丁香揮發油的提取及β—環糊精包合工藝研究

摘 要：研究了丁香揮發油的提取及β-環糊精（β-CD）包合工藝條件。采用正交試驗設計，以丁香油得率為指標優選提取工藝。以包合物收得率及揮發油包合率為指標優選包合工藝，用紫外分光光度法證明丁香揮發油-β-環糊精包合物制備成功。結果表明，獲得丁香揮發油的最優提取工藝條件為：丁香藥物過2號篩，加8倍量水，提取5h，浸泡過夜；包合物最佳制備工藝條件為：揮發油：β-環糊精為1∶ 10，包合溫度為50℃，包合時間為1.5h。由實驗可知：丁香揮發油的提取方法較其他方法得到優化，且使用研究的β-環糊精包合工藝得到了更高的收率。

關鍵詞：丁香；揮發油；正交試驗；包合法

中圖分類號 Q9497622 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）03-21-03

Study on Extraction and β-Cyclodextrin Inclusion Procedure of Volatile Oil of Flos Caryophylli

Zheng Xiaoliang et al.

（College of Life Science and Technology，Heilongjiang Bayi Agriculture University，Daqing 163319，China）

Abstract：Objective：To optimize the conditions for the extraction of volatile oil from flos caryophylli， and for the technique of β-CD inclusion. With the rate of extracted volatile oil of flos caryophylli as indexes， orthogonal tests were conducted to determine the optimum conditions for extracting the volatile oil. The application rate of inclusion compounds and entrapment efficiency of volatile oil were used as indexes to optimize the conditions for including the oils with β-CD. The results of the UV spectrophotometry have proved that complexes were synthesized successfully. The results showed that the optimized extraction conditions were： flos caryophylli drugs have been screened on the second， with 8 fold water added， extracting for 5h， Soaked overnight. The optimized inclusion condition was as following： the proportion of the volatile oils and β-CD was 1∶ 10， inclusion temperature was 50℃， inclusion time was 1.5h. The experimental results show that volatile oil from flos caryophylli extraction method is better than other methods are optimized， and the use of β- cyclodextrin inclusion have higher yield.

Key words：Flos caryphylli； Volatile oil； Orthogonal experiment； Inclusion

環糊精是指嗜堿性芽胞桿菌經培養得到的環糊精葡萄糖轉位酶作用后形成的化合物，常見有α、β、γ 3種，它們的空穴內徑與物理性質都有較大差別。3種環糊精中以β-環糊精最為常見，它在水中溶解度最小，易從水中析出結晶，隨溫度升高溶解度增大。β-環糊精經動物實驗證明毒性很低，用放射性標記的動物代謝表明β-環糊精可作為糖類被人體吸收。

公丁香為桃金娘科植物丁香的干燥花蕾，具有溫中降逆、補腎助陽之功，用于脾胃虛寒、呃逆嘔吐、食少吐瀉、腎虛陽痿[2]。丁香酚（Eugenol，4-烯丙基-2-甲氧基苯酚）為桃金娘科植物丁香精油中的主要成份（70%～90%）[1]。現代藥理研究表明，丁香具有抗氧化、解熱、抗炎、抗血小板聚集等功效[2]。丁香酚的測定方法主要有氣相色譜法、液相色譜法和色譜-質譜聯用法[3]，筆者首次采用紫外分光光度法對含丁香酚制品進行含量測定，方法準確、簡便易行。現將相關實驗研究情況介紹如下。

1 材料

丁香（購于大慶福瑞邦醫藥公司），β-環糊精（北京奧博星生物技術責任有限公司），無水乙醇（沈陽市華東試劑廠），NaOH（沈陽市華東試劑廠），蒸餾水，A溶液（0.002mol/L NaOH與無水乙醇以1∶ 1混合而配成的溶液）。

藥典檢驗篩GB6003-85（浙江上虞市華豐五金儀器有限公司），JB-5定時雙向數顯恒溫磁力攪拌器（江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司），HC-TP11-10架盤藥物天平（上海精科天平），PTHW型調溫電熱套（鞏義市予華儀器有限公司），真空干燥器（上海申生科技有限公司），SHB-3循環水真空泵（上海申生科技有限公司），TU-1800型紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司），揮發油提取器，JA2003N型電子天平（上海精密科學儀器有限公司），50mL試劑瓶，250mL圓底燒瓶，500mL圓底燒瓶。

