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Optimization of extraction and purif ication of Rhizoma Chua nxiong extract for injection

注射用川芎提取物提取纯化方法的优选



全 文 :注射用川芎提取物提取纯化方法的优选
初  阳1 ,2 ,宋洪涛1 3 ,李  丹3 ,鄢  璐3 ,刘  丹3 ,陈大为3
(11 南京军区福州总医院 药学科 ,福建 福州  350025 ; 21 中国医科大学附属第一医院 药剂科 ,辽宁 沈阳  110001 ;
31 沈阳药科大学药学院 ,辽宁 沈阳  110016)
摘  要 :目的  优选注射用川芎提取物的提取纯化方法。方法  以阿魏酸提取率为考察指标 ,优选提取工艺 ;以阿
魏酸的转移率、杂质的清除效果和提取物的复溶性作为考察指标 ,应用大孔吸附树脂和聚酰胺吸附法对川芎提取
物进行纯化 ,优选纯化条件。结果  以 70 %乙醇回流提取 2 次 ,阿魏酸提取率较高 ;将大孔吸附树脂法和聚酰胺吸
附法联合使用纯化川芎提取物 ,阿魏酸的转移率可达 9013 % ,杂质清除效果和提取物复溶性良好。结论  以 70 %
乙醇进行提取 ,大孔吸附树脂和聚酰胺吸附法联用进行纯化 ,所得川芎提取物可达到注射用要求。
关键词 :注射用川芎提取物 ;提取 ;纯化 ;阿魏酸
中图分类号 :R28412 ; R286102    文献标识码 :A    文章编号 :025322670 (2009) 1021573204
Optimization of extraction and purif ication of Rhizoma Chua nxiong extract for injection
CHU Yang1 ,2 , SON G Hong2tao1 , L I Dan3 , YAN L u3 , L IU Dan3 , CH EN Da2wei3
(11 Department of Pharmacy , Fuzhou General Hospital of Nanjing Military Region , Fuzhou 350025 , China ;
21 Department of Pharmacy , The First Affiliated Hospital of China Medical University , Shenyang 110001 ,
China ; 31 School of Pharmacy , Shenyang Pharmaceutical University , Shenyang 110016 , China)
Abstract : Objective  To develop t he ext raction and p urification method for t he active f raction of R hi2
z om a Chuanx ion g ext ract for injection1 Methods  The ext racting technology was optimized by using the
ext raction rate of ferulic acid as the estimated target s1 The conditions of p urification were confirmed
through applying t he macroporous resin and polyamide wit h using t he t ransfering rate of ferulic acid , scav2
enging effect of imp urities and reconstit ution of ext ract as t he estimated indexes1 Results  The ext raction
rate of ferulic acid f rom R hi z om a Chuanx iong was higher with 70 % alcohol as ext racting solvent for twice1
After t he ext ract of R hiz om a Chuanx iong being p urified wit h macroporous resin and polyamide adsorp2
