白芷挥发油β-环糊精包合物的制备及稳定性研究

秦梅颂，周国梁，邹玉强（安徽科技学院食品药品学院，安徽凤阳233100）



白芷挥发油β-环糊精包合物的制备及稳定性研究

秦梅颂，周国梁，邹玉强
（安徽科技学院食品药品学院，安徽凤阳233100）

摘要目的：优选白芷挥发油的β-环糊精包合工艺条件，并对其稳定性进行考察。方法：采用饱和水溶液法制备包合物，采用正交设计法，以挥发油包合率、包合物收率（综合评分）为评价指标，考察包合温度、包合时间、挥发油与β-环糊精的比例3个因素对包合物质量的影响，进行包合物的制备工艺条件优选，并对包合物进行稳定性研究。结果：最优包合工艺条件为包合温度60℃，包合反应时间2.5 h，挥发油与β-环糊精比率为1∶8（mL/g）。结论：包合物制备工艺合理可行，提高了白芷挥发油的稳定性，可为白芷挥发油的应用提供参考。

关键词白芷挥发油；β-环糊精；包合物；制备工艺；稳定性

白芷为伞形科植物白芷Angelica dahurica （Fisch.）Benth.et Hook.或杭白芷Angelica dahurica （Fisch.）Benth.et Hook.的干燥根，性温、味辛，具有解表散寒、祛风止痛、宣通鼻窍、燥湿止带、消肿排脓等作用［1］。根据相关文献，白芷的水提物、醇提物、醚提物均具有一定的抗炎镇痛作用［2］。白芷中主要有效成分有白芷挥发油、白芷香豆素等，研究证明白芷挥发油和白芷香豆素具有一定的解热镇痛、抗炎作用［3-5］。但白芷挥发油在制剂的制备过程中容易挥发、氧化，使药效降低。为了解决以上问题，提高白芷挥发油的利用率，增加白芷挥发油的稳定性，现采用正交设计试验，以挥发油包合率和收率为评价指标，优选白芷挥发油β-环糊精包合物的最佳制备工艺，并考察了高温、高湿、强光对包合物稳定性的影响，为白芷挥发油制剂生产提供相应的理论依据。

1材料与方法

1.1仪器与试药

白芷购自亳州药材市场，经安徽科技学院药学系刘汉珍副教授鉴定为伞形科植物白芷的干燥根；β-环糊精（国药集团上海化学试剂有限公司），其他试剂均为分析纯。

电子调温电热套、HJ-4A多头控温磁力搅拌器（江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）；FA21048电子天平（上海市精密科学仪器总厂）；SB-5200YDTD超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司）；环水式多用真空泵（巩义市予华仪器有限公司）；真空干燥箱DHG-9140A型（上海三发科学仪器有限公司）；SY2000旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）；OLYMPUS BX53显微镜（日本奥林巴斯）；WD-B药物稳定性检查仪（天津药典标准仪器厂）。

1.2实验方法

1.2.1白芷挥发油的提取称取适量的白芷药材（过20目筛），加入10倍量的水浸泡药材1 h。用水蒸气蒸馏法提取挥发油，直至没有油产生，得棕色具芳香味的油状物，用无水硫酸钠脱水即得，备用。

1.2.2包合物的制备称取一定量β-环糊精，置具塞锥形瓶中，配成饱和水溶液，于磁力搅拌器上恒温搅拌，缓慢加入白芷挥发油乙醇溶液，在恒温条件下搅拌一定时间，冷却至室温，然后放入冰箱中冷藏24 h，使包合物析出，抽滤，用石油醚（30℃～60℃）洗涤未包合的白芷挥发油，真空干燥得包合物。

1.2.3空白回收率试验取挥发油1 mL和β-环糊精8g置圆底烧瓶中，加蒸馏水150 mL，用挥发油提取器提取挥发油至不再增加为止，计算挥发油空白回收率平均为93%（n=3）。

1.2.4包合物质量评价指标采用综合评分法，计算包合物收率和挥发油包合率来衡量包合物制备工艺。根据以下公式计算：

s=（0.7y+0.3z）×100，其中s为综合评分，y为挥发油包合率，z为包合物收率。

1.2.5包合物工艺条件筛选根据单因素试验，分别研究包合温度、包合时间及油与β-环糊精的包合比例对包合物制备工艺的影响。并在单因素试验基础上，选择L9（34）表进行正交试验，优化包合物制备工艺。因素水平表见表1。

表1　正交试验各因素水平

1.2.6包合物制备工艺验证实验根据正交设计结果，按优选的工艺进行白芷挥发油包合物的制备，对其制备工艺进行验证。

1.2.7白芷挥发油β-环糊精包合物的表征实验包合物形成的显微鉴定［6］：取含挥发油的包合物与不加挥发油的空白包合物各少量，用水装片后，置显微镜下观察，判断包合物是否形成。

