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正交设计法优选β-环糊精包合蛇床子超临界二氧化碳萃取产物的工艺研究
作者:吕爽,弥宏,秦明明,刘旬,汪旭 ,金向群    
作者单位:1.吉林大学药学院,吉林 长春 130021; 2.吉林省中医中药研究院,吉林 长春 130021

《时珍国医国药》 2008年 第4期

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       【摘要】 
       目的采用逆向混合搅拌法对β-环糊精(简称β-CD)包合蛇床子超临界萃取产物的工艺参数进行优选。方法采用正交实验设计, 以包合物产率及包合率两个指标,综合考察β-CD 与萃取物、β-CD与水的比例、包合温度、搅拌时间等四因素对包合工艺的影响,并对包合物的形成进行了物相鉴别。结果最佳包合工艺为 A2B2C2D3。即β-CD 与萃取物的比例为2∶1(g∶g),包合温度为50℃,包合时间为 6 h ,β-CD 与水的比例为1∶32(g:ml)。结论 优选出的包合工艺合理、可行,且包合物产率、包合率较高。
       【关键词】  蛇床子超临界二氧化碳萃取物 β-环糊精包合 逆向混合搅拌法 正交实验
       Study on the Inclusion Technology of Extracts of Fructus Cnidii by SFE-CO2 with β-Cyclodextrin  Complex by Orthogonal Test
       L Shuang,MI Hong,QIN Mingming, LIU Xun, WANG Xu, JIN Xiangqun
       (1.College of Pharmacology, Jilin University, Changchun 130021,China  2.Jilin Institute of Traditional Chinese Medicine, Changchun 130021, China)
       Abstract:Objective To optimize the including preparation for extracts of  Fructus Cnidii by SFE-CO2 with β- CD by using self-drafting test of counter mixture stirring .Methods An orthogonal test was designed to optimize the process with the ratios of inclusion complexation and productivity as indexes, Four factors,such as the ratio of β-CD to txtracts of fructus Cnidii, the ratro of β-CD to the volume of water, temperature and time were investigated.The inclusion compound was proved.ResultsThe optimal technology of inclusion complexation was A2B2C2D3.Ratio of β-CD to extracts of fructus Cnidii was 2∶1(g/g),the temperature was 50℃ ,the time was 6 hours and the rates of β-CD to the volume of water was 1∶32(g/m1).ConclusionThe including technology is suitable ,reliable and can gain the high ratio of inclusion complexation and productivity.
       Key words:Extractives of Fructus Cnidii by SFE-CO2;  β-CD compound;  Self-drafting test of counter mixture stirring ;  Orthogonal test
       
       中药蛇床子经超临界CO2萃取后得到的萃取物含有蛇床子素、欧前胡素等多种成分,具有治疗骨质疏松的功效[1]。该萃取物呈半固体状。经分析,萃取物对光不稳定,为了增强药物的流动性,便于将其制成质量稳定可控的固体制剂,我们采用逆向混合搅拌法用β-CD将其包合。现将用正交实验筛选最佳包合工艺的过程论述如下。
       1  仪器与试药
       1.1   仪器
       78HW-1型磁力加热搅拌器(金坛市正基仪器有限公司);AEL-200分析天平(日本岛津公司);HH-4数显恒温水浴锅(上海逸龙科技有限公司)。La-barota 4000型旋转蒸发仪 (德国Heidolph公司)。
       1.2  试药蛇床子超临界萃取物(实验室自制);β-CD(中国惠世生化试剂有限公司 );无水乙醇(北京化工厂 );蒸馏水(实验室自制);醋酸乙酯(北京化工厂)。
       2  方法与结果
       2. 1  正交实验设计
       2. 1. 1  包合物的制备(逆向混合搅拌法)[2~5]
       β-CD水饱和溶液的制备:按比例精密称取β-CD,置具塞锥形瓶中,按比例加入蒸馏水, 于磁力加热搅拌器上恒温搅拌至全溶,固定转速,溶液备用。
       蛇床子超临界萃取物的溶解:按比例精密称取蛇床子超临界萃取物,置具塞锥形瓶中,加入适量的无水乙醇,于磁力加热搅拌器上恒温搅拌至全溶。
       包合物的制备:将β-CD 的水饱和溶液缓缓滴入蛇床子超临界萃取物的乙醇溶液中,整个滴加过程持续约1h ,加塞,恒温搅拌至规定时间,停止加热,继续搅拌至室温,挥散乙醇,使溶液浓缩约为 30 ml,置冰箱中冷藏 24h ,减压抽滤,沉淀物依次用少量蒸馏水、醋酸乙酯快速洗去未包合物,低温(约40℃)避光干燥,即得包合物粉末,称重,计算包合物收率和包合率。
       2.1.2  考察因素及水平的选择为得到最佳包合工艺,对影响包合工艺的几个因素,如蛇床子超临界萃取物与β-CD 用量之比,包合温度,搅拌时间,β-CD 与水的配比等进行了考察,采用 L9(34) 正交表设计实验,以包合物的包合率作为考察指标,并结合包合物收率进行优选,其因素水平见表1。表1  正交实验因素水平(略)
       2.1.3  包合物的包合率、收率的测定将包合物的洗涤液经旋转蒸发至恒重后称重,即为未包合的原料药重,包合率和收率计算如下:
       包合率(%)=(药物质量-未包合药物质量)/药物质量×100%;
       收率(%)=包合物质量/(β-CD质量+药物质量)×100%。
       2.1.4  正交实验数据与结果  。结果见表2。表2  L9(34)正交实验结果(略)
       2.1.4.1   直观分析 
       对实验数据进行直观分析。结果见表3。表3  主次因素、最佳水平与工艺搭配(略)
       结果表明,最佳工艺搭配为A2B2C2D3。
       2.1.4.2   方差分析
        
