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Studies on Technology of Supercritical-CO2 Fluid Extraction for Volatile Oils and Saikosaponins in Bupleurum chinense DC.

超临界CO2从柴胡中萃取挥发油及其皂甙的研究



全 文 :超临界 ≤ ’u从柴胡中萃取挥发油及其皂甙的研究
葛发欢t o李 莹t o谢健鸣t o李 菁t o马国俊t o陈友鸿u o林毅超v o李笑芬v
kt q广州市医药工业研究所 o广东 广州 xtsuws ~
u q广州星群药业股份有限公司 o广东 广州 xtstus ~
v q广东药学院 o广东 广州 xtsuuwl
≈摘要  目的 }研究超临界 ≤ ’u萃取柴胡挥发油和皂甙的工艺 ∀方法 }主要探讨压力 !温度 !时间 !流量 !夹带
剂等条件对收率的影响 o确定超临界 ≤ ’u萃取柴胡挥发油和皂甙的最佳条件 ∀并将挥发油的超临界 ≤ ’u萃取法与
传统的水蒸气蒸馏法进行比较 o同时 o用 Š≤r  ≥法对挥发油进行分离鉴定 ∀结果 }挥发油的萃取压力为 us  °¤o
温度 vs ε ~解析釜 Œ压力为 tu  °¤o温度 yx ε ~解析釜 µ压力为 y  °¤o温度 ws ε ~萃取时间 w «o≤ ’u 流量为每
t®ª原料 ts ∗ us ®ª#«p t ∀柴胡皂甙的萃取压力是 vs  °¤o温度 yx ε ~解析釜 Œ压力为 tu  °¤o温度 xx ε ~解析釜
µ压力为 y  °¤o温度 wv ε ~萃取时间 v «o≤ ’u流量为每 t®ª原料 us ∗ ux ®ª#«p t ∀结论 }超临界 ≤ ’u提取挥发油
比传统法优越 o表现在收率大大提高 o提取时间短等方面 ∀挥发油由己醛等 uu个化学成分组成 ∀加入乙醇等夹带
剂 o并升高压力和温度 o才能提出柴胡皂甙 ∀
≈关键词  超临界 ≤ ’u萃取 ~柴胡挥发油 ~柴胡皂甙 ~工艺研究
超临界流体萃取k≥∏³¨µ¦µ¬·¬¦¤¯ ƒ ∏¯¬§ ∞¬·µ¤·¬²±o
简称 ≥ƒ∞l技术是近 us年来国际上迅速发展的新一
代化工分离技术 o已广泛应用于食品 !香料 !医药等
行业≈t  ∀ ≤ ’u是最常用的超临界流体 ∀超临界 ≤ ’u
萃取k≥ƒ∞2≤ ’ul应用于中药领域 o与传统方法比较 o
具有许多独特的优点 o对实现中药现代化具有重要
意义和可观的应用前景≈u ov  ∀
柴胡为伞形科柴胡属植物 o具解表 !退热 !疏肝
解郁功能 o主治感冒发热 o寒热往来 o胸肋腹痛等症 ∀
其主要有效成分为挥发油和柴胡皂甙 ∀由于柴胡注
射液有较好的退热 !解表效果 o国内许多制药厂家一
直用水蒸气蒸馏法提取挥发油制成柴胡注射液 ∀近
来有报道 o柴胡注射液具有抗抽搐作用 o且毒性低 o
起效时间长 o可能会成为一种较好的抗癫痫辅助药 o
但由于柴胡注射液中挥发油浓度低 o用药剂量大≈w  ∀
而用传统的水蒸气蒸馏法生产存在产油率低 !操作
温度高 o耗时长等问题 ∀柴胡皂甙有明显的中枢抑
制作用和抗炎作用 o还具有特异性阻碍胆碱酯酶和
显著的利尿作用 o对于柴胡皂甙的提取 o由于传统工
艺温度高 !受热时间长 o某些柴胡皂甙含量降低或损
失殆尽≈x  ∀因而运用临界 ≤ ’u流体萃取技术来改
≈收稿日期  t|||2s{2uw
良柴胡挥发油和皂甙的提取工艺 o具有较大的意义 ∀
1 实验材料 !装置与仪器
1 q1 实验材料
柴胡购于广州市药材公司 o经广州市药材公司
周璐珊副主任中药师鉴定为柴胡 Βυπλευρυ µ χηι2
νενσε ⁄≤ q的干燥根 o粉碎成 ts ∗ us目备用 ~薄层层
