提取-共沸精馏耦合技术与水蒸气蒸馏法提取中药挥发油比较研究△

李佳佳，郑鹏，顿佳颖，郭秋红，李春花*

(1.河北中医学院药学院，河北 石家庄 050200；2.河北中医学院科技处，河北 石家庄 050200)

充血性心力衰竭(简称CHF)，是指心血管疾病发展到一定的严重程度，心脏失代偿的一种临床综合征。祖国医学在治疗CHF方面积累了丰富的经验，目前的研究一致认为心力衰竭属于本虚标实之证。葶苈生脉组方是全国名老中医邢月朋根据多年临床经验总结出的治疗气虚血瘀、阳虚水停型充血性心力衰竭的经验方，方中的桂枝、白术属辛温解表药，而挥发油是解表药“辛”味的重要物质基础[1]，现代药理证实桂枝中桂皮油有利尿、强心、改善心肌缺血和供氧等作用，白术挥发油具有健脾运脾作用[2-8]。

目前中药制剂生产中，挥发油提取多采用水蒸气蒸馏法[9]，该工艺用于提取水溶性较强的挥发油时提取效率较低，而提取-共沸精馏耦合技术对这类中药挥发油的提取有显著优势。考虑白术、桂枝混合挥发油有一定的亲水性，故本文采用提取-共沸精馏耦合技术(WER)与水蒸气蒸馏法(SD)提取白术、桂枝挥发油，通过正交试验考察浸泡时间、提取时间及加水倍量对挥发油得率的影响，优化其工艺条件，并对两种工艺所提取的挥发油进行HPLC、GC分析，筛选出挥发油的最佳提取方法及工艺，最大限度保留挥发性成分。

1 仪器与材料

1.1 仪器

安捷伦7890B GC B.02.03.2(安捷伦科技公司)，配备有SPH-300氢气发生器(北京中惠普分析技术研究所)，SPB-3全自动空气源(北京中惠普分析技术研究所)；Waters e2695高效液相色谱仪(Waterse 2695 Separations Module，2489 UV/Vis Detector)；分析天平(上海精科仪器厂，TG328B)；LQ-A10002电子天平(上海乐祺精密电子厂)；KQ-100E型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)。

1.2 材料

白术为菊科植物白术AtractylodesmacrocephalaKoidz.的干燥根茎，桂枝为樟科植物肉桂CinnamomumcassiaPresl的干燥嫩枝，购自安国药材市场，经河北中医学院侯芳洁老师鉴定符合《中华人民共和国药典》2015版一部相关项下规定；无水硫酸钠(分析纯，深圳市中发源生物科技有限公司)；无水乙醇(分析纯，天津市永大化学试剂有限公司)；桂皮醛(批号：H02M6Q1，上海源叶生物科技有限公司)；白术内酯Ⅰ(批号：ZM0311BC13，上海源叶生物科技有限公司)。

2 方法与结果

2.1 WER与SD提取白术、桂枝挥发油

分别称取桂枝、白术(最粗粉)，放入两个圆底烧瓶中并加入规定的加水量，浸泡一定时间，然后分别连接提取-共沸精馏耦合装置和挥发油测定器，加热回流提取至规定时间。

2.2 提取条件的优化

两种工艺正交试验设计与结果：选用浸泡时间、提取时间、加水倍量三个因素，采用正交表L9(34)安排试验，优化WER与SD的工艺条件，因素水平见表1，正交试验设计及极差分析结果见表2，表3。

表1 挥发油提取工艺因素水平表

表2 挥发油提取正交试验结果表

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，三个因素对两种工艺的影响结果均为A>B>C，表3中P值分析可知，浸泡时间与提取时间对提取工艺均有显著影响，其中WER工艺下，浸泡时间具有极显著性差异，WER工艺下最佳水平组合为A3B3C2，即浸泡3 h、提取6 h、加水量10倍，SD工艺下最佳水平组合为A3B3C1，即浸泡3 h、提取6 h、加水量8倍。

2.3 WER与SD提取下挥发油得率的配对T检验分析

由表2可知，WER的挥发油得率均高于SD的挥发油得率，因此分别对两种提取工艺下白术、桂枝挥发油得率进行配对T检验，考察两种工艺下挥发油得率是否存在显著性差异，结果见表4。

