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超临界二氧化碳萃取肠激一号方挥发性成分的工艺研究
作者:闫雪, 唐洪梅, 李得堂,何嘉仑, 李捷    
作者单位:1.广州中医药大学,广东 广州 510405; 2.广州中医药大学第一附属医院,广东 广州 510405

《时珍国医国药》 2010年 第5期

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       【摘要】 
       目的以肠激一号方为研究对象,采用超临界CO2萃取技术,提取处方中白术、防风、陈皮、枳壳4味药材粉末的挥发性成分,通过正交实验法确定最佳萃取工艺。 方法以萃取物的重量为指标首先通过单因素考察,找出萃取温度、萃取压力、萃取时间3个因素的拐点,再设计正交实验方法,研究萃取温度、萃取压力、萃取时间对超临界CO2萃取挥发油的影响,并对萃取工艺进行优化。结果超临界CO2萃取挥发油的最佳工艺条件为原料粒度20目,萃取压强25 MPa,萃取温度为55 ℃,萃取时间为3 h,CO2流量为25 L/h,解析釜Ⅰ压力8 MPa,解析釜Ⅱ压力6 MPa,解析釜Ⅰ,Ⅱ温度均为45℃,萃取物平均得率为2.75%。结论优选得到的工艺具有较高的提取率,而且稳定性强,表明该工艺合理、可行。
       【关键词】  肠激一号方; 超临界二氧化碳萃取; 正交试验; 挥发性成分
        肠激一号方由白术、防风、陈皮、枳壳等13味中药组成,为广州中医药大学第一附属医院消化内科多位专家长年应用的经验方,用于治疗腹泻型肠易激综合征,疗效确切。超临界二氧化碳(SFE- CO2)萃取法具有提取温度低、时间短、无有机溶剂残留,而且可以提供惰性环境避免产物氧化等特点,使挥发性成分收率和产品质量都有所提高。本实验采用此法对4味药材的挥发性成分进行提取,达到高效、环保、快速等目的。
       1  材料与仪器
       1.1  药材白术(产地:浙江;批号:080701)、防风(产地:黑龙江;批号:080701)、枳壳(产地:江西;批号:080701)、陈皮(产地:广东;批号:080701)分别粉碎成20目粗粉,购自广州致信药材饮片有限公司。药材均经过笔者检验鉴定符合《中国药典》2005版Ⅰ部相关项下规定。
       1.2  仪器BP211D型电子分析天平;HA121-50-05型超临界萃取装置(江苏华安科研仪器有限公司)。二氧化碳为食品级,含量99%以上。
       2  方法与结果
       2.1  单因素考察SFE- CO2提取影响因素白术、防风、陈皮、枳壳粉末共420 g,置于超临界CO2萃取装置中进行提取。提取条件:解析釜Ⅰ压力8 MPa,解析釜Ⅱ压力6 MPa,解析釜Ⅰ,Ⅱ温度均为45 ℃,CO2流量为25  L·h-1。萃取压力[1]单因素考察在萃取温度55 ℃,萃取时间2.5 h的条件下调节萃取压力。萃取温度单因素考察在萃取压力25 MPa,萃取时间为2.5 h的条件下调节萃取温度。萃取时间单因素考察在萃取温度55 ℃,萃取压力25 MPa的条件下改变萃取时间。分别称取萃取物重量。见表1~3。表1  萃取压力单因素考察(略)表2  萃取温度单因素考察(略)表3  萃取时间单因素考察(略)
       
       以上单因素考察显示,萃取压力、萃取温度、萃取时间的拐点数据分别为25 MPa,65℃,3 h。
       2.2  正交实验优化SFE- CO2工艺条件[2]
       2.2.1  因素水平的设定根据SFE- CO2的影响因素及单因素考察结果,选定萃取压力、萃取温度、萃取时间为3个因素,各因素3水平,考察萃取压力、萃取温度、萃取时间对肠激一号方挥发性成分提取的影响,因素水平设计见表4。表4  超临界提取的影响因素及水平(略)
       2.2.2  正交实验方法按处方量称取药材粉末共420 g,置于超临界CO2装置的萃取釜中按正交设定条件调节萃取温度和萃取压力和萃取时间,温度和压力均达到设定条件平衡后,开始循环萃取,萃取过程中,CO2流量控制在25 L·h-1,收集分离釜的提取物,称取萃取物的重量。
       2.2.3  正交实验结果与分析根据正交实验结果,分别对有关数据进行直观分析及方差分析,结果见表5~6。表5  正交试验设计表及结果(略)
       表6  方差分析结果(略)
       
       由表5直观分析可知, 极差A >C > B ,由方差分析也同样显示因素A萃取压力对挥发性成分的提取有显著性影响(P<0.05),因素B萃取温度和因素C萃取时间对挥发性成分的提取有较大的影响,各因素的影响程度依次为萃取压力>萃取时间>萃取温度。对各因素的K值进行分析,结果表明最佳条件是A3B3C3,但考虑到因素B萃取温度对挥发性成分的影响不是太大,结合经济成本,最终确定最佳方案为A3B2C3,即萃取压强25 MPa,萃取温度为55℃,萃取时间为3 h。
       2.2.4  验证实验因为正交表中并没包含上述最佳方案A3B2C3,因此需按最佳工艺进行验证实验,重复最优化方案A3B2C3 3次,称得萃取物重量见表7,平均提取率2.75%,RSD=2.13%,验证表明有较高的提取率,工艺合理、可行。表7  验证实验(略)
        萃取物得率(%)= (萃取物重量/原粉末重量) ×100 %
       3  讨论
       3.1  粉碎度考察依据文献[3]及预试验,萃取固体物质中有效成分时,不论是溶剂扩散到固体的内部,将溶剂溶解,再从固体中扩散出来,还是溶质先扩散到固体表面,再被溶剂溶解,其溶解度的大小都与固体粒度有很大的关系,粒度减小,可以增加固体与溶剂的接触面积,使萃取速度显著提高。对于中草药的根茎及花、全草、叶类药材,一般粉碎在10~40目;物料过细容易进入管道而阻塞,也会有部分细粉进入萃取物,影响产品质量。所以将萃取的药材粉碎为20目粗粉。
       3.2  评价指标的选择本实验萃取物中成分多,不稳定[4,5],且代表本方功效主治的成分中,中国生物制品检验所不能够提供对照品,所以本实验采用萃取物重量作为优选此工艺的评价指标。
       【参考文献】
           [1]李青松,李银保,余 磊,等. 超临界二氧化碳流体萃取江西信丰金盆山红豆杉枝叶中紫杉醇的研究[J].时珍国医国药,2008,19(2):407.
       
       [2]蒋合众,马超英,李 艳,等.薤白挥发油的超临界二氧化碳萃取工艺研究[J].时珍国医国药,2009,20(1):91.
       
       [3]刘 凯,陈 江,肖 引,等.超临界二氧化碳流体萃取中药实验的因素浅析[J].中国医院药学杂志,2004,24(12):787.
       
       [4]陈 勇,李晓如,曾 笑,等.气相色谱-质谱和化学计量学解析法分析防风挥发油成分[J].中国医院药学杂志,2008,28(6):500.
       
       [5]张 强,李万章.白术挥发油成分的分析[J].华西药学杂志,1997,12(2):119.

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