提取-共沸精餾耦合技術與水蒸氣蒸餾法提取中藥揮發油比較研究△

李佳佳，鄭鵬，頓佳穎，郭秋紅，李春花*

(1.河北中醫學院藥學院，河北 石家莊 050200；2.河北中醫學院科技處，河北 石家莊 050200)

充血性心力衰竭(簡稱CHF)，是指心血管疾病發展到一定的嚴重程度，心臟失代償的一種臨床綜合征。祖國醫學在治療CHF方面積累了豐富的經驗，目前的研究一致認為心力衰竭屬于本虛標實之證。葶藶生脈組方是全國名老中醫邢月朋根據多年臨床經驗總結出的治療氣虛血瘀、陽虛水停型充血性心力衰竭的經驗方，方中的桂枝、白術屬辛溫解表藥，而揮發油是解表藥“辛”味的重要物質基礎[1]，現代藥理證實桂枝中桂皮油有利尿、強心、改善心肌缺血和供氧等作用，白術揮發油具有健脾運脾作用[2-8]。

目前中藥制劑生產中，揮發油提取多采用水蒸氣蒸餾法[9]，該工藝用于提取水溶性較強的揮發油時提取效率較低，而提取-共沸精餾耦合技術對這類中藥揮發油的提取有顯著優勢。考慮白術、桂枝混合揮發油有一定的親水性，故本文采用提取-共沸精餾耦合技術(WER)與水蒸氣蒸餾法(SD)提取白術、桂枝揮發油，通過正交試驗考察浸泡時間、提取時間及加水倍量對揮發油得率的影響，優化其工藝條件，并對兩種工藝所提取的揮發油進行HPLC、GC分析，篩選出揮發油的最佳提取方法及工藝，最大限度保留揮發性成分。

1 儀器與材料

1.1 儀器

安捷倫7890B GC B.02.03.2(安捷倫科技公司)，配備有SPH-300氫氣發生器(北京中惠普分析技術研究所)，SPB-3全自動空氣源(北京中惠普分析技術研究所)；Waters e2695高效液相色譜儀(Waterse 2695 Separations Module，2489 UV/Vis Detector)；分析天平(上海精科儀器廠，TG328B)；LQ-A10002電子天平(上海樂祺精密電子廠)；KQ-100E型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)。

1.2 材料

白術為菊科植物白術AtractylodesmacrocephalaKoidz.的干燥根莖，桂枝為樟科植物肉桂CinnamomumcassiaPresl的干燥嫩枝，購自安國藥材市場，經河北中醫學院侯芳潔老師鑒定符合《中華人民共和國藥典》2015版一部相關項下規定；無水硫酸鈉(分析純，深圳市中發源生物科技有限公司)；無水乙醇(分析純，天津市永大化學試劑有限公司)；桂皮醛(批號：H02M6Q1，上海源葉生物科技有限公司)；白術內酯Ⅰ(批號：ZM0311BC13，上海源葉生物科技有限公司)。

2 方法與結果

2.1 WER與SD提取白術、桂枝揮發油

分別稱取桂枝、白術(最粗粉)，放入兩個圓底燒瓶中并加入規定的加水量，浸泡一定時間，然后分別連接提取-共沸精餾耦合裝置和揮發油測定器，加熱回流提取至規定時間。

2.2 提取條件的優化

兩種工藝正交試驗設計與結果：選用浸泡時間、提取時間、加水倍量三個因素，采用正交表L9(34)安排試驗，優化WER與SD的工藝條件，因素水平見表1，正交試驗設計及極差分析結果見表2，表3。

表1 揮發油提取工藝因素水平表

表2 揮發油提取正交試驗結果表

表3 方差分析表

注：F0.01(1，2)=99，F0.05(1，2)=19。

由表2中R值可知，三個因素對兩種工藝的影響結果均為A>B>C，表3中P值分析可知，浸泡時間與提取時間對提取工藝均有顯著影響，其中WER工藝下，浸泡時間具有極顯著性差異，WER工藝下最佳水平組合為A3B3C2，即浸泡3 h、提取6 h、加水量10倍，SD工藝下最佳水平組合為A3B3C1，即浸泡3 h、提取6 h、加水量8倍。

2.3 WER與SD提取下揮發油得率的配對T檢驗分析

由表2可知，WER的揮發油得率均高于SD的揮發油得率，因此分別對兩種提取工藝下白術、桂枝揮發油得率進行配對T檢驗，考察兩種工藝下揮發油得率是否存在顯著性差異，結果見表4。

