全 文 :第47卷第4期 华中师范大学学报(自然科学版) Vol.47 No.4
2013年8月 JOURNAL OF HUAZHONG NORMAL UNIVERSITY(Nat.Sci.) Aug.2013
收稿日期:2013-03-06.
基金项目:国家自然科学基金项目(31200264);武汉市科技攻关项目(201260523189).
*E-mail:xiangmeixian99@163.com.
文章编号:1000-1190(2013)04-0505-04
血三七叶中挥发油提取及包合工艺优选
向梅先1*,苏汉文2
(1.中南民族大学 药学院,武汉430074;2.武汉大学人民医院,武汉430061)
摘 要:采用水蒸气蒸馏法对血三七叶中挥发油进行提取和饱和水溶液进行包合,以挥发油提取
量和挥发油的包合率作为考察指标,采用L9(34)正交表进行筛选,考察了药材的加水量,浸泡时
间,提取时间对挥发油提取率的影响;同时考察了挥发油和β-环糊精β-CYD比例,包合温度,搅拌
时间,环糊精和水的比例对挥发油包合效果的影响.优选出了血三七胶囊中血三七叶中挥发油最
佳的提取和包合工艺.优选的提取工艺为:将药材粉碎成粗粉,加6倍量的水,浸泡1h后,再提取
6h为最佳提取工艺;优选的包合工艺为挥发油与β-环糊精比例为1∶5(mL∶g),β-环糊精与水的
比例为1∶12(g∶mL);在40℃下,包合2h.优选的提取工艺提油率高;包合工艺可制得稳定的分
子间包合物,且挥发油包合率高.
关键词:血三七叶;挥发油;提取和包合;工艺优选
中图分类号:R28 文献标识码:A
血三七为蓼科植物中华抱茎蓼的根茎[1].中华
抱茎蓼为多年生草本,生长于1 000~2 500m的沟
边或林下潮湿处草丛中,其根茎粗壮,外皮紫褐色,
断面紫红色.茎直立或倾斜,上部有分枝.在湖北、陕
西等省民间广泛药用,亦为土家族、苗族、傈僳族常
用的民族药[2].秋季采挖,洗净,去粗皮,鲜用或晒
干.其味涩微苦、性平小毒,有活血舒筋,行气止痛,
抗菌消炎,止血生肌,收敛止泻之功效.用于跌打损
伤,外伤出血,劳伤菌痢,胃肠炎等病[3].民间常以其
水煎服或泡酒服,用于胃肠炎、痢疾、跌打损伤、骨折
等.土家族以其研末吞服,又用于崩漏、痛经、胃痛外
用治外伤出血.傈僳族还用于风湿疼痛[4-5].笔者前
期对血三七的化学成分和促骨折愈合的药理机制进
行了相关研究,从该植物叶的挥发油中分离得到四
十多个化合物,发现一些化合物能促进成骨细胞的
增殖和分化.本研究拟在前期基础上,采用正交实验
优选法对其叶中挥发油的提取及对挥发油的包合进
行了研究,为药材的开发利用提供科学依据.
1 实验材料
血三七叶,购于湖北恩施利川中药材公司,经
中南民族大学万定荣教授鉴定为蓼科植物中华抱
茎蓼 Polygonum Amplexicaule D.Don var.的
叶.挥发油提取器(泰新市龙岗玻璃仪器厂);无水
硫 酸 钠 (国 药 集 团 化 学 试 剂 有 限 公 司
2010072418);甲醇、乙醇(分析纯,国药集团化学试
剂有限公司2011121).
2 方法与结果
2.1 挥发油提取工艺条件L9(34)正交试验设计
血三七叶粉碎成粗粉,以挥发油的提取量[4]为
考察指标,选择加水量倍数、浸泡时间、粒径、提取
时间4个因素,每个因素3个水平,设计方案见
表1.
表1 挥发油提取工艺因素水平表
Tab.1 Levels and factors of orthogonal experiment
about extracting volatile oil
水平 因 素
A(加水量倍数)B(浸泡时间/h) C(粒径)D(提取时间/h)
1 4 0 粗粉 2
2 6 1 中粗粉 4
3 8 2 细粉 6
2.2 正交试验结果与统计分析
称取血三七药材粗粉200g,共9份,按正交试
验设计案提取,读取所得挥发油体积,结果见表2
和表3.