析用硅胶 Šk青岛海洋化工集团公司l ~柴胡皂甙 ¤o
¦o§k上海医药工业研究院l ∀
1 q2 实验装置与仪器
x 超临界萃取装置k‹ „2|xs{型l }广州市医
药工业研究所设计 o华安超临界萃取有限公司加工
生产 ~‹°x|{{„ 型 Š≤2  ≥r  ≥⁄气相色谱2质谱联
用仪 }‹°2t tu ° ≅ s qu °°石英毛细管柱 o柱温 xs
∗ uws ε o升温速度 ts ε # °¬±p t o进样口温度 uws
ε o柱前压 us ®°¤o载气为氮气 ∀ ∞Œ离子源 o离子温
度 uws ε o电子能量 zs ∂¨ o倍增器高压 u xss ∂ o质
量扫描 vs ∗ wss ¤°∏oŠ≤2  ≥转输线温度 uws ε ∀
2 实验方法与步骤
2 q1 ≥ƒ∞2≤ ’u法提取工艺的基本流程
#|wt#
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Χηινα ϑουρναλ οφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα
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将一定量的柴胡干粉投入萃取釜中 o对萃取釜 !
解析釜 ´ !解析釜 µ !贮罐分别进行加热或冷却 ∀当
达到所选定的温度时 o开启 ≤ ’u 气瓶对系统进行加
压 o当达到所选定的压力时 o关闭气瓶 o循环萃取 o并
保持恒温恒压 ∀当达到所选定的萃取时间后 o从解
析釜 ´ !解析釜 µ出料口出料 o得柴胡挥发油或皂甙
类成分 ∀计算收率 o并用 Š≤2  ≥等方法检测质量 ∀
2 q2 柴胡挥发油传统的水蒸气蒸馏法
取一定量同样的柴胡干料 o参照5中国药典6
kt||x年版l方法 o用水蒸气蒸馏装置进行蒸馏 o得
挥发油部分 o比重小于 t的收率为 s qsxz h o比重大
于 t的收率为 s qt{ h o总提取时间为 tu «o并分析产
品质量 ∀
2 q3 柴胡挥发油和皂甙的分析检测
柴胡挥发油分析 o参照 1 q2 /实验装置与仪器0
项下的气相色谱2质谱联用仪及其分析条件进行 ~柴
胡皂甙用薄层层析法分析 }硅胶 Š板ks qu h羧甲基
纤维素钠l o展开剂为乙酸乙酯2乙醇2水k{Βt qxΒtl o
显色剂为 u h对二甲氨基苯甲醛2硫酸kws h l ∀
3 结果
3 q1 萃取压力对挥发油收率的影响
实验结果如图 t o结果表明 o在 tx ∗ us  °¤o挥
发油收率随压力的升高而增加 o这是因为随着压力
的增加 o超临界 ≤ ’u 流体的密度增加 o使得溶解度
增加 ∀但达到 us  °¤时 o收率几乎达最大值 o此时
压力再增加 o总提物也会随之而增加 o但挥发油的收
率却会降低 o因为增加压力 o扩散系数减少 o阻碍传
质 ~同时因为挥发油的含量有限 o增加的部分主要是
其他杂质成分 ∀因此 o最佳萃取压力为 us  °¤∀
Πr  °¤
图 t 萃取压力对挥发油收率的影响
3 q2 萃取温度对挥发油收率的影响
温度是除了压力以外的另一个十分重要的影响
因素 ∀由图 u可见 o柴胡挥发油收率开始随温度的
升高而降低 o当温度超过 wx ε 时 o其收率又随温度
的升高而升高 ∀这是由于温度对萃取的影响比较复
杂 ∀一般有两种趋势 o一方面 o流体密度随温度的升
高而降低 o从而使流体的溶解能力降低 ~另一方面流
体的粘度随着温度的升高而下降 o传质加快 o有利于
萃取 ∀在 vs ∗ wx ε o流体密度随温度的升高而降低
起主导作用 o所以 o收率呈下降趋势 o在 wx ∗ ys ε o
流体粘度随温度的升高而下降起主导作用 o故收率
又呈上升趋势 ∀在最佳萃取压力 us  °¤中 ovs ε