表4 WER與SD提取下的揮發油得率的T檢驗結果

表4中，第一項為WER與SD的揮發油得率差值的均值，第二項為WER與SD的揮發油得率差值的標準方差，第三項為第一項的標準誤差估計值。由于WER與SD的揮發油得率的P<0.01，故WER與SD工藝下白術、桂枝揮發油得率具有顯著性差異，說明WER工藝能顯著提高白術、桂枝混合揮發油得率。

2.4 驗證試驗

采用上述確定的最佳工藝條件，WER為浸泡3 h、提取6 h、加水量10倍，SD為浸泡3 h、提取6 h、加水量8倍。分別采用WER與SD提取3 批白術、桂枝混合揮發油，驗證試驗所得揮發油得率均高于正交試驗中揮發油得率，說明本次正交試驗所篩選的工藝是合理、可行的，并且WER比SD工藝下揮發油得率更高，確定采用WER提取白術、桂枝混合揮發油。具體數據見表5。

表5 兩種工藝在最佳提取條件下的驗證試驗結果

2.5 WER和SD兩種工藝提取白術、桂枝混合揮發油色譜比較

采用上述確定的最佳工藝條件，WER：浸泡3 h、提取6 h、加水量10倍，SD：浸泡3 h、提取6 h、加水量8倍，對提取得到的混合揮發油并進行GC、HPLC比較研究。GC色譜條件：安捷倫Hp-5毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；程序升溫(90～180 ℃)，初始溫度90 ℃，保持2 min；以3 ℃·min-1的速率升至140 ℃，保持6 min；再以7 ℃·min-1的速率升溫至180 ℃，保持5 min。HPLC色譜條件：色譜柱為YMC J’sphere ODS-H80 C18(250 mm×4.6 mm，4 μm)；流動相為乙腈(A)-水(B)(60∶40)，流速 1.0 mL·min-1，柱溫 30 ℃，檢測波長 220 nm。

經比較發現WER所提揮發油，桂皮醛與白術內酯Ⅰ的成分含量明顯提高，桂皮醛的含量由SD下的0.096 7 mg提升到WER下的0.286 6 mg，提高了2.96倍，白術內酯Ⅰ的含量由SD下的11.259 8 mg提升到WER下的22.082 3 mg，提高了1.97倍，但組分成分之間并未發生較大變化，說明WER能提高揮發油中有效成分含量。見圖3。

注：A.提取-共沸精餾工藝所提揮發油；B.水蒸氣蒸餾工藝所提揮發油。圖3 提取-共沸精餾工藝與水蒸氣蒸餾工藝比較

3 討論

目前多采用水蒸氣蒸餾法(SD)提取揮發油，現有報道也有采用超臨界萃取法(SFE)對揮發油進行提取[10-15]，但是采用SD技術提取像白術、桂枝這類含量低、水溶性較強的揮發油時易發生乳化反應，降低揮發油得率，而SFE技術雖能提高揮發油得率，但得到的揮發性成分會產生較大變化，不能保證揮發油的藥效與安全性，提取-共沸精餾耦合技術(WER)能有效提高這類揮發油的收率和成分含量[16]。本研究采用正交試驗法，優選出兩者的最佳提取條件，并通過對最佳提取條件的比較，篩選出其最佳工藝及條件，旨在合理有效提取揮發油，提高制劑工藝水平。

揮發油得率是評價提取工藝的一重要指標，但所得揮發油的品質是否發生改變，僅使用肉眼觀察并不確切，故將揮發油中有效成分的含量作為另一重要指標。因此本研究在篩選得到最佳提取工藝后，分別對揮發油進行HPLC、GC分析。現代藥理研究表明，桂皮醛是桂枝揮發油的主要有效成分，白術揮發油的主要成分為蒼術酮，但其性質并不穩定，長時間加熱與光照，蒼術酮發生氧化分解，轉化為白術內酯類有效成分，故本研究選擇桂皮醛與白術內酯Ⅰ為綜合指標，進行色譜分析。

本實驗的研究結果說明，WER與SD相比較，WER確實能提高揮發油得率，并且提升有效成分的含量。兩者所篩選出最佳工藝有所不同，WER下加水量為10倍量的水，SD工藝下加水量為8倍量的水，分析原因，共沸精餾柱長度約80 cm，揮發油需經過一定長度的分離，所以需要更多量的水，并且精餾柱中的填充物使得氣、液兩相逆流多級接觸，易揮發成分從液相向氣相中轉移，而難揮發組分由氣相向液相中遷移，使得到的揮發油更為純粹，有效成分含量得到提高，提升傳質效率[11]。

致謝：本次研究感謝科研中心張闖老師的幫助。