犍為筠姜揮發油提取及其β-環糊精包合物制備工藝研究

李翠紅，裴妙榮，王 兵

（1.山西省眼科醫院，山西 太原030002；2.山西中醫藥大學，山西 晉中030619）

犍為筠姜系姜科植物姜Zingiber 0fficinale Rose.的干燥根莖［1］，主產于四川宜賓等地，具有溫中散寒、回陽通脈、溫肺化飲的功效。現代研究表明，犍為筠姜具有抗潰瘍、抗血栓和抗炎、鎮痛等多種藥理作用。犍為筠姜主要活性成分為揮發油，揮發油中主要含有姜烯、姜醇、姜烯酮等多種成分［2］。為了減少在生產過程中揮發油的損失，方便與配方中其他組分進行混勻制劑，本研究運用正交試驗法考察犍為筠姜揮發油的提取工藝及其β-CD包合物制備方法，為臨床和生產更好地利用犍為筠姜提供了依據。

1 實驗材料

1.1 實驗儀器

1.2 實驗試藥

犍為筠姜藥材購自四川省藥材市場，為姜科植物姜Zingiber 0fficinale Rose.的干燥根莖；蒸餾水；β-CD環糊精（天津市科精細化工研究所）；其余試劑為分析純。

2 方法與結果

2.1 犍為筠姜揮發油的提取工藝研究

2.1.1 犍為筠姜揮發油的含量測定 取犍為筠姜粉末100 g，加入蒸餾水1200 mL，置電熱套中保持微沸5 h，按《中國藥典》［3］2015年版揮發油測定法（甲法）測定，本品揮發油含量為0.81%，符合《中國藥典》［3］干姜項下有關規定。結果見表1。

表1 犍為筠姜揮發油的含量測定

2.1.2 正交試驗設計 本試驗按2015年版《中國藥典》［3］4部通則2204揮發油測定法（甲法）測定提取犍為筠姜揮發油。以犍為筠姜揮發油得率為考察指標，選擇對總揮發油提取影響較大的3個因素：浸泡時間（h）、溶媒用量（倍）、提取時間（h），每因素設定3個水平（表2）。根據因素水平表，選擇正交表L9（34）進行試驗。分別稱取犍為筠姜100 g，按表3所對應的因素水平提取揮發油，結果見表3和表4。

表2 犍為筠姜揮發油提取工藝因素水平表

由表3可知，實驗最佳水平組合為A3B2D3；直觀分析得出：各因素對實驗結果影響的程度依次為B＞D＞A，A因素中Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ，在B因素中Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，在D因素中Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ，最佳水平組合為A3B3D3。

表3 犍為筠姜揮發油提取工藝試驗結果

由表4揮發油提取量方差分析得出，加水量和提取時間對犍為筠姜揮發油的提取有顯著影響，而浸泡時間無明顯影響。

表4 犍為筠姜揮發油提取量方差分析表

按直觀分析得出的最佳組合，平行提取3份，揮發油的提取率均高于試驗最佳組合，因此確定犍為筠姜揮發油的最佳提取工藝為A3B3D3，即加16倍量水，浸泡1.5 h，提取8 h。

2.1.3 工藝驗證 按已確定的最佳工藝，重復試驗3次，結果犍為筠姜揮發油的平均得率為0.84%。驗證試驗中犍為筠姜揮發油的提取率高于正交試驗中的各次試驗，證明最佳提取工藝具有良好的穩定性和可行性。

2.2 犍為筠姜揮發油β-CD包合物的制備工藝研究

2.2.1 包合物的制備 本試驗分別采用超聲法和研磨法對混合揮發油進行包合。

教師組織各小組結合展示的情況，進行組與組之間穿插補救，實現動作技術的進一步完善。同時，教師還要將所學的動作技能與生活實際相結合，設計一些拓展性問題，對學生進行提升性訓練。

2.2.1 .1 超聲法 取16 g β-CD，加入蒸餾水800 mL，超聲溶解成飽和溶液。取2 mL揮發油，用無水乙醇配制成50%的溶液，將揮發油的無水乙醇溶液逐滴加入β-CD飽和溶液中，40℃超聲2 h，取出后置冰箱冷藏24 h，抽濾，用適量無水乙醇沖洗包合物，低溫干燥，備用。

2.2.1 .2 研磨法 取16 g β-CD，加入蒸餾水48 mL，研磨均勻。取2 mL揮發油，用無水乙醇配制成50%的溶液，將揮發油的無水乙醇溶液緩緩加入研勻的β-CD中，繼續研磨1.5 h，放置，晾干后，用適量無水乙醇洗滌包合物，低溫干燥，備用。

2.2.2 測定包合物的收率、揮發油的包合率 精密稱定β-CD包合物的質量，計算包合物的收率。

取適量包合物，加入16倍量蒸餾水，置電熱套中保持微沸5 h，按2015年版《中國藥典》［3］4部通則2204揮發油測定法（甲法）測定β-CD包合物中揮發油的含量，并計算揮發油的包合率。

