微波技術(shù)在當(dāng)歸中試提取過程中的應(yīng)用研究△

劉圓，石曉朦，王正寬，王振中，蕭偉*

(1.江蘇康緣藥業(yè)股份有限公司，江蘇 連云港 222001；2.中藥制藥過程新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 連云港 222001；3.中藥提取精制新技術(shù)重點(diǎn)研究室，江蘇 連云港 222001)

·中藥工業(yè)·

微波技術(shù)在當(dāng)歸中試提取過程中的應(yīng)用研究△

劉圓1，2，3，石曉朦1，2，3，王正寬1，2，3，王振中1，2，3，蕭偉1，2，3*

(1.江蘇康緣藥業(yè)股份有限公司，江蘇 連云港 222001；2.中藥制藥過程新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 連云港 222001；3.中藥提取精制新技術(shù)重點(diǎn)研究室，江蘇 連云港 222001)

目的：中試條件下微波技術(shù)提取當(dāng)歸藥材的工藝優(yōu)選。方法：以阿魏酸的提取率、提取液的固含量為考察指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)，采用單因素考察及L9(34)正交表進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果：微波技術(shù)提取當(dāng)歸的最佳工藝為按液固比15∶1加入50%乙醇，設(shè)定微波功率4 kW，提取30 min。結(jié)論：該優(yōu)化工藝簡單高效、穩(wěn)定可行。

當(dāng)歸；阿魏酸；正交試驗(yàn)；微波提??；固含量

當(dāng)歸為傘形科植物當(dāng)歸Angelicasinensis(Oliv.)Diels.的干燥根，具有補(bǔ)血活血、調(diào)經(jīng)止痛、潤腸通便之功能。用于血虛萎黃、眩暈心悸、月經(jīng)不調(diào)、經(jīng)閉痛經(jīng)、虛寒腹痛、風(fēng)濕痹痛、跌撲損傷、癰疽瘡瘍、腸燥便秘[1]。當(dāng)歸中主要成分為阿魏酸(Ferulic acicl)，藥理研究表明，其具有抗氧化、抗血栓、降血脂作用；還有防治冠心病、抗菌消炎、抗突變和防癌作用[2-4]。目前，當(dāng)歸的傳統(tǒng)提取方法主要有回流、煎煮、滲漉等。傳統(tǒng)提取方法不僅提取時(shí)間長、能耗大，而且雜質(zhì)含量高、有效成分特別是阿魏酸保留率相對較低。近年來，國內(nèi)開始研究應(yīng)用微波技術(shù)提取中藥中的有效成分，該技術(shù)是近年來發(fā)展較快的一種新型提取分離技術(shù)，它是利用微波能加熱樣品及溶媒，使樣品中的某些組分從基體中分離出來并進(jìn)入溶媒，從而達(dá)到分離的目的。微波技術(shù)與傳統(tǒng)提取方法相比具有快速、高效、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)[5-8]。目前，微波技術(shù)提取中藥的研究報(bào)道大多為實(shí)驗(yàn)室條件下采用微波爐進(jìn)行小試試驗(yàn)，該條件下試驗(yàn)結(jié)果不能線性放大，具有一定的局限性。基于以上原因，本實(shí)驗(yàn)在中試規(guī)模下進(jìn)行當(dāng)歸微波技術(shù)提取研究，以阿魏酸的提取率及藥液固含量為考察指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)，采用單因素結(jié)合L9(34)正交表對提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上與常規(guī)煎煮提取進(jìn)行橫向優(yōu)劣性比較，期望為當(dāng)歸及其他中藥的提取提供一種新的工藝技術(shù)參考。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

WCD10S-03型微波提取設(shè)備(南京三樂微波技術(shù)發(fā)展有限公司)；Agilent-1260高效液相色譜儀；H1650-W臺(tái)式高速離心機(jī)(湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司)；Mettler AE240電子分析天平(德國梅特勒公司)；電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)。

1.2 試藥

當(dāng)歸飲片購自江蘇省連云港市康緣醫(yī)藥商業(yè)有限公司，經(jīng)蕭偉教授鑒定為傘形科植物當(dāng)歸Angelicasinensis(Oliv.)Diels.的干燥根；阿魏酸對照品 (中國食品藥品檢定研究院，供定量分析用，批號：110773-201313)；乙腈為色譜純；水為超純水；磷酸等其余試劑均為分析純。

