微波技术在当归中试提取过程中的应用研究△

刘圆，石晓朦，王正宽，王振中，萧伟*

(1.江苏康缘药业股份有限公司，江苏 连云港 222001；2.中药制药过程新技术国家重点实验室，江苏 连云港 222001；3.中药提取精制新技术重点研究室，江苏 连云港 222001)

·中药工业·

微波技术在当归中试提取过程中的应用研究△

刘圆1，2，3，石晓朦1，2，3，王正宽1，2，3，王振中1，2，3，萧伟1，2，3*

(1.江苏康缘药业股份有限公司，江苏 连云港 222001；2.中药制药过程新技术国家重点实验室，江苏 连云港 222001；3.中药提取精制新技术重点研究室，江苏 连云港 222001)

目的：中试条件下微波技术提取当归药材的工艺优选。方法：以阿魏酸的提取率、提取液的固含量为考察指标进行综合评价，采用单因素考察及L9(34)正交表进行试验。结果：微波技术提取当归的最佳工艺为按液固比15∶1加入50%乙醇，设定微波功率4 kW，提取30 min。结论：该优化工艺简单高效、稳定可行。

当归；阿魏酸；正交试验；微波提取；固含量

当归为伞形科植物当归Angelicasinensis(Oliv.)Diels.的干燥根，具有补血活血、调经止痛、润肠通便之功能。用于血虚萎黄、眩晕心悸、月经不调、经闭痛经、虚寒腹痛、风湿痹痛、跌扑损伤、痈疽疮疡、肠燥便秘[1]。当归中主要成分为阿魏酸(Ferulic acicl)，药理研究表明，其具有抗氧化、抗血栓、降血脂作用；还有防治冠心病、抗菌消炎、抗突变和防癌作用[2-4]。目前，当归的传统提取方法主要有回流、煎煮、渗漉等。传统提取方法不仅提取时间长、能耗大，而且杂质含量高、有效成分特别是阿魏酸保留率相对较低。近年来，国内开始研究应用微波技术提取中药中的有效成分，该技术是近年来发展较快的一种新型提取分离技术，它是利用微波能加热样品及溶媒，使样品中的某些组分从基体中分离出来并进入溶媒，从而达到分离的目的。微波技术与传统提取方法相比具有快速、高效、节能等优点[5-8]。目前，微波技术提取中药的研究报道大多为实验室条件下采用微波炉进行小试试验，该条件下试验结果不能线性放大，具有一定的局限性。基于以上原因，本实验在中试规模下进行当归微波技术提取研究，以阿魏酸的提取率及药液固含量为考察指标进行综合评价，采用单因素结合L9(34)正交表对提取工艺进行优化，在此基础上与常规煎煮提取进行横向优劣性比较，期望为当归及其他中药的提取提供一种新的工艺技术参考。

1 仪器与试药

1.1 仪器

WCD10S-03型微波提取设备(南京三乐微波技术发展有限公司)；Agilent-1260高效液相色谱仪；H1650-W台式高速离心机(湖南湘仪实验室仪器开发有限公司)；Mettler AE240电子分析天平(德国梅特勒公司)；电热鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)。

1.2 试药

当归饮片购自江苏省连云港市康缘医药商业有限公司，经萧伟教授鉴定为伞形科植物当归Angelicasinensis(Oliv.)Diels.的干燥根；阿魏酸对照品 (中国食品药品检定研究院，供定量分析用，批号：110773-201313)；乙腈为色谱纯；水为超纯水；磷酸等其余试剂均为分析纯。

2 方法和结果

2.1 色谱条件

色谱柱：Waters Symmetry C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)，以0.085%磷酸水溶液为流动相A，乙腈为流动相B；检测波长：316 nm；流速：1.0 mL·min-1；进样量：10 μL；柱温：35 ℃[1]，洗脱程序见表1。此色谱条件下，阿魏酸能达到基线分离，理论塔板数按阿魏酸峰计算应不低于5000，对照品溶液及供试品溶液的色谱图见图1。

表1 梯度洗脱表

注：A.对照品溶液；B.供试品溶液；1、2.阿魏酸。图1 对照品及供试品溶液的色谱图

2.2 线性关系考察

精密称取阿魏酸对照品适量，置100 mL量瓶中，加70%甲醇溶解并稀释至刻度，摇匀，得质量浓度为90.52 μg·mL-1的对照品溶液，精密吸取上述溶液1.0、2.0、4.0、8.0、10.0 mL置10 mL量瓶中，加70%甲醇稀释至刻度，摇匀，即得。进样10 μL，以进样浓度为横坐标(X)，对照品峰面积为纵坐标(Y)，绘制标准曲线，得回归方程为Y=30.234X+116.28，r=0.999 9。结果表明，阿魏酸在9.052～90.52 μg·mL-1呈良好线性关系。