与 ys ε 时的收率相当 o由于 ys ε 时 o产品杂质较
多 o同时考虑到节约能源问题 o所以最佳萃取温度定
为 vs ε ∀
Τr ε
图 u 萃取温度对挥发油收率的影响
3 q3 萃取时间对挥发油收率的影响
如图 v o随着时间的增加 o收率逐渐增高 o前 u «
增加显著 o之后增加缓慢 ow «后几乎萃取完全 ∀时
间再增加 o出料也甚少 ∀为了提高效率 o节省能源 o
提取时间以 w «为宜 ∀见图 v ∀
τr«
图 v 萃取时间对挥发油收率的影响
3 q4 解析条件对挥发油收率的影响
3 q4 q1 解析温度的影响 一般来说 o只有 ´级解析
的情况下 o温度升高 o密度降低 o溶解度下降 o解析出
来的东西多 o即收率升高 o纯度降低 ∀但是如有两级
解析 o固定第 ´级解析温度为 ws ε 左右 o则第 µ级
解析温度变化对总提物收率影响不大 o只是影响各
级提取物的量和含量分布不同 ∀
3 q4 q2 解析压力的影响 只有 ´级解析时 o压力升
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高 o密度增大 o溶解度升高 o收率下降 o纯度升高 ∀如
果是两级解析 o固定 µ级压力为 y  °¤左右 o则 ´级
解析的压力变化影响同上 ∀
具体的解析条件 o可根据提取物的具体用途来
设定 ´级解析的压力和温度 ∀本实验采用两级分
离 o由于萃取物为挥发油 o只要分离总挥发油即可 o
所以纯度要求不高 ∀本实验最佳条件为 }´级解析
压力和温度为 tu  °¤和 yx ε ~µ级解析压力和温
度为 ys  °¤和 ws ε ∀
3 q5 ≤ ’u流量对挥发油收率的影响
流量对柴胡挥发油收率影响不太大 ∀一般来
说 o随着流量增大 o会使萃取时间缩短 o但 ≤ ’u 的耗
量也随之增加 o而且 ≤ ’u 与物料接触不够充分 o萃
取率的提高会趋于饱和 ∀再则 o流量过高会使产品
未来得及在解析 ´ oµ中析出就被冲回萃取釜而使
收率下降 ∀但流量太低 o相同时间内收率也较低 o要
达到相同的萃取效率 o必须延长时间 o这就使得设备
利用率下降 o同时增加了耗能 ∀所以 o流量不宜太大
或过低 ∀本实验中 o选择流量为每 t ®ª原料 ts ∗ us
®ª#«p t ∀
3 q6 常规法与 ≥ƒ∞法挥发油分析及比较
3 q6 q1 挥发油 Š≤2  ≥分析比较 将所得挥发油进
行 Š≤2  ≥分析 o结果如表 t o由表 t可以看出 o≥ƒ∞2
≤ ’u法和水蒸气蒸馏法得到的挥发油组成相同 o只
是成分含量有所差异 ∀
表 t 柴胡挥发油化学成分组成
峰号 化合物名称 分子式 分子量 水蒸气r h
水蒸气tl
r h
≥ƒ∞2≤ ’u
r h
≥ƒ∞2≤ ’utl
r h
t 己醛k«¨ ¬¤±¤¯l ≤y ‹tu’ {{ s qs{ s qtt s quy t qv{
u 庚醛k«¨ ³·¤±¤¯l ≤z ‹tw’ tsu s qt{ s qux s qtu s qyw
v 辛醛k²¦·¤±¤¯l ≤{ ‹ty’ tu{ s qut s qu| s qwz u qxs
w 戊苯k¥¨ ±½¨ ±¨ ³¨ ±·¼¯ l ≤tt ‹ty tw{ s quz s qv{ s qx| v qtv
x 龙脑k¥²µ±¨ ²¯l ≤ts ‹t{ ’ txw s qzv t qsu s qtu s qyw
y w2萜品醇k·¨µ³¬±¨ ±2w2²¯l ≤ts ‹t{ ’ txw t qzv u qwu s qwy u qww
z ¤2萜品醇k·¨µ³¬±¨ ±²¯l ≤ts ‹t{ ’ txw u qz| v q|t s qwt u qt{