tion , t he t ransfering rate of ferulic acid was up to 9013 % , the scavenging effect of bot h imp urities and re2
constit ution of ext ract were good1 Conclusion  The ext ract of R hiz om a Chuanx iong could meet t he injec2
tion standard by using 70 % alcohol as ext racting solvent , t hen applying macroporous resin and adsorption
of polyamide as p urification met hods1
Key words : R hi z om a Chuanx iong ext ract for injection ; ext raction ; p urification ; ferulic acid
  川芎为伞形科植物川芎 L i g usticum chuan2
x iong Hort1的干燥根茎 ,具有活血行气 ,祛风止痛
之功效 ,临床上广泛用于经闭腹痛、胸胁刺痛、头痛、
风湿痹痛及心脑血管疾病的治疗[1 ] 。川芎单方及含
有川芎的复方中药注射剂已在临床进行应用[2 ] ,有
关川芎的提取纯化工艺研究也多有文献报道[3 ,4 ] ,
但是注射用川芎或川芎注射液组方药材的提取纯化
生产工艺未见报道。当前中药注射剂的安全性问题
日益突出 ,其主要原因之一就是生产工艺方面尚存
在一些技术瓶颈没有解决。因此本实验以阿魏酸的
提取率与转移率 ,蛋白质、树脂、鞣质等杂质的清除
率 ,提取物的复溶性为指标 ,对注射用川芎提取物的
提取与纯化工艺进行了研究 ,取得了较好结果。
1  仪器与试药
  HP 1100 型高效液相色谱系统 (包括四元泵带
真空脱气机 ,自动进样器 ,柱温箱 ,二极管阵列检测
器 , HP Chemstation 工作站) ,美国 Agilent 公司 ;
Orion Model 酸度计 ,浙江省象山县石浦海天电子
·3751·中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs  第 40 卷第 10 期 2009 年 10 月
3 收稿日期 :2009202206                      
基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (30200363)
作者简介 :初 阳 (1980 —) ,女 ,辽宁沈阳人 ,硕士 ,药师。Tel : (024) 820259033 通讯作者 宋洪涛 Tel : (0591) 2859459  E2mail : sohoto @vip1 sohu1com
仪器厂 ;超声波清洗机 ,浙江省象山县石浦海天电子
仪器厂 ; HPD300 型大孔树脂 ,沧州宝恩化工有限公
司 ;聚酰胺 ,中国医药上海化学试剂公司 ;阿魏酸对
照品 (批号 077329910) ,中国药品生物制品检定所 ;
川芎饮片 (批号 :080105 ,产地 :四川灌县 ,福建海华
药业有限公司) ;甲醇 (色谱纯) ,天津市康科德科技
有限公司 ;其他试剂均为分析纯。
2  方法与结果
211  阿魏酸的 H PL C 法测定 :采用前期报道的高
效液相色谱法测定阿魏酸[5 ] 。色谱柱 : Tianhe Kro2
macil C18 (200 mm ×416 mm ,5μm) ;流动相 :甲醇2
015 %醋酸溶液 (26 ∶74 ,用三乙胺调节 p H 值为
419) ;体积流量 : 110 mL/ min ;柱温 :室温 ;检测波
长 :320 nm ;灵敏度 :0101 AU FS ;进样量 :20μL 。
212  指标的规定 :纯化后与纯化前的阿魏酸的质量
之比即为阿魏酸的转移率。按照《中国药典》2005
年版一部附录 ⅨS 项下方法检验鞣质、蛋白质和树
脂。复溶性是将提取纯化后干燥的固形物加水溶解
后观察其是否澄清。
213  提取工艺的考察
21311  川芎饮片中阿魏酸的测定 :取粉碎后的川芎