2.3 对照品溶液制备

取阿魏酸对照品适量，精密称定，置棕色瓶中，加70%甲醇制成质量浓度为36.208 μg·mL-1的溶液，即得。

2.4 供试品溶液制备

精密吸取滤液1 mL至25 mL量瓶中，加70%甲醇稀释至刻度，摇匀，离心，取上清液，得供试品溶液。

2.5 样品制备

将当归按不同粒度进行粗粉碎，称取当归粗粉2 kg，备用，按照一定的液固比加入适宜浓度的乙醇，设计一定的微波功率，提取一定时间，药液过滤，即得。

2.6 药液固含量计算方法

取适量提取液，精密称重，置于恒重蒸发皿中，水浴锅蒸干，105 ℃干燥3 h，干燥器冷却0.5 h，精密称重；将蒸发皿置105 ℃干燥3 h，干燥器冷却0.5 h，精密称重，直至控制两次干燥重量差在0.3 mg以下，计算得药液固含量。

按2.1项下色谱条件测定药液中阿魏酸的含量，计算提取率，阿魏酸提取率对试验结果表现为正向关系。给予正向50%权重(即+50%)；按2.6项下测定药液固含量，计算得药液固含量，药液固含量对试验结果表现为负向关系，给予其负向50%权重(即-50%)；对阿魏酸提取率及药液固含量进行综合评价，以综合评价结果评价当归微波提取工艺的可行性，为进一步优化试验提供合理的水平。

3 微波提取工艺考察

3.1 单因素考察

3.1.1 药材粒径的选择 称取当归粒径10～15、8～10、5～8、2～5 mm、20目粗粉2 kg，共5份，备用。按液固比为15倍量加入70%乙醇，设定微波功率4 kW，提取时间20 min，分别进行提取。放冷至室温，过滤，混匀，准确称量。按2.1项下色谱条件测定阿魏酸的含量，计算提取率，按2.6项下方法测定药液固含量，综合评价结果分别为25.33%、30.08%、40.91%、40.32%、40.55%。结果决定后续优化研究药材采用5～8 mm粒径。

3.1.2 微波功率的选择 称取当归粒径5～8 mm粗粉2 kg，共4份，备用。按液固比为15倍量加入70%乙醇，设定微波功率2、4、6、8 kW，提取时间20 min，分别进行提取，放冷至室温，过滤，混匀，准确称量。按2.1项下色谱条件测定阿魏酸的含量，计算提取率，按2.6项下方法测定药液固含量，综合评价结果分别为34.48%、39.07%、35.89%、18.86%。当微波功率达到一定值时，阿魏酸成分分解，因而提取率下降[10]，结果决定后续优化研究微波功率选择为2、4、6 kW 3个水平。

3.1.3 液固比的选择 称取当归粒径5～8 mm粗粉2 kg，共4份，备用。按不同液固比：10、15、20、25倍量加入70%乙醇，设定为微波功率4 kW，提取时间20 min，分别进行提取，放冷至室温，过滤，混匀，准确称量。按2.1项下色谱条件测定阿魏酸的含量，计算提取率，按2.6项下方法测定药液固含量，综合评价结果分别为29.82%、36.17%、35.30%、33.98%，后续优化研究液固比选择为15、20、25 3个水平。

3.1.4 提取时间的选择 称取当归粒径5～8 mm粗粉2 kg，共5份，备用。按液固比为15倍量加入70%乙醇，设定微波功率4 kW，按不同时间：10、20、30、40、50 min分别进行提取，放冷至室温，过滤，混匀，准确称量。按2.1项下色谱条件测定阿魏酸的含量，计算提取率，按2.6项下方法测定药液固含量，综合评价结果分别为27.21%、37.98%、41.35%、43.95%、42.23%，后续优化研究提取时间选择为30、40、50 min 3个水平。

3.1.5 乙醇浓度的选择 称取当归粒径5～8 mm粗粉2 kg，共4份，备用。按液固比为15倍量加入不同浓度的乙醇：30%、50%、70%、90%，设定微波功率4 kW，提取时间40 min，分别进行提取，放冷至室温，过滤，混匀，准确称量。按2.1项下色谱条件测定阿魏酸的含量，计算提取率，按2.6项下方法测定药液固含量，综合评价结果分别为34.70%、41.18%、36.21%、15.25%，后续优化研究乙醇浓度选择为30%、50%、70% 3个水平。

3.1.6 提取次数的选择 称取当归粒径5～8 mm粗粉2 kg，共3份，备用，按液固比为15倍量加入50%乙醇，设定微波功率4 kW，提取时间40 min，按不同提取次数：1次、2次、3次分别进行提取，放冷至室温，过滤，混匀，准确称量。按2.1项下色谱条件测定阿魏酸的含量，计算提取率，按2.6项下方法测定药液固含量，综合评价结果分别为41.44%、41.79%、42.14%，故提取次数不做优化因素考察，所有试验提取一次。

