川芎挥发油提取工艺的研究进展

叶丽华，张 玮，张丽娟，朱全刚，刘继勇，高 申＊

（1.第二军医大学长海医院药学部，上海200433；2.解放军第522医院药械科，洛阳471003）

［本文编辑］兰 芬

中药川芎（LigusticumchuanxiongHort.）始载于《神农本草经》，为伞形科藁本属植物，主产于四川省灌县，重庆、云南、湖北、贵州、甘肃、陕西等地亦有栽培，临床上主要用于治疗心脑血管系统的疾病。挥发油是川芎的重要活性成分，研究表明，川芎挥发油可使微血管解痉，增加毛细血管开放数目，加快血流速度，使聚集的红细胞解聚，其中红细胞解聚作用尤为显著。川芎挥发油能够通过抑制血栓素A2（TXA2）生成，抑制血小板活化，改善微循环，降低血管阻力，对缺血性脑血管疾病有显著疗效［1］。本文对川芎挥发油的提取工艺进行综述，以期为其制剂研发提供参考。

1 川芎挥发油的主要成分

川芎挥发油为川芎药材的主要活性成分，吴琦等［2］以气－质联用（GC－MS）法对国家中药材 GAP基地“川芎GAP都江堰示范基地”种植的川芎，经水蒸气蒸馏所得挥发油的化学成分进行了研究，发现相对含量较高的化合物为苯酞类化合物z－藁本内酯、正丁烯基苯酞、4，5－二氢－3β－丁基苯酞、4，5－二氢－3α－丁基苯酞，以及4－松油醇、对－乙烯基愈疮木酚、左旋－β－芹子烯、匙叶桉油烯醇等成分。另有报道指出，藁本内酯含量可占挥发油总量的20%～60%，表明川芎挥发油的主要成分为藁本内酯［3］。

2 川芎挥发油的提取工艺

2.1 水蒸气蒸馏法（steam distillation） 水蒸气蒸馏法是提取中草药挥发油最常用的方法，该方法经济实用，操作简便、安全，对环境污染小。尤其是在大生产中，该方法可使挥发油的提取和药材煎煮同时进行，节约时间和能源，故应用广泛。巢锋敬等［4］以川芎挥发油的提取转移率为指标，用正交试验法，考察药材粒度、溶剂用量和提取时间对提取转移率的影响。结果当药材粒度为过40目筛，用10倍量水，回流提取12h，川芎挥发油的提取转移率最高，为0.011ml／g。黄娟等［5］以川芎挥发油的体积为指标，用正交试验法，考察浸泡时间、加水量和提取时间对水蒸气蒸馏法提取黄蒿消炎颗粒中川芎挥发油的影响。方差分析结果表明，提取时间对挥发油体积有显著性影响（P＜0.05），而加水量与浸泡时间对挥发油体积无显著性影响。提取物中还可能含有少量蒸馏过程中产生的挥发性分解产物，从而影响产品的质量。若馏出液形成乳浊液，可采用盐析法、冷冻法和离心分离法等使其分层，有助于提高产品的得率［6］。

2.2 溶剂萃取法 该法是采用相似相溶原理，用低沸点且能很好地溶解药材中挥发油成分的有机溶剂，如石油醚、苯和乙醇等，连续回流或冷浸提取后，经蒸馏或减压蒸馏除去溶剂，即可得到粗制挥发油。文献［7，8］报道，采用GC－MS法分析中性乙醇提取的川芎挥发油，结果发现挥发油的主要成分为内酯类化合物。由于中性乙醇是极性有机溶剂，除内酯类和萜烯类化合物外，还有占相对含量25%以上的脂肪酸和脂肪酸酯被提取，其中油酸是中性乙醇提取物中特有的。

2.3 提取－共沸精馏耦合新工艺（water extraction coupling rectification，WER） 在水蒸气蒸馏法工艺中只有1次气－液传质和平衡过程，挥发油不能有效地从液相转移到气相，为了增加挥发油在气相中的浓度，必须强化液－气传质过程。精馏是一个多级气－液平衡和传质的过程，精馏装置的级数（理论板数）越高，富集到气相中的挥发性成分浓度就越高，则挥发油的提取效率越高［9，10］。Zhang等［11］报道，与水蒸气蒸馏法相比，WER法更适合于提取挥发油含量低的中草药，可富集水溶性化合物。王晓影等［12］采用WER法提取川芎挥发油，并与水蒸气蒸馏法提取的挥发油得率和有效成分进行比较。在相同提取条件下，WER法提取川芎挥发油的得率为0.50%，是水蒸气蒸馏法的2.5倍。对两种方法提取得到的川芎挥发油采用GC－MS法分析，结果表明，共有峰有21个，分别占水蒸气蒸馏法提取挥发油总含量的98.94%与WER法提取挥发油总含量的98.80%，而且相同组分的含量差异不大。采用WER法提取川芎挥发油，可以显著提高挥发油得率，又能够保持水蒸气蒸馏法所得挥发油的品质。

