超聲波法提取川芎中阿魏酸的工藝研究

李宏偉

(哈爾濱三聯藥業股份有限公司，黑龍江 哈爾濱)

川芎多年生草本，高40～60 cm。根莖發達，形成不規則的結節狀拳形團塊，具濃烈香氣。莖直立，圓柱形，具縱條紋，上部多分枝，下部莖節膨大呈盤狀。莖下部葉具柄，柄長3～10 cm，基部擴大成鞘;葉片輪廓卵狀三角形，長12～15 cm，寬10～15 cm，3～4 回三出式羽狀全裂，羽片4～5 對，卵狀披針形，長6～7 cm，寬5～6 cm，末回裂片線狀披針形至長卵形，長2～5 mm，寬1～2 mm，具小尖頭;莖上部葉漸簡化。復傘形花序頂生或側生;總苞片3～6，線形，長0.5～2.5 cm;傘輻7～24，不等長，長2～4 cm，內側粗糙;小總苞片4～8，線形，長3～5 mm，粗糙;萼齒不發育;花瓣白色，倒卵形至心形，長1.5～2 mm，先端具內折小尖頭;花柱基圓錐狀，花柱2，長2～3 mm，向下反曲。幼果兩側扁壓，長2～3 mm，寬約1 mm；背棱槽內油管1～5，側棱槽內油管2～3，合生面油管6～8。花期7-8 月，幼果期9-10月。川芎中藥材為傘形科植物川芎Ligusticum chuanxiong Hort.的干燥根莖[1]。我國主要分布在云南、貴州、廣西等溫和的氣候環境。常用于行氣開郁，祛除風燥濕，活血止痛。治風冷頭痛旋暈，脅痛腹疼，寒痹筋攣，經閉，難產，產后瘀阻塊痛，癰疽瘡瘍[2]。用于月經不調，經閉痛經，瘕腹痛，胸脅刺痛，跌撲腫痛，頭痛，風濕痹痛等癥。化學成分主要有川芎嗪、黑麥草堿、藁本內酯、川芎萘呋內酯、阿魏酸等。臨床使用多種劑型，其提取工藝多種多樣，有水浸泡法、索式回流法、水煎法、有機溶劑提取法等[3-4]。超聲波提取技術能增加所提取成分的產率，縮短提取時間。超聲波提取能夠在很短的時間內將物料中所需提取的成分幾乎完全地提取出來，與傳統提取法相比，可大大提高產品收率及資源利用率、縮短生產周期、節省原料、提高經濟效益。且提取物中有效成分含量高，有利于進一步梢制和分離。提取過程中無需加熱，適于低溫成分的提取。合理的超聲波提取技術不改變所提取成分的化學結構。用適宜的超聲波提取所得的化學成分及結構不會受到破壞，能保證有效成分及產品質量的穩定性，提高產品品質。超聲波提取技術操作方便、提取完全，能充分利用中藥資源。能夠節約能源，減少提取溶劑的使用量，從而防止了使用溶劑對環境的污染。超聲波提取技術工藝流程簡單，可提高生產速度，降低企業生產成本，提高企業的經濟效益，是一種提取、分離制備的新方法，改進了繁瑣的傳統提取工藝。本研究采取正交設計試驗優化超聲波法提取川芎中阿魏酸。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

儀器詳見表1。

表1 儀器名稱及生產廠家

1.2 試藥試劑

試藥試劑詳見表2。

表2 試藥試劑名稱及生產廠家

2 方法與結果

2.1 色譜條件

色譜柱：Agilent Extend-C18( 250 mm ×4.6 mm,5 μm)；流動相：甲醇：1%醋酸溶液(30:70)；流速:1.5 mL.min-1；波長為=321 nm；進樣體積：20 μL；保留時間：20 min；理論塔板數按阿魏酸峰計算不低于4 000。

2.2 溶液的制備

2.2.1 對照品溶液的制備

精密量取阿魏酸標準品約10 mg，置50 mL 容量瓶中，用70%甲醇定容，混勻，作為對照品溶液。

2.2.2 供試品溶液的制備

將川芎飲片進行粉碎，取川芎藥材粉末，過60 目篩，精密稱定50 g 于錐形瓶中，加入250 mL 水，在超聲頻率30 kHz 將純化水溫控制在40 ℃，溫度達到后加熱回流30 min，冷卻，再稱定重量，損失的重量用純化水補足，過濾，取續濾液，即得供試品溶液，同法制備陰性溶液。

2.3 專屬性試驗

分別量取陰性溶液、對照品溶液、供試品溶液，按照2.1 色譜條件，注入液相色譜儀，記錄色譜圖，試驗結果見表3。

表3 專屬性試驗

結果表明：陰性溶液在對照品溶液、供試品溶液出峰位置無干擾，方法專屬性良好。

2.4 川芎提取料液比的選擇

加水量過大會使后續工序能耗增加效率降低，加水量太少，有效成分不能充分的提取出來。因此，對料液比例進行篩選意義重要，考察指標為阿魏酸得率，提取溫度40 ℃，提取時間30 min，超聲波頻率40 kHz，料液比分別為1:3，1:5，1:10，1:15，1:20，1:25 提取，結果見圖1。

圖1 料液比對得率的影響

試驗數據顯示，隨著提取溶劑（水）的增加，川芎中阿魏酸得率逐漸升高，料液比為1:15 以后，隨著料液比的增大得率增加趨勢趨于緩和。因此，選擇料液比1:10，1:15，1:20 3 個水平進行正交試驗。