{ t ov2异苯呋喃二酮kt ov2¬¶²¥¨ ±¼²©∏µ¤±§¬²±¨ l ≤{ ‹tw’v tx{ t qst t qwt s quy t qv{
| 甲基萘k±¤³«·«¤¯ ±¨¨ ot2° ·¨«¼¯ l ≤tt ‹ts twu s q{y t qus s qvx t q{y
ts u ow2二烯十二醛ku ow2§²§¨¦¤§¬¨±¤¯l ≤tu ‹us ’ t{s t qxv u qtw s qtv s qy|
tt t2苯2戊酮2tkt2³¨ ±·¤±²±¯ ot2³«¨ ±¼¯ l ≤tt ‹tw ’ tyu ts qy| tw q{v s quv t quu
tu ¤2姜黄烯k¤2¦∏µ¦∏° ±¨¨ l ≤tx ‹uu usu s q{v t qty s qvt t qyx
tv ¤2愈创烯k¤2ª∏¤¬¨±¨ l ≤tx ‹uw usw w qvx y qs| t qus y qvz
tw 十五烷k³¨ ±·¤§¨¦¤±¨ l ≤tx ‹vu utu t qys u quw s qx| v qtv
tx v oz2二甲基2v2辛醇kt2²¦·¨±2v2²¯ ov oz2§¬° ·¨«¼¯ l ≤ts ‹us ’ txy ts qx{ tw q{u s q|y x qts
ty 甲基麝香草醚k° ·¨«¼¯ ·«¼°²¯ ·¨«¨ µl ≤tt ‹ty ’ tyw | qz| tv qzt t quz y qzw
tz 丁烯基 内酯k¥∏·¼¯¬§¨ ±¨ ³«·«¤¯¬§¨ l ≤tu ‹tu ’u t{{ tt qzy ty qwz t qzz | qws
t{ 藁本内酯k¯¬ª∏¶·¬¯¬§¨ l ≤tu ‹tw ’u t|s w qxs y qvs s qwz u qxs
t| 棕榈酸k³¤¯ °¬·¬¦¤¦¬§l ≤ty ‹vu ’u uxy t{ qwz vt qus
us 亚油酸k¯¬±²¯ ¬¨¦¤¦¬§l ≤t{ ‹vu ’u u{s w qsx uz qtx
ut 油酸k²¯ ¬¨¦¤¦¬§l ≤t{ ‹vw ’u u{u v qs| t{ qww
uu 硬酯酸k¶·¨¤µ¬¦¤¦¬§l ≤t{ ‹vy ’u u{w u q|x w qv{
注 }tl扣除脂肪酸
3 q6 q2 两种挥发油提取工艺的比较k见表 ul
表 u 挥发油 ≥ƒ∞2≤ ’u法和水蒸气蒸馏法
工艺比较
方法 外观性状 收率r h τr«
≥ƒ∞2≤ ’u 黄褐色 t q{y w
水蒸气蒸馏 淡黄色 s quw tu
由表 u可见 o≥ƒ∞2≤ ’u法同水蒸气蒸馏法比较 o
前者收率大大提高 o提取时间缩短 ∀
3 q7 含柴胡皂甙类极性成分的提取
在实验过程中 o证明了柴胡在较温和的压力和
温度下 o不加夹带剂而得到的非挥发油部分不含皂
甙 ∀因此 o柴胡提取挥发油后 o紧接着提高系统的温
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度和压力并加入夹带剂 o对柴胡皂甙的超临界 ≤ ’u
提取进行了研究 ∀通过薄层层析对提取物进行检
测 o发现可将柴胡皂甙提取出来 o结果见图 w ∀进而
探讨压力 !温度和夹带剂等条件对其提取的影响 ∀
图 w 柴胡 ≥ƒ∞2≤ ’u提取物的 ׏≤ 图谱
„1≥ƒ∞2≤ ’u n xs h乙醇 …1≥ƒ∞2≤ ’u n ys h乙醇
≤1≥ƒ∞2≤ ’u n zs h乙醇 ⁄1≥ƒ∞2≤ ’u n |x h乙醇
∞1≥ƒ∞2≤ ’u n乙酸乙酯 ƒ1≥ƒ∞2≤ ’u n甲醇
t1 柴胡皂甙 § u1 柴胡皂甙 ¤ v1 柴胡皂甙 ¦
3 q7 q1 夹带剂对柴胡皂甙提取的影响 对于柴胡
皂甙 ≥ƒ∞2≤ ’u 提取 o夹带剂是最重要的影响因素 ∀
本实验选用了不同浓度的乙醇 !乙酸乙酯和甲醇作
