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正交设计优选炮姜中新生成分姜酮的超声提取工艺



全 文 :◇药学研究◇
正交设计优选炮姜中新生成分姜酮的超声提取工艺
黄玉霞1,夏伦祝1,高家荣1,汪永忠1,李亚茹2,李钰馨1,2,韩燕全1
(1.安徽中医药大学第一附属医院,国家中医药管理局中药制剂三级实验室,安徽 合肥 230031;
2.安徽中医药大学,安徽 合肥 230038)
摘要:目的 优选炮姜中新生成分姜酮的超声提取工艺。方法 采用 UPLC 法测定炮姜中新生成分姜酮的含量,色谱柱为
Waters Acquity BEH C18(100 mm ×2. 1 mm,1. 7 μm) ;流动相为乙腈—水,梯度洗脱;流速 0. 3 mL·min
-1,检测波长 280 nm,柱
温 30℃。采用正交设计法,考察乙醇浓度、倍数、提取时间、提取次数对姜酮的含量的影响。结果 乙醇倍数与提取时间对提
取结果有显著性影响(P < 0. 05) ,综合分析姜酮的最佳超声提取工艺为:80%乙醇,10 倍量,提取 1 次,提取时间 40 min。结论
优选的提取工艺合理可行,可为炮姜的质量控制和进一步开发提供依据。
关键词:姜酮;炮姜;正交设计
doi:10. 3969 / j. issn. 1009 - 6469. 2014. 07. 004
Optimization of ultrasonic extracting techniques of zingerone in
processed ginger by orthogonal test
HUANG Yu-xia,XIA Lun-zhu,GAO Jia-rong,et al
(The First Affiliated Hospital,Anhui University of Chinese Medicine,Grade 3 Laboratory of TCM Preparation,
State Administration of Anhui University of Chinese Medicine,Hefei 230031,China)
Abstract:Objective Study on the ultrasonic extracting techniques of zingerone in processed ginger. Methods UPLC analysis was
performed to analyze the content of zingerone in processed ginger,the chromatographic column was Waters Acquity BEH C18(100 mm ×
2. 1 mm,1. 7 μm) ,with acetonitrile-water as the mobile phase at 0. 3 mL·min -1,and detection wavelength was 280 nm,column tem-
perature at 30℃;the orthogonal test was employed to study the effect of quantities of ethanol concentration,volume of ethanol,extraction
time and times. Results The volume of ethanol and extraction time had significant influence on the extraction effect(P < 0. 05) ,the
optimal ultrasonic extracting condition for zingerone were as follows:80% ethanol,extracted one time for 40min with 10 - fold ethanol.
Conclusion Optimized extraction condition was reasonable and feasible,and can provide a basis for the quality control and further de-
velopment of processed ginger.
Key words:zingerone;processed ginger;orthogonal test
基金项目:国家自然科学基金项目(No 81102811) ;安徽省自然科学基金项目(No 10040606Q40) ;国家中医药重点学科临床中药学建设项目
(国中医药人教发[2012]32 号)
作者简介:黄玉霞,女,主管药师
通信作者:韩燕全,男,副主任中药师,研究方向:中药质量控制与炮制,E-mail:hyquan2003@ 163. com
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(收稿日期:2013 - 07 - 12,修回日期:2013 - 11 - 08)
·3121·安 徽 医 药 Anhui Medical and Pharmaceutical Journal 2014 Jul;18(7)
干姜为姜科植物姜 Zingiber officinale Rosc.的干
燥根茎,炮姜是其加工炮制品;干姜的功效偏于温
中回阳,而炮姜的功效偏于温经止血[1]。课题组前
期研究表明,干姜在炮制为炮姜后,药性发生了
“走”与“守”的转变,从而带来了其功效的变化,原
因与炮制前后成分的“量”与“质”两方面变化均有
关;目前已经证实,干姜在炮制成炮姜过程中产生
了一种新的成分———姜酮(C11H14O3) ,该成分具有
一定的抗菌、抗氧化和抗炎等药理作用[2 - 4]。如何