506 华中师范大学学报(自然科学版) 第47卷
表2 L9(34)正交试验结果直观分析表
Tab.2 Results of L9(34)orthogonal test
试验号 A B C D 挥发油/mL
1 1 1 1 1 1.30
2 1 2 2 2 2.08
3 1 3 3 3 2.09
4 2 1 2 3 2.12
5 2 2 3 1 1.59
6 2 3 1 2 2.08
7 3 1 3 2 1.07
8 3 2 1 3 2.64
9 3 3 2 1 0.84
均值Ⅰ 1.82 1.50 2.01 2.24
均值Ⅱ 1.93 2.10 1.68 1.74
均值Ⅲ 1.52 1.67 1.58 2.28
R 0.41 0.61 0.42 1.04
表3 L9(34)正交试验结果方差分析表
Tab.3 The test result analysis of variance about
L9(34)orthogonal
因素 偏差平方和 自由度 F比 F临界值 显著性
A 0.28 2 1.00 19.00
B 0.58 2 2.12 19.00
C 0.30 2 1.07 19.00
D 1.62 2 5.88 19.00
误差 0.28 2
F0.05(2,2)=19.
从表2结果可以看出:4个因素对挥发油的提
取率影响的大小顺序为D>B>C>A,在给定的水
平条件下,各因素对挥发油的影响顺序为A2>A1
>A3;B2>B3>B1;C1>C2>C3;D3>D1>D2.统
计结果表明各因素对挥发油的提取率无显著性的
差异,通过直观分析,单从挥发油的提取情况考虑,
拟定最佳提取工艺为 A2B2C1D3.即:将药物粉碎
成粗粉,加6倍量的水,浸泡1h后,提取6h为最
佳提取工艺.
2.3 挥发油提取优选工艺验证
称取血三七叶药材粗粉200g,共3份,加入药
材量6倍量水,浸泡1h,提取6h,测定挥发油提取
量,结果见表4.
表4 挥发油提取优选工艺验证试验结果
Tab.4 The validation test results about
volatile oil extracted
批号 投料量/g 挥发油体积/mL 得油率/%
1 200 4.76 2.38
2 200 4.62 2.31
3 200 4.62 2.31
平均 200 4.66 2.33
由表4可知,3次挥发油的平均提取率为
2.33%,均高于正交试验提取率,且含量基本稳定,
说明优选工艺基本可行.
2.4 挥发油β-CYD包合工艺优选研究
2.4.1挥发油的制备 称取血三七叶粗粉700g,
水蒸气蒸馏法提取,得到挥发油12mL,用无水硫
酸钠5g脱水后得淡黄色液体,测得相对密度为
0.96g/mL,取挥发油2份加1份无水乙醇,制成
挥发油的乙醇溶液备用.
2.4.2挥发油空白回收试验 取上述挥发油的无
水乙醇液(油∶醇=2∶1)2.0mL置250mL蒸馏
瓶中,加200mL蒸馏水加热提取挥发油至油不再
增加为止.得油量平均值为0.96mL(n=3),计
算空白回收率得96%.
2.4.3挥发油β-CYD包合工艺优选研究条件L9
(34)正交试验设计 以挥发油利用率、挥发油收得
率、包合物含油率为考察指标,采用中国药典(2010
年版)一部附录中挥发油测定法测定挥发油的提
取量[6],选择挥发油:β-CYD、包合温度、搅拌时间
以及β-CYD∶水为4个因素,每个因素3个水平进
行正交试验,设计方案见表5.
表5 挥发油β-CYD包合工艺因素水平表
Tab.5 Levels and factors of orthogonal experiment
about volatile oilβ-CYD inclusion
水
平
因 素
A
挥发油∶β-
环糊精(mL∶g)
B
包合温度/℃
C
搅拌时间/h
D
β-环糊精∶
水(g∶mL)
1 1∶4 35 1.5 1∶8
2 1∶6 40 2.0 1∶10
3 1∶8 45 2.5 1∶12
2.5β-CD包合正交试验结果
按正交试验设计方案,取一定量的β-环糊精
(β-CYD)
[7-9],加入一定量的蒸馏水,加热溶解制
成过饱和溶液后,置恒温搅拌器保温至规定温度
后,加入挥发油无水乙醇溶液1.5mL(油∶醇=2
∶1)混合,边加边搅拌至规定时间,然后置4℃冰
箱中冷藏24h,取出抽滤至干,再置40℃干燥箱中
干燥4h,即得白色粉末状挥发油β-CYD包合物,
共9份,精密称重,置装有沸石的250mL圆底烧
瓶中,加蒸馏水200mL,按中国药典 (2010年版)
一部附录中挥发油测定法提取挥发油[6],至油量不
再增加时停止加热,放置1h,得回收挥发油体积.