2 方法和結(jié)果

2.1 色譜條件

色譜柱：Waters Symmetry C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)，以0.085%磷酸水溶液為流動(dòng)相A，乙腈為流動(dòng)相B；檢測波長：316 nm；流速：1.0 mL·min-1；進(jìn)樣量：10 μL；柱溫：35 ℃[1]，洗脫程序見表1。此色譜條件下，阿魏酸能達(dá)到基線分離，理論塔板數(shù)按阿魏酸峰計(jì)算應(yīng)不低于5000，對照品溶液及供試品溶液的色譜圖見圖1。

表1 梯度洗脫表

注：A.對照品溶液；B.供試品溶液；1、2.阿魏酸。圖1 對照品及供試品溶液的色譜圖

2.2 線性關(guān)系考察

精密稱取阿魏酸對照品適量，置100 mL量瓶中，加70%甲醇溶解并稀釋至刻度，搖勻，得質(zhì)量濃度為90.52 μg·mL-1的對照品溶液，精密吸取上述溶液1.0、2.0、4.0、8.0、10.0 mL置10 mL量瓶中，加70%甲醇稀釋至刻度，搖勻，即得。進(jìn)樣10 μL，以進(jìn)樣濃度為橫坐標(biāo)(X)，對照品峰面積為縱坐標(biāo)(Y)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程為Y=30.234X+116.28，r=0.999 9。結(jié)果表明，阿魏酸在9.052～90.52 μg·mL-1呈良好線性關(guān)系。

2.3 對照品溶液制備

取阿魏酸對照品適量，精密稱定，置棕色瓶中，加70%甲醇制成質(zhì)量濃度為36.208 μg·mL-1的溶液，即得。

2.4 供試品溶液制備

精密吸取濾液1 mL至25 mL量瓶中，加70%甲醇稀釋至刻度，搖勻，離心，取上清液，得供試品溶液。

2.5 樣品制備

將當(dāng)歸按不同粒度進(jìn)行粗粉碎，稱取當(dāng)歸粗粉2 kg，備用，按照一定的液固比加入適宜濃度的乙醇，設(shè)計(jì)一定的微波功率，提取一定時(shí)間，藥液過濾，即得。

2.6 藥液固含量計(jì)算方法

取適量提取液，精密稱重，置于恒重蒸發(fā)皿中，水浴鍋蒸干，105 ℃干燥3 h，干燥器冷卻0.5 h，精密稱重；將蒸發(fā)皿置105 ℃干燥3 h，干燥器冷卻0.5 h，精密稱重，直至控制兩次干燥重量差在0.3 mg以下，計(jì)算得藥液固含量。

按2.1項(xiàng)下色譜條件測定藥液中阿魏酸的含量，計(jì)算提取率，阿魏酸提取率對試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為正向關(guān)系。給予正向50%權(quán)重(即+50%)；按2.6項(xiàng)下測定藥液固含量，計(jì)算得藥液固含量，藥液固含量對試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為負(fù)向關(guān)系，給予其負(fù)向50%權(quán)重(即-50%)；對阿魏酸提取率及藥液固含量進(jìn)行綜合評價(jià)，以綜合評價(jià)結(jié)果評價(jià)當(dāng)歸微波提取工藝的可行性，為進(jìn)一步優(yōu)化試驗(yàn)提供合理的水平。

3 微波提取工藝考察

3.1 單因素考察

3.1.1 藥材粒徑的選擇 稱取當(dāng)歸粒徑10～15、8～10、5～8、2～5 mm、20目粗粉2 kg，共5份，備用。按液固比為15倍量加入70%乙醇，設(shè)定微波功率4 kW，提取時(shí)間20 min，分別進(jìn)行提取。放冷至室溫，過濾，混勻，準(zhǔn)確稱量。按2.1項(xiàng)下色譜條件測定阿魏酸的含量，計(jì)算提取率，按2.6項(xiàng)下方法測定藥液固含量，綜合評價(jià)結(jié)果分別為25.33%、30.08%、40.91%、40.32%、40.55%。結(jié)果決定后續(xù)優(yōu)化研究藥材采用5～8 mm粒徑。

3.1.2 微波功率的選擇 稱取當(dāng)歸粒徑5～8 mm粗粉2 kg，共4份，備用。按液固比為15倍量加入70%乙醇，設(shè)定微波功率2、4、6、8 kW，提取時(shí)間20 min，分別進(jìn)行提取，放冷至室溫，過濾，混勻，準(zhǔn)確稱量。按2.1項(xiàng)下色譜條件測定阿魏酸的含量，計(jì)算提取率，按2.6項(xiàng)下方法測定藥液固含量，綜合評價(jià)結(jié)果分別為34.48%、39.07%、35.89%、18.86%。當(dāng)微波功率達(dá)到一定值時(shí)，阿魏酸成分分解，因而提取率下降[10]，結(jié)果決定后續(xù)優(yōu)化研究微波功率選擇為2、4、6 kW 3個(gè)水平。