2.4 超临界流体萃取法（supercritical fluid extraction，SFE） 在超临界状态下，将超临界CO2与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小不同的成分依次萃取出来［13］。李秋怡等［14］采用正交试验法优选SFE法萃取川芎挥发油的最佳工艺为：萃取温度50℃，萃取压力35MPa，萃取时间2h，CO2流量为20L／min，得率约为5.52%。结果表明，萃取温度和萃取压力对挥发油提取率有极显著性影响（P＜0.01），萃取时间对挥发油提取有显著性影响（P＜0.05）。周本杰等［15］采用SFE法与分子蒸馏联用技术提取川芎挥发油，采用GC－MS法分别测定SFE萃取物和联用技术蒸馏物的化学成分，并对成分种类及其相对含量的变化进行比较。结果表明，SFE法萃取的川芎挥发油中化合物的种类较联用技术蒸馏物中化合物种类更少，但是其主要成分相对含量有明显提高，表明SFE与分子蒸馏联用技术对于挥发性成分的分离纯化作用要明显优于单一的SFE法。

2.5 超声强化超临界CO2萃取（ultrasonically enhanced supercritical CO2extraction，USCE） 超声作为一种有能量的机械振动，起到搅拌作用，同时由于萃取物分层介质声抗阻的不同会产生驻波，引起分子间相对运动产生摩擦，进而使媒质升温，溶质分子运动速度提高，产生热效应，增强溶出［16］。采用USCE法萃取川芎挥发油能利用超声波的破壁功能，将某些藏于细胞壁内的内酯类物质萃取完全。张伟等［17］采用 USCE法萃取川芎挥发油，利用HPLC法测定其中阿魏酸、川芎嗪和丹参酮ⅡA的含量，用GC－MS法分析和鉴定挥发油的化学成分，并与SFE法进行对比。研究发现，USCE法和SFE法均能有效地萃取川芎挥发油，其得率分别为2.61%和2.02%。经 HPLC法测定，USCE法萃取的挥发油中阿魏酸、川芎嗪和丹参酮ⅡA的含量分别为18.62%、5.79%和0.98%，SFE法萃取的挥发油中上述3种成分含量分别为9.79%、2.49%和0.76%。GC－MS法测定结果显示，USCE法萃取得到的挥发油有效成分在种类和含量上都高于SFE法，超声波能有效强化超临界CO2萃取效果。

3 不同方法提取川芎挥发油的比较分析

水蒸气蒸馏法存在提取时间长，温度高，造成有效成分热不稳定，易氧化成分发生分解或焦化等问题［18］。李艳辉 等［19］研究发现，SFE法与水蒸气蒸馏法相比，川芎挥发油的得率大大提高，提取时间短，提取效率高，并且可以大量保存对热不稳定及易氧化的化学成分。但是SFE法提取的川芎挥发油中含有相当一部分非挥发性物质，后续分离工作复杂，因此这两种方法的品质优劣还有待进一步实验以确证。目前报道的SFE法萃取川芎挥发油萃取压力都＞35MPa，且提取温度高于50℃，导致萃取得到的挥发油色泽较深，颜色发红，明显有别于水蒸气蒸馏法所得的浅黄色挥发油。并且由于SFE法提取压力高，操作时压力不易控制，对设备的损耗较大［18］。

溶剂萃取法与水蒸气蒸馏法和SFE法相比，萃取物中脂肪族化合物较多，但是化合物种类较后两种方法的萃取物更少。在相同提取条件下，WER法提取的川芎挥发油得率约为水蒸气蒸馏法的2.5倍。GC－MS法测定结果表明，水蒸气蒸馏法萃取物比WER法萃取物多出7个峰，均为相对分子质量小的烯类化合物，这7个峰的化合物只占挥发油总量的1.01%。WER法萃取物比水蒸气蒸馏法萃取物多出3个峰，均为醇和酸类化合物，占挥发油总量的1.11%。藁本内酯是川芎挥发油主要的有效成分之一，WER法萃取物中藳本内酯的相对百分含量虽然比水蒸气蒸馏法萃取物中的相对百分含量低（59.47%vs63.64%），但是实际挥发油得率是水蒸气蒸馏法的2.5倍，所以挥发油中藳本内酯的量还是有所增加。USCE法与SFE法相比，萃取物有效成分的种类和含量较高，提高了效率，并且能降低萃取压力和温度，缩短萃取时间，节能减排，实现绿色加工。

4 展 望

综上所述，近年来对川芎挥发油的提取工艺研究有明显进步。快速高效、节约能源、简便易行的提取工艺对中药现代化具有促进作用。目前常用的提取方法工艺比较成熟，但是存在溶剂和能源消耗大，以及效率不高的问题。合理应用新技术可以有效改善提取效果，使川芎挥发油的制备向高效、节能、环保的方向发展，提高川芎挥发油的制剂研究和工业化生产水平。

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