药材约 0150 g ,精密称定 ,加甲醇 20 mL ,称定质量 ,
加热回流提取 1 h ,放冷 ,再称定质量 ,用上述溶液
补足减失的质量 ,摇匀 ,离心。取上清液 ,浓缩至干 ,
以 20 mL 50 %乙醇溶解 ,0145μm 微孔滤膜滤过 ,
测得川芎饮片中阿魏酸质量分数为 0113 %。
21312  阿魏酸提取率的测定 :吸取提取液适量 ,过
0122μm 微孔滤膜 ,精密吸取 20μL 注入高效液相
色谱仪 ,测定阿魏酸的质量浓度 ,计算阿魏酸的提取
率 (提取率 = 各种提取工艺下所得阿魏酸质量分数/
0113 % ×100 %) 。
21313  提取溶剂的考察 :取川芎饮片 ,分别加入 8
倍量水 ,20 %、40 %、60 %、80 %、95 %乙醇加热回流
提取 2 次 ,每次 2 h ,滤过 ,合并滤液 ,即得川芎提取
物溶液。进样测定 ,结果见表 1。表明用 60 %~
80 %乙醇进行提取 ,阿魏酸的提取率较高。
21314  溶剂用量的考察 :取川芎饮片 ,分别加入 4、
8、12 倍量体积的 70 %乙醇 ,回流提取 ,并进样测定 ,
结果阿魏酸的提取率分别为 3513 %、8116 %、
8213 %。说明 4 倍量体积提取 ,川芎药材中有效成
分浸出不充分 ,阿魏酸提取率较低 ,用 8 倍量与 12
倍量体积提取 ,阿魏酸提取率无明显差别 ,说明溶剂
用量并非越多越好 ,只要将阿魏酸充分提取即可因
此取 8 倍量体积。
21315  提取时间的考察 :取川芎饮片 ,加 8 倍量体
积 70 %乙醇 ,加热回流提取 ,分别于 015、110、115、
210、215、310 h 进行取样 ,测定阿魏酸的质量浓度 ,
计算魏酸的提取率 ,见表 2。结果表明 ,在回流提取
2 h 时阿魏酸的提取率最高 ,之后开始有所下降 ,用
70 %乙醇回流提取时间应控制在 2 h 左右。
表 1  提取溶剂对阿魏酸提取率的影响( n = 3)
Table 1  Effect of extracting solvent on extraction rate
of ferulic acid ( n = 3)
提取溶剂 阿魏酸提取率/ %
水    4119
20 %乙醇 4217
40 %乙醇 5914
60 %乙醇 7511
80 %乙醇 7711
95 %乙醇 6615
表 2  提取时间对阿魏酸提取率的影响( n = 3)
Table 2  Effect of extracting time on extraction rate
of ferulic acid ( n = 3)
提取时间/ h 阿魏酸提取率/ %
015 1414
110 2319
115 2911
210 4210
215 4114
310 4110
21316  提取次数的考察 :取川芎饮片 ,加 8 倍量体
积 70 %乙醇 ,加热回流提取 ,分别提取 1、2、3 次 ,每
次 2 h ,提取后测定 ,结果提取液中阿魏酸的提取率
分别为 491 9 %、8019 %、8513 %。说明提取 1 次不
够 ,提取 2 次与 3 次差别不大 ,从工业化生产和节
约能源的角度考虑 ,以提取 2 次为佳。
21317  正交试验设计与结果 :根据预试验结果 ,固
定提取次数为 2 次 ,选择 L 9 (34 ) 正交设计表安排试
验 ,以提取时间 (A) 、乙醇体积分数 (B) 和溶剂用量
(C)为考察因素 ,以阿魏酸提取率为考察指标 ,对提
取工艺进行了优化。考察因素与水平见表 3 ,试验
方案及结果见表 4 ,方差分析结果见表 5。试验时 ,
先用溶剂浸泡药材 1 h ,然后加热至规定温度开始
计时 ,回流提取 2 次 ,其中 ,第二次的溶剂用量比第
一次减少 2 倍 ,滤过分离药渣 ,合并滤液 ,测定阿魏
酸质量浓度 ,计算阿魏酸的提取率。
表 3  因素和水平
Table 3  Factors and levels
水平
因 素
A/ h B/ % C/ 倍
1 11 5 60 8
2 21 0 70 10
3 21 5 80 12
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表 4  正交试验设计与结果
Table 4  Design and results of orthogonal test
试验号
因 素
A B C D
阿魏酸提
取率/ %
1 1 1 1 1 771 0
2 1 2 2 2 821 9