       直观分析较难反映分析的精密度,因此在直观分析的基础上又进行了两个指标因素来源的方差分析。结果见表4~5。表4  包合物收率正交实验方差分析(略)表5  包合率正交实验方差分析(略)
       要考察包合效果,通常用包合率和收率这两个指标的综合结果进行判断。两个指标的方差分析结果均表明,A 因素的影响具有显著性差异(P<0.01);B因素的影响具有显著性差异不大; C、D因素的影响无显著性差异(P>0.10),但C2稍优于C3、C1,D3稍优于D2,D1,故A2B2C2D3组合为佳。即以 2 倍于蛇床子超临界萃取物的β-CD 包合,包合温度为50℃,包合时间为6h ,β-CD与水的比为1∶32。
       2.2  验证性实验 取蛇床子超临界CO2萃取物3批,按最佳工艺包合进行验证性实验。结果见表6。表6  验证性实验(略)
       验证实验中包合物收得率的平均值80.4% ,RSD = 0.96%;包合率的平均值为80.5% ,RSD =1.49% ,说明包合工艺稳定可行。
       2.3   蛇床子萃取物β-CD包合物的物相鉴别 
       β-CD包合物物相鉴别的方法很多,有显微镜法、溶解度法、薄层色谱法、热分析法、x射线衍法、紫外可见分光光度法等。本实验采用简便有效的显微镜法、薄层色谱法和紫外可见分光光度法鉴别。
       2.3.1  显微镜法[6]
       取蛇床子萃取物β-CD 包合物与按制备方法制备的不加任何药物的空白包合物少许,用水装片置光学显微镜下观察(100×),结果空白包合物为不规则的半透明板状结晶,含蛇床子萃取物的包合物为不规则的粉末状或内含不透明块状物。证明蛇床子萃取物与β-CD 确已形成包合物。
       2.3.2  薄层色谱法
       将蛇床子萃取物β-CD 包合物的乙醇溶液、蛇床子萃取物的乙醇溶液、蛇床子萃取物β-CD包合物的水溶液各吸取10 μl ,分别点于同一硅胶 G 薄层板上,以石油醚(60~90℃)-醋酸乙酯(2∶1)为展开剂,展开,取出,晾干,置紫外光灯 365 nm下检视,结果:包合物的乙醇溶的的斑点与纯萃取物乙醇溶液的斑点一致,成分未见变化。而水溶的β-CD 包合物展开后,没有展开斑点,表明蛇床子萃取物确实已与β-CD 形成包合物,而非混合物。
       2.3.3   紫外可见分光光度法将蛇床子萃取物、蛇床子萃取物β-CD 包合物、β-CD 做紫外扫描,扫描范围 200~400 nm。结果表明,蛇床子萃取物已与β-CD 形成包合物,纯蛇床子萃取物的紫外吸收峰在蛇床子萃取物β-CD 包合物中已消失。
       3  讨论
       本实验采用逆向混合搅拌法用β-CD对蛇床子萃取物进行包合,结果使半固体药物粉末化,增加了药物的稳定性,提高了生物利用度,为进一步的药效学研究及临床应用提供了一定的药学基础。
       在最佳包合工艺的筛选中,β-CD与水的比例对产率及包合率的影响都不大,而β-CD与环糊精的比例对产率及包合率有显著性影响,综合以上分析,确定最佳工艺为β-CD与萃取物的比例为2∶1,包合温度为50℃,包合时间为6 h,β-CD与水的比例为1∶32。验证实验表明本工艺可行,产物的包合率、收率均较高。
       将形成的蛇床子萃取物包合物进行物相鉴别,采用显微镜观察、薄层色谱鉴别及紫外可见分光光度法分析,结果表明,包合物确已形成稳定的新物相,其方法简便易行。
       【参考文献】
           [1]国家药典委员会.中国药典,Ⅰ部[S].北京:化学工业出版, 2005:220.
       
       [2]何媛,王四旺,吴 红,等.桉油β-环糊精包合物的制备工艺研究[J].时珍国医国药, 2006,17(2):169.
       
       [3]董方言. 现代实用中药新剂型新技术[M]. 北京:人民卫生出版社,2007: 644.
       
       [4]张恩娟,林青. β-环糊精包合维甲酸新方法的研究[J].中国医院药学杂志, 1999,19(11):661.
       
       [5]李萍,陈 善,丁建新,等.正交实验考察荜茇提取物β-环糊精包合物包合工艺[J].军事医学科学院院刊,2006,30(3):236.
       
       [6]张幸生.薄荷油β-环糊精包合物的制备工艺研究[J]. 时珍国医国药, 2006,16(12):1270.

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