗基礎上，選擇揮發油包合率和包合物得率為評價指標，考察影響包合物生成的3個因素包合溫度、包合時間、油（mL）- β-CD（g）-水（mL）比例對揮發油包合率和包合物得率的影響。因素水平見表3。

表3 揮發油包合工藝正交試驗因素水平表

2.2.3 包合物的制備 稱取規定質量的β-CD于錐形瓶中，分別加入蒸餾水60、80、100 mL，于設定溫度的水浴鍋上加熱溶解，制成β-CD飽和溶液，置于磁力攪拌器上恒溫。揮發油1 mL加無水乙醇制成50%（V/V）的無水乙醇溶液，超聲處理使油與無水乙醇混合均勻，之后緩慢加入β-CD溶液中，加塞，攪拌至規定時間，冷卻至室溫，放入冰箱，冷藏24 h，抽濾，包合物用適量水洗滌，再用10 mL無水乙醇洗滌，濾層和濾紙一同取出，置于真空干燥箱干燥4 h，即得。

2.2.4 揮發油包合率及包合物得率的測定 分別取9組干燥好的包合物，置于500 mL圓底燒瓶中，加入200 mL水，連接揮發油提取裝置，按2015年版《中華人民共和國藥典》四部附錄2204揮發油測定法（甲法）提取揮發油，保持微沸5 h，至油量不再增加，計算揮發油包合率。取9個干燥至恒重的培養皿，編號1～9，剪9個大小相等的濾紙，稱定蒸發皿和濾紙的質量（m1），將抽濾完的包合物及濾紙干燥后稱定質量（m2），包合物質量m＝m2－m1。稱量得1 mL化橘紅揮發油的質量為0.85 g。由此計算出不同條件下包合物收率。

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根據2個指標的重要程度，結合文獻[7-8]對試驗結果進行加權。以揮發油包合率（y1）作為包合工藝篩選的主要指標，權重系數定為0.7；包合物得率（y2）作為次要指標，權重系數設為0.3。y1＝包合物中的揮發油÷（揮發油投入量×空白回收率）×100%，y2＝干燥包合物÷（β-CD＋揮發油）×100%，綜合評分y＝0.7y1＋0.3y2。正交試驗結果見表4，方差分析見表5。

方差分析結果顯示，A、B、C三因素中A因素的＜0.05，B、C因素＞0.05，以95%為可信區間，說明A因素即包合溫度對揮發油的包合具有顯著影響，B、C因素無顯著影響。通過K值比較，最終確定最佳提取工藝為A3B3C2，即：50 ℃，油（mL）∶β-CD（g）∶水＝1∶8∶80，提取3 h。

表4 揮發油包合工藝正交試驗結果

表5 揮發油包合工藝結果方差分析

2.2.5 包合工藝驗證試驗 按照優選的揮發油最佳包合工藝，進行3批平行驗證試驗，結果見表6。平均揮發油包合率為91.50%，大于正交表中的最佳包合率89.98%，說明該包合工藝穩定可行。

表6 揮發油包合工藝驗證試驗（%）

2.3 包合物表征

2.3.1 顯微呈像分析 取適量β-CD、揮發油與β-CD物理混合物及包合物，過100目篩，分別放于3張載玻片上，以少量蒸餾水分散溶解，蓋上蓋玻片，于10×10倍顯微鏡下觀察。β-CD、揮發油與β-CD物理混合物、包合物顯微圖見圖2。可見，β-CD在顯微鏡下呈不規則透明團塊，成像清晰；物理混合物類似于β-CD，且有大量細小油滴存在；包合物的顯微圖與以上二者具有明顯區別，呈黑色不規則團塊狀。說明包合物已經形成。

圖2 化橘紅揮發油β-CD包合顯微圖

2.3.2 X射線衍射法 取空白β-CD、揮發油與β-CD的物理混合物、包合物分別進行X射線衍射，以掃描角度為橫坐標，衍射強度為縱坐標，采用Origin軟件繪制X射線粉末衍射圖，結果見圖3。可見，包合物的衍射峰在2為6°～8°產生了新的吸收峰，在2為14°～20°產生了4個明顯的尖峰且吸收強度大幅度增強，在2為26°～27°、35°、40°、45°的峰減弱或消失。說明揮發油與β-CD形成了包合物。

注：A.β-CD；B.物理混合物；C.包合物

3 討論

本試驗結果顯示，揮發油的最佳提取工藝為：不浸泡，加10倍量水，提取10 h。最佳包合工藝為：油（mL）∶β-CD（g）∶水（mL）＝1∶8∶80，包合溫度為50 ℃，包合時間為3 h。通過顯微鏡法、X射線衍射法對揮發油進行表征，結果顯示包合物形成且包合狀態良好。該工藝操作方便，實用性強，有利于生產。化橘紅揮發油包合后能明顯改善揮發油中有效成分損失情況，包合物對于強光、高濕、高溫的穩定性本課題組將進一步探討。

[1] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典：一部[M].北京：中國醫藥科技出版社,2015：74-75.

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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

To optimize the processes of extraction and inclusion of volatile oil from Citri Grandis Exocarpium.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.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.Optimal extraction and inclusion process are feasible and stable, which can provide certain supporting data for preparation and production.

Citri Grandis Exocarpium; volatile oil; extraction; β-CD; inclusion process

10.3969/j.issn.1005-5304.2017.11.016

R284.2

A

1005-5304(2017)11-0067-04

（2017-01-11）

（2017-02-13；編輯：陳靜）

北京市科技計劃“十病十藥”中藥專項（Z020071620099）；北京中醫藥大學協同創新建設計劃（2013-XTCX-03）

倪健，E-mail：njtcm@263.net