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白术、木香混合挥发油β-环糊精包合物制备工艺的研究
作者:桂卉 刘东文 邹龙 蔡光先 颜红 文雅萍    
作者单位:湖南中医药大学,湖南 长沙 410007

《时珍国医国药》 2009年 第7期

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       【摘要】 
       目的研究β环糊精(βCD)包合白术、木香混合挥发油的最佳工艺。方法以挥发油包合率为评价指标,对饱和水溶液法、研磨法及超声法进行了比较实验,采用正交实验法对优选出的包合方法的最佳包合工艺条件进行考察,并对包合物进行TLC检验。结果优选出的包合方法为研磨法,最佳包合工艺条件为:βCD与挥发油的投料比为10 g∶1 ml,加3倍量水,研磨3 h。混合挥发油包合前后,成分未见明显改变。结论实验为确认白术、木香混合挥发油的合理包合工艺提供了实验依据。
       【关键词】  木香; 白术;挥发油;β-环糊精;包合物; 制备工艺
       Study on Preparation of β-Cyclodextrin Inclusion Compound of Volatile Oil from Radix Aucklandiae and Rhizoma Atractylodis Macrocephalae
       GUI Hui,LIU Dongwen,ZOU Long, CAI Guangxian,YAN Hong, WEN Yaping
       Hunan University of TCM,Changsha,Hunan 410007, China
       Abstract:ObjectiveTo study the best preparation of volatile oil of Radix Aucklandiae and Rhizoma Atractylodis Macrocephalae packed by β-Cyclodextrin(β-CD).MethodsWith the package rate of volatile oil as the evaluating indicator, the method of saturated water solution,trituration method,and ultrasound method were compared. Orthogonal design was used to select the best packed preparation condition of the best packed method,and the packed substance was detected with TLC. ResultsThe best packed method was trituration and the best packed preparation conditions were as follows: β-CD :volatile oil=10g:1ml,adding 3 times water,triturating 3 hours. Before or after packing compound volatile oil,its contents had not obvious change.ConclusionThe experience supplied proof for affirming the correct packed preparation of compound volatile oil of Radix Aucklandiae and Rhizoma Atractylodis Macrocephalae.
       Key words:Radix Aucklandiae;Rhizoma Atractylodis Macrocephalae;Volatile oil;βCD;  Preparation
       
       木香为菊科川木香属植物木香的干燥根,具有芳香健脾行气止痛的功效,是治疗胃肠疾病的常用中药。木香主含挥发油,油中含有多种具有生物活性的倍半萜内酯。研究表明,木香烃内酯和去氢木香内酯具有松弛平滑肌和解痉作用,木香烃内酯能抑制由KCl诱导的主动脉收缩、利胆和抑制溃疡的作用。白术为菊科植物白术的干燥根茎,性温,味甘、苦,具有补脾、益胃、燥湿、和中的功效,其主要的化学成分为挥发油,白术内酯(白术内酯Ⅰ、白术内酯Ⅱ、白术内酯Ⅲ、白术内酯Ⅳ),杜松脑,棕榈酸,苍术酮等。中药挥发油是存在于植物体中的可随水蒸气蒸馏得到的一种油状液体,它对光、空气、温度的影响较为敏感,受其影响易分解变质。环糊精具有环状空洞的特殊结构,能与其他物质分子形成包嵌化合物或络合物,在中药中多用于含挥发油类药物,挥发油被环糊精包合后与外界环境隔离,可减少挥发油在生产、贮存过程挥散或氧化变质,提高药物的稳定性。将木香、白术混合提取挥发油,挥发油以β-环糊精进行包合,可增强其稳定性和药理作用[1]。
       1  仪器与试药
       1.1  仪器
       DF-101s型集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义市英峪予华仪器厂);SK3300H超声波清洗器(上海科导超声仪器有限公司);挥发油测定器(上海玻璃仪器厂)。
       1.2 试药
       β-环糊精(中国医药集团上海化学试剂公司,纯度为98%);其他所用试剂均为分析纯;白术(购自湖南海川医药有限公司)经鉴定为菊科植物白术Atractylodes macrocephala Koidz的根茎;木香(购自湖南省海川医药有限公司)经鉴定为菊科植物木香Aucklandia lappa Decne.的干燥根。
       2 方法与结果
       2.1 挥发油的提取
       按处方比例(5∶2)称取白术、木香药材粗粉(10目)适量混合、浸泡一定时间,按《中华人民共和国药典》(以下简称《中国药典》,2005年版)(Ⅰ部)附录XD挥发油测定法甲法提取,5次平均出油率为0.68% ,用无水硫酸钠脱水后,即得白术、木香混合挥发油(1 ml混合油重0.964 3 g),备用。
       2.2 混合挥发油环糊精包合工艺的研究
       2.2.1 包合物的制备
       β-环糊精包合物常用的制备方法有饱和水溶液法、超声法和研磨法[2]。本实验分别采用3种方法对混合挥发油进行包合。
        饱和水溶液法:取β-环糊精8 g,加蒸馏水150 ml,搅拌溶解,温度控制在40℃,使成饱和溶液,置恒温磁力搅拌器上,缓缓滴加1ml挥发油(用无水乙醇预先配成50%的溶液),恒温搅拌3 h,冷却至室温,放入冰箱冷藏24 h,抽滤,包合物用石油醚(30~60℃)冲洗3次(10 m1/次),40℃真空干燥5 h,得干包合物,备用。
       