2 方法與結果

21 揮發油的提取

211 實驗設計 采用正交試驗設計，以粉碎粒度（A）、加水倍數（B）、蒸餾時間（C）、浸泡時間（D）為考察因素，每個因素選擇3個水平，選用L9（34）正交表進行實驗[4]，因素水平見表1。

表1 水蒸氣蒸餾法因素水平

水平 粉碎粒度

（號）A 加水倍數

B 蒸餾時間（h）

C 浸泡時間（h）

D

1 飲片 6 2 1

2 1 8 3 2

3 2 10 5 過夜

212 實驗方法與結果分析 取丁香20g，按照L9（34）表的實驗條件，用揮發油提取器提取丁香揮發油，蒸餾至丁香揮發油不再增加時，放置1h后讀取揮發油量，并計算出油量[5]，結果見表2及表3。

表2 水蒸氣蒸餾法L9（34）正交試驗設計及結果

水平 A B C D 出油量

（mL） 出油率

（%）

1 1 1 1 1 152 76

2 1 2 2 2 168 84

3 1 3 3 3 198 99

4 2 1 2 3 178 89

5 2 2 3 1 184 92

6 2 3 1 2 160 80

7 3 1 3 2 224 112

8 3 2 1 3 220 11

9 3 3 2 1 204 102

K1 259 277 266 270

K2 261 286 275 276 T=844

K3 324 281 303 298

R 65 09 37 28

表3 水蒸氣蒸餾法方差分析

方差來源 離差平方和 自由度 均方 F值 F005

A 911 2 456 912 1900

B 014 2 007 014

C 249 2 125 25

D 145 2 073 146

誤差 100 2 05

從極差R分析，各因素對結果的影響分別為：粉碎粒度>蒸餾時間>浸泡時間>加水倍數。所以根據A、B、C、D對指標的影響程度，確定丁香揮發油的最佳提取工藝為A3B2C3D3，即藥材過2號篩，加8倍水，蒸餾5h，浸泡過夜。

22 丁香揮發油β-環糊精包合物的制備

221 正交試驗設計 采用正交試驗設計的方法，選擇揮發油（mL）：β-環糊精（g）、包合溫度、包合時間3項為參考因素[6]，各取3個水平，按L9（34）正交表實驗。其因素水平見表4。

表4 包合物制備因素水平

水平 揮發油：β-環糊

精（mL/g）A 包合溫度（℃）

B 包合時間（h）

C

1 1∶ 6 30 1

2 1∶ 8 40 15

3 1∶ 10 50 2

222 實驗方法與結果分析 按L9（34）正交試驗表，稱取一定量的β-環糊精，加入120mL蒸餾水，用JB-5定時雙向數顯恒溫磁力攪拌器加熱至60℃使β-環糊精溶解，待β-環糊精形成飽和溶液時，降溫至適當溫度，再磁力攪拌器恒溫攪拌下，加入1mL丁香揮發油，保持恒溫攪拌至規定時間，冷卻，冷藏24h，抽濾，干燥，再用無水乙醇洗滌，抽濾，干燥，稱重[5]。結果見表5及表6。計算包合率，公式為：

包合率（%）=包合物中揮發油的重量（g）加入的揮發油的重量（g）×100

從極差R分析，各因素對結果的影響分別為：揮發油與β-環糊精的比例>攪拌溫度>包合時間。所以根據A、B、C對指標的影響程度，確定丁香揮發油的最佳包合工藝為A3B3C2，即揮發油：β-環糊精為1∶ 10，攪拌溫度為50℃，包合時間為15h。

