四味清口含片中揮發油的微波—超聲輔助協同提取工藝研究

[摘要] 目的 對微波-超聲輔助提取四味清口含片中廣陳皮、桂心、細辛揮發油的工藝條件及參數進行優化。 方法 在單因素試驗的基礎上，采用L9（34）正交實驗設計， 以揮發油提取率為指標， 試驗料液比、微波功率、浸泡時間、提取時間對提取率的影響。 結果 最佳提取工藝參數為：以環己烷為萃取劑， 固定超聲功率50 W，料液比為1∶8、浸泡時間60 min、微波功率500 W、提取時間5 min。在此條件下， 揮發油提取率為2.51%。 結論 采用微波-超聲輔助協同提取揮發油工藝簡單可行，是提取揮發油的有效工藝之一。用于提取四味清口含片中廣陳皮、桂心、細辛揮發油， 結果滿意。

[關鍵詞] 四味清口含片；揮發油；微波-超聲輔助協同提取；正交實驗設計

[中圖分類號] R284.2 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673-9701（2013）35-0027-04

四味清口含片處方源于《華佗神方》，由桂心、甘草、細辛、廣陳皮組成，該方具有理氣和胃，通降胃氣，芳香化濁除臭，防治口臭等功效[1]。其中廣陳皮、桂心、細辛含有揮發油。由于處方中有幾味中藥的口感不好，為方便患者服用，豐富臨床用藥劑型，本課題組研制了能在口腔內緩緩溶化而發揮對口臭治療作用的口含片。

陳皮在廣東省又稱廣陳皮、新會陳皮。主要成分為橙皮苷、新橙皮苷、對羥福林、黃酮化合物、揮發油等。廣陳皮揮發油的主要成分為D-檸檬烯、β-月桂烯等萜烯烴類，對某些革蘭陽性菌、真菌有較好地抑制作用[2]。現代藥理研究表明，陳皮具有抗疲勞，提高應激能力，影響消化系統功能等作用。實驗表明[3]，陳皮可促進小鼠胃排空，對胃復安所致的胃排空加強作用及阿托品所致胃排空抑制作用無明顯影響；陳皮對阿托品所致的腸推進有拮抗作用，但對去甲腎上腺素和異丙腎上腺素所致的腸推進無明顯作用。陳皮水煎劑能顯著抑制家兔離體十二指腸梗阻的自發活動，使收縮力降低，緊張性下降，且呈量效反應關系[4]。因此，陳皮可通過調節胃腸道平滑肌功能，恢復胃腸道上部的正常運動，達到防治口臭的目的。

桂心為肉桂加工過程中剪下的邊條除去栓皮者，主要含揮發油桂皮醛等成分。具有明顯或較強的抗潰瘍作用。桂皮醛能抑制胃腸平滑肌痙攣而有解痙止痛功效；對減弱的胃腸功能有促進胃腸蠕動，排除腹中脹氣，從而有芳香健胃作用。其水提物和桂皮酸能促進膽汁流量，具有明顯的利膽作用；其揮發油有較強的殺菌功效，對革蘭陽性菌的抑制作用較陰性菌為強[5]。甘草有抗炎活性，常用于慢性潰瘍和十二指腸潰瘍的治療；甘草中的黃酮具有消炎、解痙和抗酸等作用。細辛揮發油中主要成分為甲基丁香酚和黃樟醚，作用于病菌的細胞膜，引起內容物外滲。其中黃樟醚對多種革蘭陽性菌、多種桿菌、多種真菌有一定的抑制作用[6]，但起主要抗菌作用的是甲基丁香酚[7]。

揮發油的提取方法有水蒸氣蒸餾法[8]、索氏提取法[9]、超臨界CO2流體提取法[10]，微波輔助提取法[11]、超聲輔助提取法[12]等。本文研究了四味清口含片中廣陳皮、桂心、細辛揮發油的微波-超聲輔助協同提取工藝，并探討了該工藝的最佳條件。