再按下面公式计算包合物含油率、包合物收得率及
第4期 向梅先等:血三七叶中挥发油提取及包合工艺优选 507
油利用率:挥发油利用率=包合物中挥发油量
(mL)/投油量(mL)×空白回收率×100%;包合物
收得率=包合物的重量(g)/β-CYD(g)+投油量
(g)×100%;包合物含油率=包合物中挥发油量
(g)/包合物总量(g)×100%;综合指标=(包合
率/包合率max)×0.6+(收得率/收得率max)×0.2
+(含油率/含油率max)×0.2;结果见表6.
表6 挥发油β-CYD包合工艺正交试验直观分析结果
Tab.6 The results of intuitive analysis aboutβ-CYD
inclusion volatile oil orthogonal test
试
验
号
A B C D
包合率
/%
收得率
/%
含油率
/%
综合
指标/%
1 1 1 1 1 35.65 48.58 9.38 52.53
2 1 2 2 2 58.28 53.22 14.46 77.82
3 1 3 3 3 56.30 53.56 13.50 74.65
4 2 1 2 3 68.20 57.29 11.89 81.78
5 2 2 3 1 81.98 65.28 12.35 95.99
6 2 3 1 2 72.11 61.98 11.45 84.65
7 3 1 3 2 56.40 65.98 7.06 67.98
8 3 2 1 3 68.20 67.99 8.05 78.93
9 3 3 2 1 75.02 71.20 8.52 85.12
Ⅰ 68.33 67.43 72.04 77.84
Ⅱ 87.44 84.21 81.57 76.82
Ⅳ 77.34 81.47 79.50 78.45
R 19.10 16.78 9.54 1.64
表7 L9(34)正交试验结果方差分析表
Tab.7 The test result analysis of variance
about L9(34)orthogonal
因素 偏差平方和 F比 F临界值 显著性
A 547.99 133.49 19.00 *
B 486.27 118.46 19.00 *
C 150.98 36.78 19.00 *
D 4.11 1.00 19.00
误差 4.11
F0.05(2,2)=19,P <0.05,有显著性差异
(表7).
根据正交实验的结果及直观分析可知:各因素
对各个因素对血三七叶挥发油的β-环糊精包合影
响顺序为A>B>C>D,在给定的水平条件下,各
因素影响包合效果为 A2>A3>A1;B2>B3>B1;
C2>C3>C1;D3>D2>D1.进一步方差分析可知,
因素A、B、C对包合工艺有显著影响.因此,根据试
验结果确定最佳包合工艺:A2B2C2D3,即挥发油
最佳的包合工艺为:挥发油与β-环糊精比例为1∶5
(mL∶g),β-环糊精与水的比例为1∶12(g∶mL),
在40℃下,包合2h.
2.6 挥发油包合优选工艺验证
按正交试验筛选的最佳工艺条件 A2B2C2D3
进行验证,结果见表8.
表8 β-CYD包合挥发油优选工艺验证试验结果
Tab.8 The validation test results of
β-CYD inclusion volatile oil
试验号 包合率/% 收得率/% 含油率/% 综合指标/%
1 84.95 61.80 14.05 98.20
2 83.23 63.47 13.25 96.01
3 81.26 61.22 13.56 92.88
平均 83.15 62.16 13.62 95.70
验证试验结果表明:正交试验所确定的β-环糊
精包裹挥发油工艺稳定.
3 讨论
1)在挥发油提取预实验过程中,发现药材粉末
过细,较容易被冲至挥发油提取器刻度部位,与所
要收集的挥发油混合,影响提取的进行.所以本研
究选3个粒径进行试验,发现粗粉提取效果较好.