3.1.3 液固比的選擇 稱取當(dāng)歸粒徑5～8 mm粗粉2 kg，共4份，備用。按不同液固比：10、15、20、25倍量加入70%乙醇，設(shè)定為微波功率4 kW，提取時(shí)間20 min，分別進(jìn)行提取，放冷至室溫，過濾，混勻，準(zhǔn)確稱量。按2.1項(xiàng)下色譜條件測定阿魏酸的含量，計(jì)算提取率，按2.6項(xiàng)下方法測定藥液固含量，綜合評價(jià)結(jié)果分別為29.82%、36.17%、35.30%、33.98%，后續(xù)優(yōu)化研究液固比選擇為15、20、25 3個(gè)水平。

3.1.4 提取時(shí)間的選擇 稱取當(dāng)歸粒徑5～8 mm粗粉2 kg，共5份，備用。按液固比為15倍量加入70%乙醇，設(shè)定微波功率4 kW，按不同時(shí)間：10、20、30、40、50 min分別進(jìn)行提取，放冷至室溫，過濾，混勻，準(zhǔn)確稱量。按2.1項(xiàng)下色譜條件測定阿魏酸的含量，計(jì)算提取率，按2.6項(xiàng)下方法測定藥液固含量，綜合評價(jià)結(jié)果分別為27.21%、37.98%、41.35%、43.95%、42.23%，后續(xù)優(yōu)化研究提取時(shí)間選擇為30、40、50 min 3個(gè)水平。

3.1.5 乙醇濃度的選擇 稱取當(dāng)歸粒徑5～8 mm粗粉2 kg，共4份，備用。按液固比為15倍量加入不同濃度的乙醇：30%、50%、70%、90%，設(shè)定微波功率4 kW，提取時(shí)間40 min，分別進(jìn)行提取，放冷至室溫，過濾，混勻，準(zhǔn)確稱量。按2.1項(xiàng)下色譜條件測定阿魏酸的含量，計(jì)算提取率，按2.6項(xiàng)下方法測定藥液固含量，綜合評價(jià)結(jié)果分別為34.70%、41.18%、36.21%、15.25%，后續(xù)優(yōu)化研究乙醇濃度選擇為30%、50%、70% 3個(gè)水平。

3.1.6 提取次數(shù)的選擇 稱取當(dāng)歸粒徑5～8 mm粗粉2 kg，共3份，備用，按液固比為15倍量加入50%乙醇，設(shè)定微波功率4 kW，提取時(shí)間40 min，按不同提取次數(shù)：1次、2次、3次分別進(jìn)行提取，放冷至室溫，過濾，混勻，準(zhǔn)確稱量。按2.1項(xiàng)下色譜條件測定阿魏酸的含量，計(jì)算提取率，按2.6項(xiàng)下方法測定藥液固含量，綜合評價(jià)結(jié)果分別為41.44%、41.79%、42.14%，故提取次數(shù)不做優(yōu)化因素考察，所有試驗(yàn)提取一次。

孩子們是有思想的。他們比我們想象得睿智，甚至超過我們的智慧。比如，一位作者以小狗的語氣寫被主人遺棄的失落與悲傷，引發(fā)小伙伴們濃厚的閱讀興趣與深深的悲憫情懷。文章如下：

3.2 正交試驗(yàn)

根據(jù)上述單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)微波提取當(dāng)歸的優(yōu)化試驗(yàn)。對微波功率(A)、乙醇濃度(B)、液固比(C)、提取時(shí)間(D)4個(gè)因素進(jìn)行優(yōu)化，每個(gè)因素設(shè)計(jì)3個(gè)水平，采用L9(34)正交試驗(yàn)，對當(dāng)歸微波提取工藝進(jìn)行優(yōu)化考察。因素水平見表2，結(jié)果見表3～4。

表2 微波提取當(dāng)歸因素水平表

由表3直觀分析可得出，影響試驗(yàn)綜合評價(jià)結(jié)果因素主次順序?yàn)?B>A>C>D，即乙醇濃度為最大影響因素，其他因素依次為微波功率、液固比和提取時(shí)間。

表4顯示，微波功率、乙醇濃度對試驗(yàn)結(jié)果具有顯著影響，而液固比、提取時(shí)間對其試驗(yàn)結(jié)果無顯著影響。而表3顯示，A2>A3>A1，B2>B3>B1，C1>C2>C3，D2>D3>D1，提取時(shí)間因素中D2與D3沒有明顯差異，綜合考慮生產(chǎn)效率及成本的關(guān)系，最后確立微波提取工藝為A2B2C1D3，即當(dāng)歸微波提取優(yōu)化工藝為按液固比15∶1加入50%乙醇，設(shè)定微波功率4 kW，提取30 min。