包合物的薄层色谱法分析［7-9］：量取白芷挥发油适量，用乙醇稀释至刻度，制得每1 mL含挥发油10 μL的溶液，得样品溶液1。取包合物1g，用石油醚洗涤（30～60℃）3次，每次30 mL，合并滤液，50℃挥干石油醚，残渣加乙醇回流提取1 h，放冷，滤过，滤液用乙醇定容至100 mL，得样品溶液2。另取包合物1g，用石油醚（30℃～60℃）洗涤3次，每次30 mL，合并滤液，50℃水浴挥干，残渣加入乙醇溶解并定容至100 mL，得样品溶液3。将上述3种溶液分别点在硅胶G薄层板上，以石油醚-氯仿-乙酸乙酯（10∶0.5∶1.5）为展开剂展开，取出，晾干，喷以2%香草醛浓硫酸溶液，在105℃加热至斑点清晰。

1.2.8白芷挥发油包合物的稳定性试验［10-11］高温试验：分别取白芷挥发油β-环糊精包合物和挥发油与β-环糊精的物理混合物各3份，每份12g，密封于称量瓶中，在60℃条件下放置10 d，于第0天、第5天和第10天取样，测定挥发油含量。高湿度试验：分别取白芷挥发油β-环糊精包合物和挥发油与β-环糊精的物理混合物各3份，每份12g，密封于称量瓶中，在25℃于相对湿度92.5%（硝酸钾饱和溶液）条件下放置10 d，于第0天、第5天和第10天取样，测定挥发油含量。强光照射试验：分别取白芷挥发油β-环糊精包合物和挥发油与β-环糊精的物理混合物各3份，每份12g，密封于称量瓶中，于照度4 500 Lux的条件下放置10 d，于第0天、第5天和第10天取样，测定挥发油含量。

2结　果

2.1单因素试验结果

2.1.1包合温度对包合物制备效果的影响控制包合时间、油：β-环糊精比例及其他条件不变，设定包合温度分别在30℃、40℃、50℃、60℃、70℃进行包合物制备。测得并计算各组白芷挥发油包合率，包合物收率及综合评分。其影响趋势如图1。

图1　包合温度对包合物制备效果的影响

由图1可以看出，在60℃之前包合物综合评分随温度升高，60℃之后综合评分开始下降，可能是随着温度升高，挥发油损失增加所致；而温度较低时β-环糊精溶解度较低，包合效果亦比较差。因此综合考虑评价指标，选取包合温度40℃、50℃、60℃进行正交设计试验，确定最优的包合温度。

2.1.2包合时间对包合物制备效果的影响控制包合温度、油：β-环糊精比例及其他条件不变，设定包合时间为1.0 h、1.5 h、2.0 h、2.5 h、3.0 h，进行包合物的制备，测得并计算白芷挥发油包合率、包合物收率及综合评分。其影响趋势如图2。

图2　包合时间对包合物制备效果的影响

由图2可以看出，包合时间在2.5 h之前，其包合物综合评分逐渐升高，随之开始下降，表明随着时间的延长，挥发油包合率和收率降低。因此综合考虑评价指标，选取包合时间为1.5 h、2.0 h、2.5 h进行正交设计试验，确定最优的包合时间。

2.1.3白芷挥发油和β-环糊精比例对包合物制备效果的影响控制包合温度、包合时间及其他因素不变，设定白芷挥发油与β-环糊精的比例（mL/g）分别为1∶4、1∶6、1∶8、1∶10、1∶12。测得并计算白芷挥发油包合率、包合物收率及综合评分，其影响趋势如图3。

图3　油：β-环糊精比例对包合物制备效果的影响

由图3可以看出，白芷挥发油与β-环糊精的比例对包合的效果影响趋势变化是二者的比例在1∶8时，包合物的综合评分最高，即1∶8包合效果较好。其原因可能是随着β-环糊精量的增加，包合率和包合物收率在增加，但增加到一定值时β-环糊精并未完全参与包合，使包合率和收率下降所致。所以选取1∶6、1∶8、1∶10进行正交设计试验，确定最佳包合比例。

2.2正交实验设计及结果

3个因素对综合评分影响效果顺序为A＞B＞C。结果见表2。

表2　正交实验结果

2.3方差分析

因素A和B对实验结果有显著影响，其中A的影响较B更显著，C对实验结果影响不显著。结合生产实际，确定最优包合工艺为A3B3C2，即包合温度60℃，包合时间2.5 h，挥发油和β-环糊精的比例为1∶8（mL/g）。结果见表3。