分別用超聲法和研磨法，平行制備3份β-CD包合物，以收率和包合率為指標進行比較，結果見表5。

表5 超聲法和研磨法的比較

揮發油包合率=包合后提取的揮發油量（g）/加入揮發油的總量（g）×100%

由表5可見研磨法的包合物收率和包合率明顯高于超聲法，所以確定選用研磨法制備β-CD包合物。

2.2.3 正交試驗優選包合工藝 在確定包合方法的基礎上，以揮發油的包合率為評價指標，選擇對β-CD包合影響較大的3個因素：揮發油與β-CD的配比、研磨時間（h）、加水量（倍），每因素設定3個水平（表6），根據因素水平表，選擇正交表L（934）進行試驗，對研磨法包合工藝條件進行優選，結果見表7、表8。

表6 β-CD包合工藝因素水平表

由表7可知，試驗最佳水平組合為A3B2D3；直觀分析得出：各因素對試驗結果影響的程度依次為A＞D＞B，A因素中Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，B因素中Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，D因素中Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅰ，最佳水平組合為A3B3D2。

表7 β-CD包合工藝試驗結果

由表8可知，揮發油與β-CD的配比對揮發油包合率的影響極顯著，而研磨時間和加水量對包合率無明顯影響，方差分析結果與直觀分析結果一致。由此確定犍為筠姜揮發油包合物的最佳制備工藝為A3B3D2，即揮發油與β-環糊精的投料比為1∶10，加4倍量水，研磨1 h。按已確定的最佳包合工藝，重復試驗3次，結果揮發油包合率平均達85%。

表8 方差分析

2.2.4 包合物的TCL檢驗 取未包合揮發油0.5 mL，加入10 mL無水乙醇溶解，作為供試品溶液1；取從包合物中提取的揮發油0.5 mL，加入10 mL無水乙醇溶解，作為供試品溶液2；取β-CD 5 g加入10 mL無水乙醇，振搖5 min，濾過，作為供試品溶液3；將β-CD包合物5 g加入10 mL無水乙醇，振搖5 min，濾過，作為供試品溶液4。分別吸取上述4種溶液，點樣于同一硅膠薄層板，以石油醚-氯仿-乙酸乙酯（10∶0.5∶1.5）為展開劑展開，取出，晾干，用3%香草醛濃硫酸噴霧顯色（圖1）。由圖1可見揮發油包合前和包合后的斑點完全一致，說明揮發油的主要成分在包合前和包合后沒有變化。β-CD包合物在揮發油斑點相應的位置未見斑點，證明揮發油已被包合。

圖1 犍為筠姜揮發油薄層色譜圖

3 討論

犍為筠姜中主要含有多種揮發性成分，揮發油可采用水蒸氣蒸餾法、溶劑提取法、油脂吸收法、壓榨法和超臨界流體萃取法等進行提取［5］。而水蒸氣蒸餾是最常用的一種技術，該技術所需設備價格低廉，且操作簡單，尤其適用于實驗室揮發油的提取研究。故本研究選擇水蒸氣蒸餾法作為犍為筠姜揮發油的提取方法。采用正交試驗法，以犍為筠姜揮發油的得率為考察指標，對犍為筠姜揮發油提工藝的主要影響因素，如浸泡時間、提取時間以及加水量進行詳細考察，確定最佳提取工藝。

β-CD包合物的制備方法有飽和水溶液法、超聲法、研磨法、膠體磨法和溶液-攪拌法等［6］。本研究在制備犍為筠姜揮發油的包合物時，選取兩種常用方法，即超聲法和研磨法進行考察，發現超聲法制備包合物時，犍為筠姜揮發油在β-CD飽和水溶液中的分散度低，容易聚集成片，包結效果比較差，并且析出的包合物過濾處理時，一部分包合物會透過濾紙，損失較多，直接影響包合物收率；而研磨法制備包合物，油滴被研磨成微細的粒子，分散均勻，分散度較高，包結效果也較好，包合物收率高。此外，研磨法較超聲法更具有工業化生產的特點，故本研究選用研磨法作為犍為筠姜揮發油的包合方法。采用正交試驗法，以揮發油的包合率為評價指標，考察β-CD與揮發油的投料配比、加水量和研磨時間對β-CD包合的影響，最終確定了最佳包合工藝。

試驗通過TCL檢驗，確認包合前后混合揮發油成分未見明顯的改變，并且形成了穩定的包合物，說明該包合工藝穩定可行。

揮發油不穩定，經β-CD包合后，液態變成固態，避免了揮發，又能增加揮發油的水溶性，提高溶解速率，同時還提高了揮發油的利用率和生物利用度，更提高了制劑的穩定性，為制備中成藥制劑創造了良好的先決條件。