表3 微波提取當(dāng)歸優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

表4 方差分析表

4 工藝驗(yàn)證

按優(yōu)化后工藝條件重復(fù)3次，測定藥液中阿魏酸的提取率、藥液固含量，并計(jì)算其綜合指標(biāo)，結(jié)果分別為45.09%、45.20%、44.69%，平均值為44.99%，RSD為0.59%。驗(yàn)證結(jié)果顯示，綜合指標(biāo)結(jié)果較高且比較接近，說明該工藝可行。

5 工藝比較

首先對當(dāng)歸常規(guī)提取進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，得到常規(guī)提取優(yōu)化工藝，在此基礎(chǔ)上微波提取與常規(guī)提取進(jìn)行橫向優(yōu)劣性比較，進(jìn)一步驗(yàn)證微波提取的可行性，結(jié)果見表5。

表5 微波提取與常規(guī)提取試驗(yàn)結(jié)果比較

表5結(jié)果顯示，當(dāng)歸微波提取時(shí)間約為常規(guī)提取的17%，溶媒用量約為常規(guī)提取用量的75%。而綜合評價(jià)結(jié)果顯示，微波技術(shù)提取效果明顯優(yōu)于常規(guī)提取。

6 小結(jié)及討論

中試條件下通過單因素及優(yōu)化試驗(yàn)確定當(dāng)歸微波提取工藝：按液固比15∶1加入50%乙醇，設(shè)定微波功率4 kW，提取30 min。此工藝條件下，不論從阿魏酸提取率、藥液固含量，還是生產(chǎn)成本方面比較，微波技術(shù)提取相比常規(guī)提取均具有明顯的優(yōu)勢。

微波提取技術(shù)多應(yīng)用于天然植物化學(xué)成分以及中藥有效成分的提取分離研究，相比傳統(tǒng)提取技術(shù)具有快速、節(jié)能、提取率高等優(yōu)勢[10-13]。目前在各類文獻(xiàn)研究報(bào)道中，該技術(shù)的應(yīng)用均具有一定的局限性，其試驗(yàn)結(jié)果大多來自實(shí)驗(yàn)室小試研究階段，該條件下設(shè)備簡陋，操作誤差大，甚至采用家用微波爐進(jìn)行一些提取試驗(yàn)[14-17]。目前，微波提取技術(shù)的中試及產(chǎn)業(yè)化研究應(yīng)用報(bào)道較少，且無線性放大關(guān)系?；谝陨显?，本試驗(yàn)嘗試?yán)弥性囈?guī)模微波提取設(shè)備進(jìn)行當(dāng)歸有效成分的提取研究，取得了一定的效果，但中試條件的試驗(yàn)結(jié)果與產(chǎn)業(yè)化結(jié)果之間是否存在線性放大關(guān)系，能否應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)尚待進(jìn)一步研究。

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ApplicationofMicrowaveTechnologyinExtractionofAngelicasinensis

LIUYuan1，2，3，SHIXiaomeng1，2，3，WANGZhengkuan1，2，3，WANGZhenzhong1，2，3，XIAOWei1，2，3*

(1.JiangsuKanionPharmarceuticalCo.，Ltd.，JiangsuLianyungang222001，China；2.StateKeyLaboratoryofNew-techforChineseMedicinePharmaceuticalProcess，JiangsuLianyungang222001，China；3.KeyLaboratoryofnewtechnologyfortheextractionandpurificationofChinesetraditionalmedicine，JiangsuLianyungang222001，China)

Objective：Objectives：To optimize the process of extracting the Chinese herbal medicine by microwave technique under the condition of middle scale test.Methods：The comprehensive evaluation of the extraction rate of ferulic acid and the solid content in the extract was carried out，single factor investigation and L9(34) orthogonal test were used.Results：The best technology of extractingAngelicasinensisby microwave technology was as follows：liquid solid ratio of 15∶1 by adding 50% ethanol，microwave power 4 kW，liquid solid ratio 15，extraction 30min.Conclusion：The optimized process is simple，efficient and stable.

Angelicasinensis；ferulic acid；orthogonal test；microwave extraction；solid content

10.13313/j.issn.1673-4890.2016.11.021

2015-11-05)

重大新藥創(chuàng)制科技重大專項(xiàng)(2013ZX09402203)

*

蕭偉，研究員級高級工程師，研究方向：中藥新藥的研究與開發(fā)；Tel：(0518)81152367，E-mail：Kanionlunwen@163.com