表3　包合物综合评分方差分析表

2.4验证实验

对优选的最优工艺A3B3C2进行验证实验，重复3次，计算挥发油包合率和包合物收率。测得挥发油包合率平均值为80.2%，包合物平均收率为86.5%，综合评分为82.1分。与正交设计表中其他数据比对，本实验所选出来的工艺条件稳定，具有可重复性和可行性。

2.5包合物的鉴别

2.5.1包合物形成的显微鉴定分别将白芷挥发油包合物和空白包合物水装片置显微镜下观察，结果见图4和图5。含挥发油的包合物有的呈现为不规则的粉末状、有的呈现内含黑色物质的不透明的块状物，空白包合物则为规则的半透明板状结晶。表明挥发油嵌入了β-环糊精空穴结构中，使其晶格排列发生了变化。

图4　白芷挥发油β-环糊精包合物

图5　空白包合物

1.白芷挥发油；2.包合物中提取的挥发油；3.白芷挥发油β-环糊精包合物图6　白芷挥发油β-环糊精包合物薄层鉴别

2.5.2包合物的薄层色谱法分析分别将按1.2.7项下制备的样品溶液1、2、3点在薄层板上，展开，显色观察，结果见图6。结果显示样品溶液1和样品溶液2显示相同斑点，样品溶液3无斑点，表明挥发油已嵌入β-环糊精空穴结构中形成包合物。

2.6稳定性实验

2.6.1高温实验在60℃条件下放置10 d，白芷挥发油包合物在第5天和第10天含油量与第0天含油量比较分别为84.1%和80.2%，挥发油含量呈现下降趋势，但下降缓慢。物理混合物在第5天和第10天与第0天挥发油含量比较分别为28.7%和13.2%，挥发油含量下降明显，结果表明制成包合物后可以提高白芷挥发油的热稳定性。

2.6.2高湿实验在25℃于相对湿度92.5%（硝酸钾饱和溶液）条件下放置10 d，白芷挥发油包合物在第5天和第10天含油量与第0天含油量比较分别为92.1%和89.5%，挥发油含量下降不明显。物理混合物在第5天和第10天与第0天挥发油含量比较分别为54.7%和36.2%，挥发油含量下降较明显，结果表明制成包合物后可以提高白芷挥发油的湿稳定性。

2.6.3强光照射试验在照度4 500 Lux条件下，白芷挥发油包合物在第5天和第10天含油量与第0天含油量比较分别为87.1%和82.0%，挥发油含量呈现缓慢下降趋势，物理混合物在第5天和第10天与第0天挥发油含量比较分别为63.6%和41.9%，含量下降明显。结果表明制成包合物后可以提高白芷挥发油的光稳定性。

3讨　论

本实验采用饱和水溶液法制备包合物，优选的包合物制备工艺为包合温度60℃，包合时间2.5 h，油和β-环糊精比例为1∶8（mL/g），且通过验证实验表明该工艺合理可行。在进行权重计算时，为了减小误差，对计算结果进行校正，所以进行了空白回收率实验。在β-环糊精饱和水溶液配制时，注意根据实验温度和β-环糊精溶解度计算加水量配制饱和溶液。包合物经显微镜成像分析和薄层分析，显示挥发油包合物已形成，所得包合物外观呈现白色粉末状。本实验还考察了高温、高湿、强光照射对白芷挥发油包合物稳定性的影响，结果表明白芷挥发油制成包合物后不仅可以使其液体物态固体化，还可以提高挥发油的热稳定性、湿稳定性和抗光照能力。该包合物可以制成其他合适的剂型，扩大了白芷的使用范围，可为新剂型研究提供参考。

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（编辑：梁葆朱）

Preparation of inclusion compound of β-cyclodextrin of Angelica volatile oil and its stability

Qin Meisong，Zhouguoliang，Zou Yuqiang
（College of Food and Drug，Anhui Science and Technology University，Fengyang Anhui 233100）

AbstractObjective：To optimize inclusion process of β-cyclodextrin of Angelica volatile oil and investigate the stability of inclusion compound. Methods：Inclusion compound was prepared by saturated water solution method. Orthogonal design was adopted and inclusion rate and recovery rate of inclusion compound were taken as index. Inclusion temperature，inclusion time and the ratio of volatile oil and β-cyclodextrin were selected as variable factors. Results：The optimum inclusion process was as follows：inclusion temperature was 60℃，inclusion reaction time was 2.5 h and the ratio of volatile oil and β-cyclodextrin was 1∶8（mL/g）. Conclusion：Inclusion process is reasonable and feasible，and improve the stability of Angelica volatile oil，and provide a reference for the application of Angelica volatile oil.

Key wordsAngelica volatile oil；β-cyclodextrin；inclusion compound；preparation process；stability

中图分类号：R284

文献标识码：A

文章编号：1671-0258（2016）02-0031-04

［作者简介］秦梅颂，讲师，硕士，E-mail：qmsxq@126.com