简便、高效提取炮姜中新生成分姜酮,对炮姜的质
量控制和进一步开发研究十分关键。本实验以炮
姜中新生成分姜酮的含量为评价指标,通过单因素
考察和正交试验优选姜酮的提取方法和工艺,为进
一步完善炮姜的质量控制方法及进一步开发提供
理论依据。
1 仪器与试药
超高效液相色谱仪(Waters Acquity H-Class
UPLC,美国 Waters公司) ;超声仪(江苏昆山超声仪
器有限公司) ;HFB—200 型高速中药粉碎机 (吉首
市中州中药机械厂) ;干姜由安徽中医药大学第一
附属医院中药房提供,经韩燕全副主任中药师鉴定
为姜科植物姜 Zingiber officinalies (Wild.)Rose.的
干燥根茎,炮姜为课题组按照《中国药典》2010 版
(附录 ⅡD)项下砂烫法,结合课题组前期优化的
工艺炮制而得。对照品批号:姜酮(批号:122 -
485,纯度为 98. 51%)购于上海鼎瑞化工有限公司,
经1H-NMR、13C-NMR、UV、IR 和 MS 等光谱检测确
认其结构;乙腈为色谱纯 (美国 SIGMA公司) ,屈臣
氏牌蒸馏水;乙醇等试剂为分析纯。
2 方法与结果
2. 1 姜酮含量测定
2. 1. 1 色谱条件[2,5] Waters Acquity H-Class UP-
LC超高效液相色谱仪,包括四元梯泵、自动进样器、
柱温箱、二极管阵列检测器以及 Empower2 工作站
(美国 Waters公司) ;色谱柱为 Waters Acquity BEH
C18(2. 1 mm × 100 mm,1. 7 μm) ;流动相为乙腈—
水(A-B) ,梯度洗脱顺序为:(A-B:0 ~ 3 min,25∶75;
3 ~ 3. 5 min,100∶0;3. 5 ~ 5 min,100∶ 0;5 ~ 6 min,25
∶75;6 ~ 8 min,25∶75)流速为 0. 30 mL·min -1;检测
波长:280 nm;柱温:30℃,理论塔板数按姜酮峰计
算应不低于 6 000,UPLC色谱图见图 1。
图 1 样品的 UPLC色谱图
注:A -姜酮对照品;B -干姜;C -炮姜;1 -姜酮。
2. 1. 2 对照品溶液的制备 精密称取姜酮对照品
7. 32 mg,置 10 mL 容量瓶中,加入甲醇溶解并稀释
到刻度,摇匀,得浓度为 0. 732 g·L -1的对照品贮备
液,备用。
2. 1. 3 供试品溶液的制备 分别取干姜和炮姜适
量,粉碎后过 40 目筛,各取 5 g 置 50 mL 具塞锥形
瓶中,加入 90%乙醇至刻度,超声(150 W,40 Hz)
30 min,放冷,称量,加甲醇补足失质量,摇匀,0. 22
μm 滤膜滤过,取续滤液,备用。
2. 1. 4 线性关系考察 分别精密吸取 2. 1. 2 项下
姜酮对照品储备液 1. 0、2. 0、3. 0、4. 0、5. 0 μL,按
2. 1. 1项下色谱条件进样,记录色谱图并测定峰面
积,以对照品浓度(X)为横坐标,峰面积值(Y)为纵
坐标,得回归方程为 Y = 2 979 560. 0X - 21 580. 2,r
= 0. 999 9,姜酮在 0. 073 2 ~ 0. 366 μg 范围内呈良
好的线性关系。
2. 1. 5 精密度测定 精密吸取 2. 1. 2 项下对照品
溶液 2 μL,连续进样 6 次,记录色谱图,计算峰面积
值的 RSD为 0. 68%,说明仪器精密度良好。
2. 1. 6 稳定性实验 精密吸取对照品溶液 2 μL,
分别在 1、2、4、8、16 和 24 h进样,记录色谱图,计算
峰面积的 RSD为 0. 64%,表明样品在 24 h内稳定。
2. 1. 7 重复性实验 按 2. 1. 3 项下方法制备供试
品溶液 6 份,精密吸取 2 μL,按 2. 1. 1 色谱条件下
进样,记录色谱图,测得 RSD 为 2. 27%,表明该实
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验的重现性良好。
2. 1. 8 加样回收实验 取已知姜酮含量的炮姜样
品粉末 6 份,精密称定,加入适量的姜酮对照品溶
液,按 2. 1. 3 项下方法制备供试品溶液,按 2. 1. 1 项
下色谱条件测定峰,计算平均回收率为 98. 60%,
RSD为 2. 24%。
2. 2 姜酮提取的单因素考察
2. 2. 1 提取溶剂考察 在预试验基础上,选取水、
甲醇和乙醇为提取溶媒,溶剂用量 10倍,分别采用超
声法提取 30 min,按 2. 1. 2 项下制备样品溶液测定,
计算姜酮含量分别为 0. 449、0. 780 和 0. 770 mg·g -1
(n =2) ;考虑甲醇和乙醇作为溶剂的提取含量结果
较接近,故选用乙醇作为溶剂作进一步考察。
2. 2. 2 乙醇浓度考察 在溶剂考察基础上,分别
选取 20%、40%、60%、80%和 95%的乙醇为提取溶
媒,溶剂用量 10 倍,分别采用超声法提取 30 min,按
2. 1. 2 项下制备样品溶液测定,计算姜酮含量结果
分别为 0. 623、0. 778、0. 834、0. 901 和 0. 770 mg·
g -1(n = 2) ,结果表明乙醇浓度为 80%左右较佳。
2. 2. 3 乙醇倍数考察 选取 80%的乙醇为提取溶
媒,溶剂倍数分别为 6、8、10 和 12 倍,分别采用超声
法提取 30 min,按 2. 1. 2 项下制备样品溶液测定,计
算姜酮含量结果分别为 0. 802、0. 816、0. 838 和
0. 816 mg·g -1(n = 2) ,结果表明溶剂的倍数影响
不明显,考虑计算、量取方便,故选择 10 倍量溶剂
进行考察。
2. 2. 4 提取时间考察 在 2. 2. 3 溶剂考察基础上,
选取 80%浓度乙醇为提取溶媒,溶剂用量 10 倍,分
别采用超声法提取 20、30、40、50 和 60 min,按 2. 1.