       研磨法:取β-环糊精8 g,加4倍量蒸馏水研匀后,缓缓加入1 ml挥发油(用无水乙醇预先配成50%的溶液),手工研磨3 h致成糊状,抽滤,包合物用石油醚(30~60℃)冲洗3次(10 ml/次),以下操作同上。
        超声法:取β-环糊精8 g,加入蒸馏水150 ml,超声使混合均匀。取1ml挥发油(用无水乙醇预先配成50%的溶液),在超声过程中逐滴加入,超声3 h,温度控制在40℃,取出,冷藏24 h,抽滤,包合物用石油醚(30~60℃)冲洗3次(10 ml/次),以下操作同上。
       2.2.2 挥发油空白回收率测定方法
       精密量取挥发油1 ml,置500 ml的圆底烧瓶中,加150 ml蒸馏水,按《中国药典》(2005年版,Ⅰ部)附录XD挥发油测定法甲法测定。测得挥发油的空白回收率,重复3次实验,测得挥发油的空白回收率分别为 81%,85%,83%,即得平均空白回收率为83%。
       2.2.3 包合物挥发油的回收率测定
        
       取一定量β-环糊精包合物置500 ml圆底烧瓶内,加150 ml蒸馏水加热溶解,按《中国药典》(2005年版,Ⅰ部)附录XD挥发油测定法甲法提取挥发油。以上3种制备方法制得的βCD包合物各平行做3份,计算挥发油的包合率,以包合率为指标,比较3种包合方法。结果见表1。表1  3种包合方法的比较(略)
        包合率(%)=包合物中实际含油量/(投油量×空白回收率)×100%。
       