表4 WER与SD提取下的挥发油得率的T检验结果

表4中，第一项为WER与SD的挥发油得率差值的均值，第二项为WER与SD的挥发油得率差值的标准方差，第三项为第一项的标准误差估计值。由于WER与SD的挥发油得率的P<0.01，故WER与SD工艺下白术、桂枝挥发油得率具有显著性差异，说明WER工艺能显著提高白术、桂枝混合挥发油得率。

2.4 验证试验

采用上述确定的最佳工艺条件，WER为浸泡3 h、提取6 h、加水量10倍，SD为浸泡3 h、提取6 h、加水量8倍。分别采用WER与SD提取3 批白术、桂枝混合挥发油，验证试验所得挥发油得率均高于正交试验中挥发油得率，说明本次正交试验所筛选的工艺是合理、可行的，并且WER比SD工艺下挥发油得率更高，确定采用WER提取白术、桂枝混合挥发油。具体数据见表5。

表5 两种工艺在最佳提取条件下的验证试验结果

2.5 WER和SD两种工艺提取白术、桂枝混合挥发油色谱比较

采用上述确定的最佳工艺条件，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，对提取得到的混合挥发油并进行GC、HPLC比较研究。GC色谱条件：安捷伦Hp-5毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；程序升温(90～180 ℃)，初始温度90 ℃，保持2 min；以3 ℃·min-1的速率升至140 ℃，保持6 min；再以7 ℃·min-1的速率升温至180 ℃，保持5 min。HPLC色谱条件：色谱柱为YMC J’sphere ODS-H80 C18(250 mm×4.6 mm，4 μm)；流动相为乙腈(A)-水(B)(60∶40)，流速 1.0 mL·min-1，柱温 30 ℃，检测波长 220 nm。

经比较发现WER所提挥发油，桂皮醛与白术内酯Ⅰ的成分含量明显提高，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，白术内酯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，但组分成分之间并未发生较大变化，说明WER能提高挥发油中有效成分含量。见图3。

注：A.提取-共沸精馏工艺所提挥发油；B.水蒸气蒸馏工艺所提挥发油。图3 提取-共沸精馏工艺与水蒸气蒸馏工艺比较

3 讨论

目前多采用水蒸气蒸馏法(SD)提取挥发油，现有报道也有采用超临界萃取法(SFE)对挥发油进行提取[10-15]，但是采用SD技术提取像白术、桂枝这类含量低、水溶性较强的挥发油时易发生乳化反应，降低挥发油得率，而SFE技术虽能提高挥发油得率，但得到的挥发性成分会产生较大变化，不能保证挥发油的药效与安全性，提取-共沸精馏耦合技术(WER)能有效提高这类挥发油的收率和成分含量[16]。本研究采用正交试验法，优选出两者的最佳提取条件，并通过对最佳提取条件的比较，筛选出其最佳工艺及条件，旨在合理有效提取挥发油，提高制剂工艺水平。

挥发油得率是评价提取工艺的一重要指标，但所得挥发油的品质是否发生改变，仅使用肉眼观察并不确切，故将挥发油中有效成分的含量作为另一重要指标。因此本研究在筛选得到最佳提取工艺后，分别对挥发油进行HPLC、GC分析。现代药理研究表明，桂皮醛是桂枝挥发油的主要有效成分，白术挥发油的主要成分为苍术酮，但其性质并不稳定，长时间加热与光照，苍术酮发生氧化分解，转化为白术内酯类有效成分，故本研究选择桂皮醛与白术内酯Ⅰ为综合指标，进行色谱分析。

本实验的研究结果说明，WER与SD相比较，WER确实能提高挥发油得率，并且提升有效成分的含量。两者所筛选出最佳工艺有所不同，WER下加水量为10倍量的水，SD工艺下加水量为8倍量的水，分析原因，共沸精馏柱长度约80 cm，挥发油需经过一定长度的分离，所以需要更多量的水，并且精馏柱中的填充物使得气、液两相逆流多级接触，易挥发成分从液相向气相中转移，而难挥发组分由气相向液相中迁移，使得到的挥发油更为纯粹，有效成分含量得到提高，提升传质效率[11]。

致谢：本次研究感谢科研中心张闯老师的帮助。