表5 包合物制備L9（34）正交試驗設計及結果

水平 揮發油：β-環糊

精（mL/g）A 攪拌溫度（℃）

B 包合時間（h）

C 包合率

（%）

1 1 1 1 867

2 1 2 2 2370

3 1 3 3 4034

4 2 1 2 3793

5 2 2 3 3185

6 2 3 1 3784

7 3 1 3 3784

8 3 2 1 3643

9 3 3 2 4979

K1 7271 8444 8396

K2 10864 9198 11142

K3 12406 12908 11003

R 5135 4464 2746

表6 包合物制備方差分析

方差來源 離差平方和 自由度 均方 F值 F005

A 46962 2 23481 659 1900

B 39356 2 19678 552

C 16630 2 8315 233

D（誤差） 7125 2 3563

23 含量測定

231 測定波長的選擇 取適量丁香揮發油對照品與適量β-環糊精分別溶于0002mol/L NaOH與無水乙醇以1∶ 1混合配成的溶液中，配成適當濃度，將0002mol/L NaOH與無水乙醇以1∶ 1混合配成的溶液記為溶液A，以溶液A為空白，在250～310nm波長范圍內掃描[7]，結果在 280nm處，丁香揮發油有最大吸收峰，β-環糊精無吸收，故選擇該波長為丁香揮發油的測定波長。結果見圖1。

232 標準曲線的制定 精密稱取丁香揮發油對照品1mL，置于20mL容量瓶中，加A溶液適量使完全溶解，并稀釋至刻度，搖勻，分別精密稱取上述溶液05mL置于250mL容量瓶中，用A溶液稀釋至者刻度，搖勻，將此溶液記為1號溶液；吸取1號溶液25mL放入5mL的容量瓶中，用A溶液定容至刻度，搖勻，將此溶液記為2號溶液；吸取2號溶液25mL放入5mL容量瓶中，用A溶液定容至刻度，搖勻，記為3號溶液；吸取1號溶液2mL放入試管中，再吸取A溶液4mL一同放入試管中，搖勻，記為4號溶液；吸取3號溶液25mL放入5mL容量瓶中，用A溶液定容至刻度，搖勻，記為5號溶液；吸取2號溶液1mL放入5mL容量瓶中，以A溶液定容至刻度，搖勻，記為6號溶液。以A溶液為空白，用紫外分光光度計在280nm波長處測定1～6號溶液的吸收度，以吸收度A對濃度C線性回歸，得回歸方程Y=11 632439X+0218（r=0989，n=6）。

注：1：丁香揮發油；2：丁香揮發油與β-環糊精的混合物；

3：丁香揮發油與β-環糊精的包合物；4：β-環糊精。

圖1 紫外光譜圖

233 包合物中丁香揮發油的含量測定 精密稱取丁香揮發油-β-環糊精包合物粉末約30mg，置于10mL容量瓶中，加A溶液適量使全溶解，稀釋至刻度，搖勻。以A溶液為空白，在280nm波長處測定吸收度，從標準曲線計算得丁香揮發油含量。結果見表7。

表7 包合物的吸光度

序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9

OD值 0645 1490 2488 2192 1590 1892 1911 1714 2238

揮發油含量（%） 867 2370 4034 3793 3185 3886 3784 3643 4979

24 包合物的鑒定 分別稱取適量的丁香揮發油、β-環糊精、丁香揮發油-β-環糊精包合物和丁香揮發油與β-環糊精的混合物溶于A溶液中，配成適當濃度，以A溶液為空白，在250～310nm波長范圍內掃描，結果見圖1。有4種物質的峰、峰位的變化可知丁香揮發油與β-環糊精形成包合物，丁香揮發油的對照品的紫外吸收峰在丁香揮發油-β-環糊精包合物中已消失，證明已包合成功。

3 討論

本文均選用正交試驗方法進行試驗，采用水蒸氣蒸餾法提取丁香揮發油，以收率為指標，通過實驗得到最佳提取工藝條件為：丁香藥物過2號篩，加8倍量水，提取5h，浸泡過夜；采用飽和水溶液法制備丁香揮發油-β-環糊精包合物，以包封率為指標，通過實驗得到包合物最佳制備工藝條件為：揮發油∶ β-環糊精為1∶ 10，包合溫度為50℃，包合時間為15h。丁香揮發油難溶于水，經β-環糊精包合后溶解度大大增加，且使液體藥物粉末化，易于保存。由于丁香揮發油與環糊精形成包合物后形成了一種新物相，通過紫外分光光度法可證明包合成功。

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