夹带剂 o比较它们的收率 o发现 |x h乙醇其总提物收
率最高 o但从 ׏≤ 检测中看出 o它只能提出柴胡皂
甙 ¤o§o但提不出柴胡皂甙 ¦o而 ys h或 zs h乙醇能
将 ¤o¦o§提出 ∀因此从收率和皂甙等方面考虑 o采
用 ys h乙醇作夹带剂 ∀见图 w !图 x ∀
图 x 夹带剂对柴胡皂甙提取收率的影响
t1xs h乙醇 u1ys h乙醇 v1zs h乙醇
w1|x h乙醇 x1 甲醇 y1 乙酸乙酯
3 q7 q2 压力对柴胡皂甙提物的影响 由图 y可见 o
柴胡皂甙粗品的收率在 us ∗ vs  °¤时随着压力的
升高而升高 o当压力为 vs  °¤时 o收率达最大值 o随
后压力增大 o收率降低 ∀所以从设备和收率及皂甙
方面考虑 o萃取压力选择 vs  °¤∀
3 q7 q3 温度对柴胡皂甙提取的影响 如图 z o在 vs
∗ wx ε o随温度的升高 o柴胡皂甙粗品收率下降 o当
Πr  °¤
图 y 压力对柴胡皂甙提取收率的影响
超过 wx ε 时 o收率随着萃取温度的增加而升高 ∀从
收率 !皂甙及能耗等方面考虑 o萃取温度为 yx ε 左
右为宜 ∀
Τr ε
图 z 温度对柴胡皂甙提取收率的影响
4 小结与讨论
4 q1 超临界 ≤ ’u 从柴胡中提取柴胡挥发油的最佳
条件是 }萃取压力为 us  °¤o温度 vs ε ~解析釜 ´
压力为 tu  °¤o温度 yx ε ~解析釜 µ压力为 y
 °¤o温度 ws ε o萃取时间 w «∀
4 q2 用 ≥ƒ∞2≤ ’u 法提取柴胡挥发油 o与传统的水
蒸气蒸馏法相比较 o能大大提高收率 o缩短提取时
间 ∀
4 q3 ≥ƒ∞2≤ ’u法挥发油组成和水蒸气法一致 o均由
己醛等 uu个成分组成 o只是各成分含量有差异 ∀
4 q4 超临界 ≤ ’u 从柴胡中提取含柴胡皂甙粗品的
最佳条件是 }萃取压力 vs  °¤o温度 yx ε ~解析釜
´的压力 tu  °¤o温度 xx ε ~解析釜 µ的压力 y
 °¤o温度 wv ε ~萃取时间 v «o夹带剂为 ys h乙醇 ∀
4 q5 用超临界 ≤ ’u 萃取进行柴胡主要有效成分的
萃取工艺研究尚未见报道 ∀本实验的结果表明 o用
≥ƒ∞2≤ ’u提取柴胡挥发油是可行的 ∀同时能将柴胡
皂甙提取出来 ∀
≈参考文献 
≈t  葛发欢 o李 菁 o王海波 o等 1 超临界 ≤ ’u流体萃取技术在天然
产物提取及药物分析中的最新研究进展和前景 1 中药材 o
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≈u  王小茹 1 中药复杂体系中重大科学问题探讨 q厦门 }厦门大学
出版社 ot||{ qu{z q
≈v  葛发欢 o辉国钧 o李 菁 o等 1 中药现代化与超临界 ≤ ’u流体新
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Χηινα ϑουρναλ οφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα
∂ ²¯ qux o‘²qv¤µqousss
技术的应用 1 第二届全国超临界流体技术学术及应用研讨会
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≈x  张 玲 o徐本明 o徐新刚 o等 1 柴胡提取工艺研究 q中成药 o
t||z ot|k{l }t q
Στυδιεσ ον Τεχηνολογψ οφ Συπερχριτιχαλ2ΧΟu Φλυιδ Εξτραχτιον φορ ς ολατιλε Οιλσ
ανδ Σαικοσαπονινσιν Βυπλευρυµ χηινενσε ∆Χ .