2.5 川芎提取溫度選擇

溫度是物體內分子間平均動能的一種表現形式。分子運動愈快，物體愈熱，即溫度愈高；分子運動愈慢，物體愈冷，即溫度愈低。從分子運動論觀點看，溫度是物體分子運動平均動能的標志。溫度是分子熱運動的集體表現，溫度越高提取效果越好。然而太高的溫度會相應活性成分的含量，考察指標為阿魏酸得率，保持料液比1:10、提取時間30 min、超聲波頻率40 kHz，提取溫度分別為30 ℃，40 ℃，50 ℃，60 ℃，70 ℃，結果見圖2。

圖2 溫度對得率的影響

試驗數據顯示，50～60 ℃之間多糖的得率明顯增加，60 ℃時達到最高值，超過60 ℃時，得率下降。因此，選擇提取溫度40 ℃，50 ℃，60 ℃3 個水平進行正交試驗。

2.6 川芎提取時間選擇

提取時間對得率影響較大，隨著提取時間的增加，得率一般也增加，當達到一定的數值時，達到最大提取能力，得率不在增加，且還會受到溫度等影響，考察指標為阿魏酸得率，保持料液比1 :10、提取溫度50℃、超聲波頻率40 kHz，分別在20 min，25 min，30 min，35 min，40 min 條件下提取，結果見圖3。

圖3 時間對得率的影響

試驗數據顯示，提取時間為30 min 時，得率最高，此后下降。推測隨受熱時間延長，部分川芎中阿魏酸降解。綜合考慮川芎中阿魏酸的得率和節約能源，提取時間較為適宜的3 個水平為25 min，30 min，35 min，以此3 個水平進行正交試驗。

2.7 川芎超聲波頻率選擇

超聲波化學反應中，起關鍵作用的是聲波的空化效應，在超聲波的輻照過程中，在液體里將發生空化氣泡的形成，長大和崩滅，當空化氣泡崩滅時產生一個覆蓋著的強壓力脈沖，保持料液比1 : 10，提取溫度50℃，提取時間30 min，超聲波頻率分別為20 kHz，30 kHz，40 kHz，50 kHz，60 kHz 時提取，結果見圖4。

圖4 超聲頻率對得率的影響

試驗數據顯示，超聲波頻率在40 kHz 之前川芎中阿魏酸得率明顯上升，此后略有下降。因此，選擇超聲波頻率為30 kHz，40 kHz，50 kHz 3 個水平進行正交試驗。

2.8 正交試驗

采用L9（34）正交設計，試驗結果見表4 至表6。

表4 影響因素水平

表5 L9（34）正交實驗結果

表6 方差分析

根據表4 至表6 可知，B 因素具有顯著性（P＜0.05）；從極差來看，三因素的影響順序為B＞D＞C＞A，各因素中A1＞A2＞A3，B1＞B2＞B3，C2＞C1＞C3，D1＞D2＞D3。因此最佳工藝條件為A1B1C2D1，即加5 倍量的水，溫度40 ℃，煎煮30 min，超聲頻率30 kHz。

按上述條件重復試驗三次，結果表明其平均出膏為10.0%，浸膏中阿魏酸含量為3.31%。

3 結論

本制備工藝根據現代研究成果，藥材的有效成分及其理化性質，結合臨床應用和現代制備工藝，富集濃縮有效成分，使工藝合理，穩定、可行，確保臨床應用的有效性。

從川芎中提取阿魏酸的過程主要有破碎、提取、沉淀、干燥等，是影響回收率和產品質量的主要環節。參考相關川芎中阿魏酸提取的文獻，主要提取方法有中性熱水提取，水煎法，回流提取，超臨界CO2，浸漬法。傳統的川芎提取法提取阿魏酸得率低，對有效成分的破壞大，影響產品最終收率，并且產生大量雜質，影響到人民群眾用藥安全。超聲波作為一種新的提取手段，提取效率高、經濟方便、破碎效果好。研究超聲波提取法的最佳工藝參數已成為新的課題。超聲波提取法是采用超聲波輔助溶劑進行提取，聲波產生高速、強烈的空化效應和攪拌作用，破壞植物藥材的細胞，使溶劑滲透到藥材細胞中，縮短提取時間，提高提取率，超聲波獨具的物理特性能促使植物細胞組織破壁或變形，使中藥有效成分提取更充分，超聲波強化中藥提取通常在24～40 min 即可獲得最佳提取率，提取時間較傳統方法大大縮短2/3 以上，藥材原材料處理量大，超聲提取中藥材的最佳溫度在40～60 ℃，對遇熱不穩定、易水解或氧化的藥材中有效成分具有保護作用，同時大大節能能耗。在提取溫度的篩選上，選擇40～60 ℃的范圍，避免以往水100 ℃煎煮，主要是考慮一些化學性質不穩定成分，一些容易揮發成分。用純化水作為提取溶劑，超聲波提取川芎中阿魏酸最佳提取工藝為：料液比為1：5、提取溫度40 ℃、煎煮30 min、超聲頻率30 kHz，該條件下平均出膏為10.0%，浸膏中阿魏酸含量為3.31%。超聲波提取川芎中阿魏酸，具有提取溫度低、提取次數少、提取效率高等優點，明顯優于常規提取方法。