2 项下制备样品溶液测定,计算姜酮含量结果分别
为 0. 707、0. 801、0. 822、0. 842、0. 835 mg·g -1(n =
2) ,结果表明,提取时间以 50 min左右较佳。
2. 3 正交试验优选超声提取工艺
2. 3. 1 因素水平表 根据“2. 2”项下单因素考察
结果,确定各因素和水平,采用 L9(3
4)正交表进行
正交实验设计,具体因素水平表见表 1。
表 1 因素水平表
水平
A 乙醇
浓度 /%
B 乙醇
倍数 /倍
C 提取时
间 /min
D 提取
次数 /次
1 70 8 40 1
2 80 10 50 2
3 90 12 60 3
2. 3. 2 正交实验结果[6 -7] 按 L9(3
4)正交表,以
样品中姜酮含量为指标进行分析,实验结果见表 3,
方差分析见表 2,表 3。
表 2 姜酮含量的正交实验结果
NO A B C D 姜酮含量 /%
1 1 1 1 1 0. 144
2 1 2 2 2 0. 146
3 1 3 3 3 0. 102
4 2 1 2 3 0. 152
5 2 2 3 1 0. 127
6 2 3 1 2 0. 130
7 3 1 3 2 0. 127
8 3 2 1 3 0. 153
9 3 3 2 1 0. 123
K1 1. 307 1. 410 1. 423 1. 313
K2 1. 363 1. 420 1. 403 1. 343
K3 1. 343 1. 183 1. 187 1. 357
R 0. 056 0. 237 0. 236 0. 044
由表 2 结果可知,在姜酮含量中影响大小依次
为:C > B > A > D,即溶剂倍数 >提取时间 >乙醇浓
度 >提取次数。直观分析得提取姜酮含量最佳工
艺为 A2B2C1D3,即乙醇浓度为 80%,溶剂倍数为 10
倍,提取时间为 40 min,提取次数 3 次。
表 3 方差分析结果
因素 SS f F P
A 0. 005 2 1. 000 > 0. 05
B 0. 107 2 21. 400 < 0. 05
C 0. 103 2 20. 600 < 0. 05
D 0. 003 2 0. 600 > 0. 05
注:F(0. 01)(2,2)= 99;F(0. 05)(2,2)= 19。
由方差分析结果可知,B、C 因素即乙醇倍数与
提取时间对提取效果有显著意义,A、D 因素即乙醇
浓度和提取次数无显著性差异。综合直观分析(最
佳条件为 80% 乙醇,12 倍量,提取 3 次,每次 40
min)、提取工艺的可操作性以及工业化生产的节省
能耗考虑,确定最佳提取工艺应为 A2B2C1D1,即
80%乙醇,10 倍量,提取 1 次,每次 40 min。
2. 4 验证试验 按上述姜酮提取的的最佳提取工
艺,进行 3 批验证试验,按 2. 1. 1 项下色谱条件进
样,计算姜酮的含量分别为 0. 147%、0. 163%、
0. 156%,平均含量为 0. 155%。表明该提取工艺良
好,合理可行。
3 讨论
《中国药典》2010 年版一部对干姜和炮姜的含
量测定项下规定为:以 6-姜酚含量计算,干姜中 6-
姜酚含量不得少于 0. 60%,炮姜中 6-姜酚含量不得
少于 0. 30%[1]。众所周知,依法炮制是保证药材质
量的重要环节。课题组前期研究和文献报道均表
明,干姜中 6-姜酚类在砂烫炮制过程中会有较明显
的降低[8 - 9],若只单以炮制过程会降低的 6-姜酚含
量来控制炮姜质量,无疑忽视了炮制过程的重要
性,因而,增加炮姜在炮制过程中新生成分姜酮的
含量检测来控制其质量,则可达到既能保证药材质
·5121·安 徽 医 药 Anhui Medical and Pharmaceutical Journal 2014 Jul;18(7)
丹黄胶囊的质量标准研究
白涓涓1,杨 瑛2,王 荣3
(1.总装备部西安第二干休所,陕西 西安 710054;2.西安卫星测控中心 518 医院,陕西 西安 714000,
3.西安交通大学医学院药理学系,陕西 西安 710061)
摘要:目的 建立丹黄胶囊的质量标准,为其质控提供依据。方法 采用薄层色谱(TLC)法对制剂中的丹参、川芎、五味子和
黄芪四味药材进行定性鉴别;采用高效液相色谱法测定制剂中丹参酮ⅡA的含量,色谱条件为 C18色谱柱(5 μm,250 mm ×4. 6
mm) ,流动相为甲醇 -水(80∶20) ,检测波长为 270 nm,流速 1. 0 mL·min -1。结果 薄层色谱鉴别方法专属性强;丹参酮ⅡA
在 1. 77 ~ 15. 93 mg·L -1范围内与峰面积呈良好的线性关系(r = 0. 999 9) ,丹参酮的平均回收率为 99. 55%,RSD = 1. 10%(n