3 1 3 3 3 801 1
4 2 1 2 3 871 0
5 2 2 3 1 961 9
6 2 3 1 2 911 9
7 3 1 3 2 781 1
8 3 2 1 3 811 9
9 3 3 2 1 811 0
K1 801000 801 700 831 600 841967
K2 911933 871 233 831 633 841300
K3 801333 841 333 851 033 831000
R 111933 61 533 11 433 11967
表 5  方差分析
Table 5  Analysis of variance
方差来源 离差平方和 自由度 F值 P值
A 2771 076 2 461 164 P < 0105
B 641 296 2 101 712
C 41 016 2 01 669
D 61 002 2
  F0105 (2 ,2) = 191 00
  以提取率为考察指标 ,各因素对提取效果的影
响程度依次为 A > B > C ,提取时间有显著性影响。
直观来看各因素的最佳水平组合为 A2B2 C3 。
21318  提取工艺的确定 :根据试验结果 ,确定川芎
提取工艺为川芎饮片用 70 %乙醇浸泡 1 h ,回流提
取 2 h ,冷却后抽滤 ,两次提取溶剂用量分别为 12、
10 倍量 ,即得川芎提取液。
214  纯化工艺的考察
21411  大孔吸附树脂纯化法 :根据文献报道及前期
试验结果 ,采用大孔吸附树脂法进行纯化[5 ] 。取川
芎提取液减压浓缩至提取液含生药 011 g/ mL ,调节
p H 值为 310 ,上 HPD300 型大孔吸附树脂柱 ,大孔
吸附树脂柱径高比为 1 ∶7 ,树脂药材质量比为 2 ∶
1 ,上柱吸附流速为 2 BV/ h ;用 p H 310 的水溶液以
8 BV/ h 清洗杂质 ,至 Molish 反应呈阴性为止 ,约需
3 倍床体积清洗液 ;然后用 50 %乙醇以 8 BV/ h 进
行解吸附 ,至 HPL C 法检测不到阿魏酸的色谱峰为
止 ,收集洗脱液 ,减压浓缩后真空干燥。称定质量 ,
并精密称取适量干燥提取物 ,测定阿魏酸的质量分
数 ,计算阿魏酸的转移率 ,同时进行蛋白质、树脂、鞣
质的杂质检查 ,考察复溶性 ,结果阿魏酸转移率为
9113 %( n = 3) ,鞣质呈阳性 ,蛋白质、树脂均呈阴性 ,
复溶性结果为浑浊。结果表明 ,应用大孔树脂纯化
后 ,阿魏酸转移率较高 ,蛋白质、树脂等杂质清除效
果较好 ,但鞣质没有除净 ,复溶放置后 ,很快出现浑
浊沉淀 ,说明还需进一步纯化 ,以去除鞣质。
21412  聚酰胺除鞣质的考察
  聚酰胺的预处理 :取聚酰胺粉 (30~40 目) ,以
95 %乙醇浸泡 ,不断搅拌 ,除去气泡后装入色谱柱
中 ,浸泡 24 h 后 ,蒸馏水洗至洗液透明 ,并在蒸干后
无残渣。再依次用 4 % NaO H 水溶液和醋酸水溶
液浸泡 24 h ,分别用蒸馏水洗至中性 ,室温下晾干 ,
备用。
  聚酰胺用量的考察 :取川芎提取液 ,按大孔吸附
树脂纯化法项下操作 ,得到的洗脱液用 95 %乙醇调
节乙醇体积分数至 70 %。取相同体积的洗脱液 ,按
照聚酰胺与洗脱液中川芎药材的质量比为1 ∶10、
1 ∶20、1 ∶40、1 ∶60、1 ∶80 加入聚酰胺 ,暗室中摇
床振荡 24 h ,滤过 ,减压浓缩挥去乙醇 ,做鞣质检
查。结果表明 ,聚酰胺与洗脱液中川芎药材的质量
比为 1 ∶60、1 ∶80 时 ,鞣质无法除净 ,为 1 ∶40 时 ,
即可将鞣质全部清除。
  乙醇体积分数的考察 :聚酰胺除对鞣质吸附外 ,
对中药有效部位也有一定的吸附作用 ,且乙醇体积
分数不同 ,其对有效部位和鞣质的吸附能力也各不
相同 ,因此有必要对乙醇体积分数作研究。将大孔
吸附树脂纯化后的洗脱液分别用 95 %乙醇调节乙
醇体积分数分别为 50 %、70 %、90 % ,按照聚酰胺与
洗脱液中川芎药材的质量比 1 :40 加入聚酰胺 ,暗室
中摇床振荡 24 h ,滤过 ,作鞣质检查 ,并计算阿魏酸
损失率 ,结果见表 6。
表 6  乙醇体积分数对聚酰胺纯化效果的影响( n = 3)
Table 6  Effect of ethanol concentration on purif ication
with polyamide ( n = 3)
乙醇体积分数/ % 阿魏酸损失率/ % 鞣质
50 41 8 呈阴性