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3.2 正交试验

根据上述单因素试验结果，设计微波提取当归的优化试验。对微波功率(A)、乙醇浓度(B)、液固比(C)、提取时间(D)4个因素进行优化，每个因素设计3个水平，采用L9(34)正交试验，对当归微波提取工艺进行优化考察。因素水平见表2，结果见表3～4。

表2 微波提取当归因素水平表

由表3直观分析可得出，影响试验综合评价结果因素主次顺序为 B>A>C>D，即乙醇浓度为最大影响因素，其他因素依次为微波功率、液固比和提取时间。

表4显示，微波功率、乙醇浓度对试验结果具有显著影响，而液固比、提取时间对其试验结果无显著影响。而表3显示，A2>A3>A1，B2>B3>B1，C1>C2>C3，D2>D3>D1，提取时间因素中D2与D3没有明显差异，综合考虑生产效率及成本的关系，最后确立微波提取工艺为A2B2C1D3，即当归微波提取优化工艺为按液固比15∶1加入50%乙醇，设定微波功率4 kW，提取30 min。

表3 微波提取当归优化试验结果

表4 方差分析表

4 工艺验证

按优化后工艺条件重复3次，测定药液中阿魏酸的提取率、药液固含量，并计算其综合指标，结果分别为45.09%、45.20%、44.69%，平均值为44.99%，RSD为0.59%。验证结果显示，综合指标结果较高且比较接近，说明该工艺可行。

5 工艺比较

首先对当归常规提取进行优化试验，得到常规提取优化工艺，在此基础上微波提取与常规提取进行横向优劣性比较，进一步验证微波提取的可行性，结果见表5。

表5 微波提取与常规提取试验结果比较

表5结果显示，当归微波提取时间约为常规提取的17%，溶媒用量约为常规提取用量的75%。而综合评价结果显示，微波技术提取效果明显优于常规提取。

6 小结及讨论

中试条件下通过单因素及优化试验确定当归微波提取工艺：按液固比15∶1加入50%乙醇，设定微波功率4 kW，提取30 min。此工艺条件下，不论从阿魏酸提取率、药液固含量，还是生产成本方面比较，微波技术提取相比常规提取均具有明显的优势。

微波提取技术多应用于天然植物化学成分以及中药有效成分的提取分离研究，相比传统提取技术具有快速、节能、提取率高等优势[10-13]。目前在各类文献研究报道中，该技术的应用均具有一定的局限性，其试验结果大多来自实验室小试研究阶段，该条件下设备简陋，操作误差大，甚至采用家用微波炉进行一些提取试验[14-17]。目前，微波提取技术的中试及产业化研究应用报道较少，且无线性放大关系。基于以上原因，本试验尝试利用中试规模微波提取设备进行当归有效成分的提取研究，取得了一定的效果，但中试条件的试验结果与产业化结果之间是否存在线性放大关系，能否应用于工业化生产尚待进一步研究。

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ApplicationofMicrowaveTechnologyinExtractionofAngelicasinensis

LIUYuan1，2，3，SHIXiaomeng1，2，3，WANGZhengkuan1，2，3，WANGZhenzhong1，2，3，XIAOWei1，2，3*

(1.JiangsuKanionPharmarceuticalCo.，Ltd.，JiangsuLianyungang222001，China；2.StateKeyLaboratoryofNew-techforChineseMedicinePharmaceuticalProcess，JiangsuLianyungang222001，China；3.KeyLaboratoryofnewtechnologyfortheextractionandpurificationofChinesetraditionalmedicine，JiangsuLianyungang222001，China)

Objective：Objectives：To optimize the process of extracting the Chinese herbal medicine by microwave technique under the condition of middle scale test.Methods：The comprehensive evaluation of the extraction rate of ferulic acid and the solid content in the extract was carried out，single factor investigation and L9(34) orthogonal test were used.Results：The best technology of extractingAngelicasinensisby microwave technology was as follows：liquid solid ratio of 15∶1 by adding 50% ethanol，microwave power 4 kW，liquid solid ratio 15，extraction 30min.Conclusion：The optimized process is simple，efficient and stable.

Angelicasinensis；ferulic acid；orthogonal test；microwave extraction；solid content

10.13313/j.issn.1673-4890.2016.11.021

2015-11-05)

重大新药创制科技重大专项(2013ZX09402203)

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萧伟，研究员级高级工程师，研究方向：中药新药的研究与开发；Tel：(0518)81152367，E-mail：Kanionlunwen@163.com