= 6)。结论 该方法准确、灵敏度高,所建标准可用于丹黄胶囊的质量控制。
关键词:丹黄胶囊;丹参酮ⅡA;薄层鉴别;高效液相色潽法
doi:10. 3969 / j. issn. 1009 - 6469. 2014. 07. 005
Studies on quality standards of dan huang capsules
BAI Juan-juan1,YANG Ying2,WANG Rong3
(1. The Second Bureau for Military retired Cadres,General Armament Department,Xi’an 710054,China;
2. The 518 Hospital,the Xi’an Satellite Control Center,Xi’an 714000,China;
3. Department of Pharmacology,Medicial School of Xi’an Jiaotong Univercity,Xi’an 710061,China)
Abstract:Objective To establish a quality standard of dan huang capsules.Methods Salvia miltiorrhiza bge,ligusticum chuanxiong
hort,schisandra chinensis(turca.)baill and radix astragali were identified by thin layer chromatography. TanshinoneⅡA was deter-
mined by high performance liquid chromatography. The HPLC method was carried out on a C18 column (5 μm,200 mm × 4. 6 mm)u-
sing methanol-water(80∶20)as mobile phase. The detection wavelength was 270 nm,and the flow rate was 1. 0 mL·min -1 . Results
The qualitative identification with thin layer chromatography was specific. The linear range of TanshinoneⅡA was within 1. 77 ~ 15. 93
mg·L -1(r = 0. 999 9). The average recovery of TanshinoneⅡA was 99. 55% with an RSD of 1. 10% (n = 6). Conclusions The
method is reliable and accurate,which can be used for the quality control of dan huang capsules.
Key words:dan huang capsules;TanshinoneⅡA;TLC;HPLC
量,又可兼顾炮制过程的效果。
由于乙醇对姜中姜酚类成分提取效率较高[10],
故本研究乙醇为溶剂。实验考察了乙醇提取的主
要因素:乙醇浓度、乙醇倍数、提取时间、提取次数
对姜酮提取得率的影响,经 L9(3
4)正交试验的方差
分析和直观分析结果与工艺生产实际操作性,最终
确定最佳提取工艺条件:即提取溶剂为 80%乙醇,
加入倍数为 10 倍,提取 1 次,每次提取 40 min。实
验采用的超声提取法耗能少,提取时间快,提取率
高,是一种理想的提取方法,对于炮姜的质量控制
研究具有较强的可操作性。实验过程中比较了 Ac-
quity BEH C18(2. 1 mm ×100 mm,1. 7 μm)和 Acqu-
ity HSS T3(2. 1 mm ×50 mm,1. 8 μm)两种色谱柱,
考察了甲醇—水、乙腈—水、乙腈—0. 1%磷酸水等
流动相系统及梯度洗脱程序,也优化了柱温和流速
等实验因素,最终得到本实验的色谱条件,建立的
姜酮含量检测方法简单、稳定、重复性好,实验优化
的提取工艺切实可行,可为炮姜的质量控制和进一
步开发提供依据。
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(收稿日期:2014 - 03 - 25,修回日期:2014 - 05 - 19)
·6121· 安 徽 医 药 Anhui Medical and Pharmaceutical Journal 2014 Jul;18(7)