1 材料與方法

1.1 材料

廣陳皮、桂心、細辛藥材購自廣州致信中藥飲片有限公司，經鑒定均符合《中藥藥典》2010 年版一部各藥材項下有關規定；把藥材粉碎后過50目篩，保存在干燥器皿內。石油醚（60～90 ℃）、正己烷、乙酸乙酯、乙醚（上海國藥集團化學試劑有限公司）、環己烷（杭州雙林化工試劑廠），無水硫酸鈉（上海試四赫維化工有限公司）。實驗用水為雙蒸水；所用試劑均為分析純。

1.2 儀器

CW-2000型超聲波-微波協同萃取儀（上海新拓分析儀器科技有限公司）；FZ102微型植物粉碎機（天津市泰斯特儀器有限公司）；RE-52AAA旋轉蒸發儀（上海嘉鵬科技有限公司）；FA2104電子分析天平（上海天平儀器廠）。

1.3揮發油提取方法

廣陳皮、桂心、細辛粉末，按處方比例（質量比1∶1∶1）混合后，精密稱取40.0 g置于超聲波-微波協同萃取儀中，加入溶劑320 mL，充分混勻，浸泡1 h；在超聲裝置開啟（固定功率50 W）、微波功率為400 W 時，提取4 min。冷卻至室溫，抽濾，除去雜質。用無水硫酸鈉干燥過夜，旋轉蒸發儀除去有機溶劑，得揮發油，稱重。

2 結果

2.1提取溶劑的選擇

按照揮發油提取方法，分別用環己烷、石油醚、乙醚、乙酸乙酯、正己烷為萃取劑對藥材粉末進行微波提取。在5種溶劑中，用環己烷提取的揮發油的出油率最高。在微波輻射中，當提取的物料中含有不穩定或揮發性成分時，應選取對微波輻射高度透明的溶劑作為萃取介質[13]，環己烷是一種介電常數較小的物質，且其萃取出來的揮發油外觀呈淡黃氯色，雜質較少。因此選擇環己烷作為萃取劑。見表1。

表1 提取溶劑與揮發油產率的關系

2.2 超聲裝置開啟與關閉對揮發油提取率的影響

稱取一定量的粉末，按照揮發油提取方法，得到超聲裝置開啟與超聲裝置關閉時揮發油的提取率。超聲裝置開啟時揮發油提取率為2.39%，比超聲裝置關閉的時候高0.37%。因為在超聲提取條件下，超聲波能產生高頻振蕩，強化傳質，同時對植物的細胞壁有破碎作用，大大降低了傳質阻力；另外超聲熱效應更加快了活性成分的溶解速度，增大了溶解度，因此超聲開比超聲關更適合萃取，以下實驗都設置為超聲裝置開（超聲固定功率為50 W，頻率40 KHz）。見表2。

表2 超聲裝置開啟與關閉對揮發油提取率的影響

2.3 提取工藝單因素實驗

采用單因數變換法分別試驗不同實驗條件對揮發油提取率的影響。

2.3.1 浸泡時間 固定其他因素，改變溶劑浸泡時間，試驗對揮發油提取率的影響。見表3。隨著浸泡時間的延長，揮發油的提取率也逐漸增大，但是當浸泡時間超過60 min之后，揮發油提取率下降，故浸泡時間以60 min為宜。提前用溶劑浸泡藥材，相當于對藥材進行了“預提取”。浸泡理論認為 ，浸泡可使植物細胞間隙變大，組織細胞充分膨脹，加速細胞內、外液動態交換而有利于揮發油的提取[14]。

表3 浸泡時間對揮發油提取率的影響

2.3.2 料液比 改變料液比，試驗對揮發油提取率的影響。由表4看出，到達1∶8時提取率達到最高。但是當料液比超過1∶8 時，由于溶劑本身也會吸收一定的微波，使得進入基體內部的微波相對減少[15]，揮發油的提取率下降，而且溶劑量過大，成本升高。實驗選擇料液比為1∶8。