       由表1可见研磨法的包合率明显高于饱和水溶液法和超声法。采用SPSS12.0综合统计软件对3组数据进行完全随机设计的方差分析,结果表明3组数据多个样本均数的两两比较,差异均有显著性意义(P<0.05)。结果见表2。
       表2  3种包合方法的包合率方差分析结果(略)
       2.2.4 正交试验优选包合工艺条件
       在确定包合方法的基础上,采用L9(34 )正交表安排实验方案,以挥发油的包合率为评价指标,对研磨法包合工艺条件进行优选。因素水平见表3。实验方法:取β-CD A g,加B倍量蒸馏水研匀后,缓缓加入1 ml挥发油(用无水乙醇先配成50%溶液),手工研磨C h至成糊状,抽滤,包合物用石油醚冲洗3次(10 m1/次),40℃真空干燥5 h,得干包合物,备用。将干燥物精密称重,按2005年版《中国药典》方法提取5 h ,静置后读取挥发油的量。结果见表4。表3  包合因素水平(略)表4  L9(34 )正交实验结果(略)
       由直观分析可知,各因素对实验结果影响的程度依次C>B>A,最佳包合工艺条件为A3B1C3,与正交实验表中包合率最高的第7号方案正好一致。包合率分差分析结果见表5。表5  包合率方差分析(略)
        经方差分析,C因素对挥发油包合率有显著影响,而A、B因素无明显影响。结合实际生产,优选出最佳包合工艺A3B1C3,即挥发油与β环糊精的投料比为1∶10,加3倍量水,研磨3 h。以上最佳工艺进行验证实验3次得包合率各为78.31% ,80.72%,81.93%,包合物包合率平均达80.32%(n=3),因此确定该工艺为最佳包合条件。
       2.2.5 包合物的TLC检验
       取未包合的混合挥发油5滴,加入1 ml无水乙醇中制成包合前样品溶液;取从包合物中提取的挥发油5滴,加入1 ml无水乙醇中制成包合后样品溶液;取β环糊精0.1 g加入1 ml石油醚,振摇5 min,滤过,制成样品;将β环糊精包合物0.1 g加入1 ml石油醚,振摇5 min,滤过,制成样品。吸取上述4种溶液,分别点样于同一硅胶薄层板(105℃活化1 h),以醋酸乙酯正已烷氯仿=1∶9∶5为展开剂展开,用5%香草醛浓硫酸喷雾显色。包合前后挥发油斑点完全一致,说明包合前后挥发油主要成分无差异,在挥发油的斑点对应处,β环糊精与β环糊精包合物未见斑点。说明挥发油已形成包合物。结果见图1。
       3 讨论
       
    
       本实验通过对饱和水溶液法、超声法和研磨法3种包合方法的比较,以研磨法的挥发油包合率较高。βCD包合物的形成一般与下列分子间相互作用因素有关:①三维空间排列的相互匹配性;②范德华力;⑧色散力;④偶极-偶极相互作用;⑤电荷转移作用;⑥静电作用力;⑦氢键;⑧疏水作用,其中一个基本要求是尺寸的匹配,即对体积的选择性[2]。3种方法中饱和水溶液法可能是在水溶液中挥发油溶解度很低难以分散而浮在水面以上,因此减低了挥发油分子与β环糊精分子的接触机会,且磁力搅拌在主客体尺寸相匹配条件下也不能给挥发油分子进入β环糊精分子空腔内提供外力,因此包合率较低。超声法在3种方法中包合率最低,原因与饱和水溶液法相似,且β-环糊精在水中的溶解度原本就低,实验过程中有大部分的β环糊精沉积在容器底部而挥发油却浮在水面故包合率也低。研磨法在人工研磨的外力下使挥发油与β-环糊精充分混合接触,并在主客体尺寸相匹配的条件下有一定的几率把挥发油分子在外力作用下挤进β环糊精分子空腔内,从而使研磨法的包合率最高。
       
       研磨法正交实验结果表明,最佳工艺条件为β环糊精与挥发油的投料比为10∶1,加3倍量水,研磨3 h。易延逵等[3]以中药更年复方为例进行研究,合更年复方中含有白术、香附、当归等药材,用β-环糊精包合从复方中提取的挥发油。研究表明当固定其他影响因素后,研磨时间达3 h后包合基本平衡,挥发油∶β-环糊精为1 ml∶8 g时β环糊精利用率到极限,与本实验结果基本一致。极差数据为RC>RB>RA,说明各因素对实验结果重要性为C>B>A,即包合时间对包合物影响最大,包合时加水量次之,而白术、木香混合挥发油与βCD比例影响最小。通过TLC检验,确认包合前后混合挥发油成分未见明显的改变,挥发油经包合形成了包合物。
       【参考文献】
           [1]周利国,魏凤玲.环糊精包合技术及应用[J].医学创新研究,2006,3(3):31.
       
       [2]杨郁,张国梅,双少敏,等.环糊精包合作用及其分子识别功能的研究进展[J].光谱实验室,2003,20(2):169.
       
       [3]易延逵,陈志良.环糊精包合中药复方中挥发性成分研究[J].南方医科大学学报,2006,26(9):1337.

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中药学教材(附图片)

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