2)挥发油久置与挥发油测定管中会出现凝结
成半固体和沉降的现象,分析原因可能是因为挥发
油的密度与水接近,而且查文献[10-11]知血三七挥
发油中含乙酸龙脑脂、龙脑等成分,故挥发油提取
后应及时转移出挥发油提取器.
3)血三七挥发油β-CYD包合工艺条件的正交
优选通过预试验表明,挥发油与β-CYD的用量比
例、搅拌时间、温度及β-CYD浓度是影响挥发油
β-CYD包合率的因素,因此采用正交设计L9(3
4)
表进行正交实验,对挥发油β-CYD包合工艺进行
优选.
4)由验证实验结果可知,按优选工艺进行挥
发油β-CYD包合,含油率高于各次正交试验的结
果,工艺稳定,可靠.
5)查阅文献可知[11],目前人们仅对血三七叶
中挥发油进行了提取及分离,这些挥发油的活性及
挥发油的包合未见报道,因而该研究能为药材挥发
油的使用提供科学依据.
参考文献:
[1] 万定荣,陈家春,余汉华.湖北药材志[M].湖北:湖北科学
出版社,2002.
[2] 谢宗万.全国中草药汇编(下册)第2版[G].北京:人民卫
生出版社,1996:316.
[3] 江苏新医学院.中药大辞典(上册)[G].第1版.上海:上海
人民出版社,1977.
[4] 蒋 伟.胃舒颗粒的药学研究[D].武汉:湖北中医药大学,
508 华中师范大学学报(自然科学版) 第47卷
2006:8-12.
[5] Xiang M X,Xu Z,Su H W,et al.Emodin-8-O-β-D-gluco-
side from Polygonum Amplexicaule D.Don var.sinense
Forb.promotes proliferation and differentiation of osteoblas-
tic MC3T3-E1cels[J].Molecules,2011,16:728-737.
[6] 国家药典委员会.中华人民共和国药典[M].北京:中国医药
科技出版社,2010:38.
[7] Laza-Knoerr A L,Gref R,CouvreurP.Cyelodextrins for
drug delivery[J].J Drug Target,2010,18(9):645-649.
[8] Zhang Z,Zu D,Lai J,et al.Piroxicam/2-hydroxypropyl-β-
cyclodextrin inclusion complex prepared by a new fluid-bed
coating technique[J].J Pharm Sci,2009,98(2):665-672.
[9] 魏小亮.川芎及其挥发油包合工艺研究[D].成都:西南交通
大学,2009:8.
[10] 王海楼,任恒春,邹忠梅.血三七抗氧化活性研究[J].中国
药学杂志,2011,46(11):819-822.
[11] 杨战军,李宝林,田先华,等.翼蓼和中华抱茎蓼挥发油化
学成分分析[J].西北植物学报,2007,27(6):1261-1264.
Preferred process of volatile oil extracting and inclusing from the leaf
of Polygonum Amplexicaule D.Don var.
XIANG Meixian1,SU Hanwen2
(1.Colege of Pharmacy,South-Central University for Nationalities,Wuhan 430074;
2.Wuhan University Renmin Hospital,Wuhan 430075)
Abstract:To optimize extraction and inclusion process of the volatile oil of Polygonum
Amplexicaule D.Don var.in Xuesanqi Capsules.The volatile oil was extracted by the
way of steam distilation.The inclusion process was carried out by saturated water solu-
tion method,the extraction and inclusion process was carried out by L9(34)orthogonal
design experiment.Considering the capacity of water,soaking time,extracting time as
main factors to choose the optimum extraction process about extraction rate of volatile
oil.Investigating also the proportion of volatile oil andβ-cyclodextrin(β-CYD),inclus-
ing temperature,stirring time,the proportion of cyclodextrin and water as the main
effect factors of the inclusion of the volatile oil.The optimal extraction technology was
as folow:the drugs were crushed into coarse powder,6times water was added and
soaked 1h,then was extracted 6h.The optimum inclusion process was established as
folows:the ratio of oil toβ-CYD was 1∶5;the ratio of water toβ-CYD was 12∶1;the
inclusion time was 1hand the inclusion temperature was 40℃.The inclusion rate was
as high as 98%.The intermolecular inclusion complex with good stability and high yield
of volatile oil could be obtained from the optimized inclusion process.
Key words:Polygonum Amplexicaule D.Don var.;volatile oil;extraction and inclu-
sion;peferred process