Š∞ ƒ¤2«∏¤±t oŒ ≠²±ªt o ÷Œ∞ ¬¤±2°¬±ªt oŒ ±¬±ªt o  „ Š∏²2­∏±t o
≤ ‹∞‘ ≠²∏2«¬±ªu oŒ‘ ≠¬2¦«¤²t oŒ ÷¬¤²2©¨ ±v
kt qŠ∏¤±ª½«²∏°«¤µ°¤¦¨∏·¬¦¤¯ Œ±§∏¶·µ¬¤¯ • ¶¨¨¤µ¦«Œ±¶·¬·∏·¨ o Š∏¤±ª½«²∏ xtsuws o Š∏¤±ª§²±ªo≤«¬±¤~
u qŠ∏¤±ª½«²∏ ÷¬±ª´ ∏± °«¤µ°¤¦¨∏·¬¦¤¯ ≤²q·§oŠ∏¤±ª½«²∏ xtstus o Š∏¤±ª§²±ªo≤«¬±¤~
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¬¨·µ¤¦·¬²±·¬°¨o©¯²º µ¤·¨ ²© ≤ ’u ¤±§ ±¨·µ¤¬±¨ µ¶²±·«¨ ¼¬¨ §¯²©·«¨ ²¬¯¶¤±§¶¤¬®²¶¤³²±¬±2¦²±·¤¬±¨ § ¬¨·µ¤¦·¶~§¨2
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¬±¦¯∏§¬±ª¦¤³µ²¤¯§¨ «¼§¨ o¤±§·«¨ ¶¤¬®²¶¤³²±¬±¶¦¤± ²±¯ ¼ ¥¨ ¬¨·µ¤¦·¨§ º¬·«·«¨ «¨ ³¯ ²© ±¨·µ¤¬±¨ µ¶∏±§¨µ«¬ª«¨µ
³µ¨¶¶∏µ¨ ¤±§·¨°³¨µ¤·∏µ¨ q
[ Κεψ ωορδσ] ≥ƒ∞2≤ ’u ~ Βυπλευρυ µ χηινενσε ~√²¯¤·¬¯¨ ²¬¯~¶¤¬®²¶¤³²±¬±~·¨¦«±²¯²ª¬¦¤¯ ¶·∏§¼
≈责任编辑 李 禾 
usss年5中国中药杂志6在京编委会议召开
5中国中药杂志6社于 usss年 u月 u日至 v日 o在北京市平谷县召开了在京编委会议 ∀出席会议的有主编肖培根院士 !副
主编王永炎院士 !原思通研究员 o以及在京的部分编委会成员和编辑部全体工作人员 o共 uz人 ∀
会议由副主编方文贤编审主持 ∀主编肖培根院士首先作了发言 o他对新一届编委会以老中青相结合 !以中青年专家为主
的学术型组合及其积极作用予以了充分的肯定 o并结合刚刚结束的香港考察之行 o分析了 ut世纪中医药面临的发展形势 o对
我刊提出了/现代化 !国际化 !信息化0的方向和要求 ∀黄璐琦研究员代表杂志承办单位中国中医研究院中药研究所讲话 o对
新一届编委会给予5中国中药杂志6的支持和贡献表示感谢 ∀ 5中国中药杂志6常务副主编李禾副编审进行了工作汇报 ∀随后 o
马小军研究员代表与会编委发言 o对杂志工作的开展提出了有关的建设性意见 ∀上述发言之后 o副主编王永炎院士讲话 o针
对我刊今后的发展目标 !编辑部及编委会的工作重点等方面内容作了重要指示 ∀编委会议还进行了热烈的讨论 o在座编委畅
所欲言 o对搞好期刊质量提出了许多针对性的具体意见与建议 ∀
这次在京编委会是我刊历史上首次召开的在京编委会议 o会议开得非常圆满成功 o为及时解决刊物调整发展过程中出现
的问题 o促进刊物质量的进一步提高起到了决定性的作用 ∀
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