70 11 0 呈阴性
90 01 7 呈阴性
  结果表明 ,聚酰胺在不同乙醇体积分数下均对
鞣质有较好的吸附作用 ,但是在 50 %乙醇条件下 ,
阿魏酸也有部分被聚酰胺吸附 ,为了防止阿魏酸吸
附 ,确定乙醇体积分数为 70 %。
  振荡时间的考察 :由于阿魏酸稳定性较差 ,长时
间摇床振荡 ,容易导致阿魏酸的降解 ,因此有必要对
振荡时间进行考察。将大孔吸附树脂纯化后的洗脱
液用 95 %乙醇调节乙醇体积分数分别为 70 % ,分为
5 份 ,以聚酰胺与洗脱液中川芎药材的质量比为 1 ∶
40 加入聚酰胺 ,在暗室中摇床振荡 ,分别于 6、9、12、
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15、24 h 取样 ,检测鞣质。结果振荡 12 h 就可以完
全除净鞣质。
21413  大孔树脂与聚酰胺联用纯化川芎提取物的
重现性试验工艺确定 :取川芎提取液 ,按大孔吸附树
脂纯化法项下操作 ,得到的洗脱液用 95 %乙醇调节
乙醇体积分数至 70 % ,按照聚酰胺与洗脱液中川芎
药材的质量比为 1 :40 加入聚酰胺 ,暗室内摇床振荡
12 h ,滤过 ,减压浓缩后真空干燥 ,称定质量。精密
称取适量干燥提取物 ,测定阿魏酸的体积分数 ,结果
固形物中阿魏酸的体积分数为 417 % ,阿魏酸的转
移率为 9013 % ( n = 3) ,鞣质、蛋白质、树脂均呈阴
性 ,复溶性试验结果为澄清。表明大孔吸附树脂法
与聚酰胺振荡吸附法联合使用 ,各项检查指标均能
达到中药注射剂的技术要求 ,可以确定为纯化注射
用川芎提取物的最终工艺。
215  川芎药材与川芎提取纯化物的指纹图谱比较 :
Phenomenex L una C18色谱柱 (250 mm ×416mm ,5
μm) ,ODS C18保护柱 (410 mm ×310 mm) ;流动相 :
乙腈 (A)20105 %磷酸溶液 (B) ;线性梯度洗脱 : 0~
60 min ,5 %~100 % A ;检测波长 :280 nm ;体积流
量 :110 mL/ min ;柱温 :25 ℃;进样量 10μL ;色谱记录
时间为 60 min。分别记录川芎药材与川芎提取纯化
物的指纹图谱 ,见图 1。可以看出 ,川芎提取物经纯
化后 ,杂质峰大大减少 ,阿魏酸的纯度得到了提高。
t/ min
S2阿魏酸
S2ferulaic acid
图 1  川芎药材( A)和提取纯化物( B)的指纹图谱特征峰
Fig11  Characteristic absorption peak of f ingerprint
of Rhizoma Chuanxiong ( A) and purif ied
extract ( B)
3  讨论
  大孔吸附树脂法是纯化中药材提取物的有效方
法 ,实验结果表明 ,采用大孔吸附树脂吸附川芎提取
物后 ,用酸水清洗时可将蛋白质、多糖、树脂等杂质
一步除净 ,但鞣质与大孔吸附树脂结合较紧密 ,不易
被清洗下来。当用不同体积分数乙醇作为洗脱溶剂
时 ,发现乙醇体积分数越高 ,阿魏酸的解吸率和解吸
速率越高 ,但原来吸附在树脂上的鞣质也被一同洗
脱下来 ,降低乙醇体积分数 ,阿魏酸的解吸率降低 ,
解吸速率显著下降 ,因此 ,本实验采用 50 %乙醇作
为洗脱溶剂 ,既可保证有效成分较高的解吸率与解
吸速率 ,又可减少鞣质等杂质的洗脱量 ,但不能完全
去除鞣质。文献报道 ,聚酰胺对鞣质具有极强的吸
附能力 ,可用于注射剂中鞣质的清除[6 ] ,但无法去除
蛋白质、多糖等杂质。因此 ,本实验采用了大孔树脂
与聚酰胺吸附联用的方法 ,对大孔吸附树脂纯化后
的川芎提取物 ,进一步采用聚酰胺吸附的方法去除
鞣质 ,在优化条件下 ,阿魏酸的损失量极小 ,而鞣质
可被清除。
  本实验以 70 %乙醇作为提取溶剂 ,回流提取 2
次 ,每次 2 h ,两次提取溶剂用量分别为 12、10 倍量 ,
可使阿魏酸提取率达到 96 %以上。将大孔吸附树
脂法和聚酰胺吸附法联合使用进一步纯化 ,阿魏酸
的转移率可达 9013 % ,并清除了蛋白质、多糖、树
脂、鞣质等杂质 ,最终得到的提取物具有良好的复溶
性。从而在富集有效成分的同时最大限度去除了杂
质 ,保证了注射用川芎提取物的质量 ,满足了中药注
射剂的技术要求。
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