2.3.3 提取時間 試驗不同提取時間對揮發油提取率的影響。由表5可見，隨著提取時間的延長，揮發油提取率平穩上升。在這個過程中，細胞內高濃度溶液不斷向外擴散，而細胞外的溶劑不斷進入組織細胞內，在前4 min由于微波作用，加速了這種擴散，使揮發油提取率不斷上升，在4 min時提取率最高；在4 min后，提取率變化較小，并有緩慢降低趨勢，此時細胞內外的濃度基本達到平衡，可以認為提取完成。故選擇提取時間為4 min。

表5 提取時間對揮發油提取率的影響

2.3.4 微波功率 試驗不同微波功率對揮發油提取率的影響。由表6可見，微波功率在400 W時提取率最高，后緩慢下降。微波功率過大會導致提取液暴沸，也有可能破壞揮發油的分子結構，并導致提取率下降，選擇微波功率400 W。

表6 微波功率對揮發油提取率的影響

2.4 揮發油提取工藝參數的優化

用正交實驗設計[L9（34）]對單因素結果進行優化，探索最優條件。因素水平見表7，正交實驗設計結果見表8，方差分析結果見表9。由表8、表9可知，各影響因素大小為D>C>B>A，即微波功率>提取時間>料液比>浸泡時間。其中微波功率D對揮發油提取有顯著性意義（P<0.05）。由數據可以得出：正交分析最優揮發油提取工藝應為A2B2C3D3（即浸泡時間60 min、料液比1∶8、提取時間5 min、微波功率500 W）。

2.5 最佳條件下的提取工藝驗證實驗

按照揮發油的提取方法，對正交分析優選出的揮發油的提取方法工藝條件A2B2C3D3進行驗證。稱取40 g粉末，精密稱定6份，按實驗方法提取。結果表明揮發油的平均提取率為2.51 %，6次測定的相對標準偏差為1.8%；結果表明，6次平行實驗揮發油提取率平均值高于正交實驗中的揮發油提取率的最大值，RSD<2%。結果表明正交實驗確定的四味清口含片中揮發油的提取工藝穩定可行，具有重復性和可操作性。

2.6 微波-超聲輔助協同提取法與微波提取法及超聲波提取法比較

本實驗對微波提取法及超聲波提取法進行了對比實驗，每種方法稱取40 g粉末，精密稱定6份。微波提取法：浸泡時間 60 min，液固比8∶1，提取功率500 W，提取5 min，平均提取率為2.03%。超聲波提取法：100 W超聲功率，浸泡時間 60 min，提取40 min，液固比8∶1，平均提取率為2.00%。以上各種萃取方法結果對比列于表10中。由表10可以看出，微波-超聲輔助提取法優于微波輔助提取法和超聲波提取法。

表10 三種提取法揮發油提取率比較

3 結論

微波-超聲輔助協同提取技術將超聲波和微波兩種作用方式相結合，充分利用超聲波的振動空化作用和微波的高能作用，克服了常規超聲波和微波萃取的不足，實現了在低溫常壓條件下，對中藥材有效成分的快速、高效提取，且不破壞所萃取有機物的分子結構[16]。

探討了揮發油的超聲-微波協同輔助提取最佳工藝條件，正交分析得到揮發油提取的最優工藝應為A2B2C3D3 （即浸泡時間60 min、料液比1∶8、提取時間5 min、微波功率500 W）。實驗結果表明，超聲-微波輔助協同提取與微波輔助提取及超聲波提取法比較， 超聲-微波輔助協同提取法提取率最高。

本法操作簡便， 結果可靠， 重現性好， 穩定性好， 可廣泛用于各種中草藥中揮發油的提取。

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（收稿日期：2013-10-18）