犍为筠姜挥发油提取及其β-环糊精包合物制备工艺研究

李翠红，裴妙荣，王 兵

（1.山西省眼科医院，山西 太原030002；2.山西中医药大学，山西 晋中030619）

犍为筠姜系姜科植物姜Zingiber 0fficinale Rose.的干燥根茎［1］，主产于四川宜宾等地，具有温中散寒、回阳通脉、温肺化饮的功效。现代研究表明，犍为筠姜具有抗溃疡、抗血栓和抗炎、镇痛等多种药理作用。犍为筠姜主要活性成分为挥发油，挥发油中主要含有姜烯、姜醇、姜烯酮等多种成分［2］。为了减少在生产过程中挥发油的损失，方便与配方中其他组分进行混匀制剂，本研究运用正交试验法考察犍为筠姜挥发油的提取工艺及其β-CD包合物制备方法，为临床和生产更好地利用犍为筠姜提供了依据。

1 实验材料

1.1 实验仪器

1.2 实验试药

犍为筠姜药材购自四川省药材市场，为姜科植物姜Zingiber 0fficinale Rose.的干燥根茎；蒸馏水；β-CD环糊精（天津市科精细化工研究所）；其余试剂为分析纯。

2 方法与结果

2.1 犍为筠姜挥发油的提取工艺研究

2.1.1 犍为筠姜挥发油的含量测定 取犍为筠姜粉末100 g，加入蒸馏水1200 mL，置电热套中保持微沸5 h，按《中国药典》［3］2015年版挥发油测定法（甲法）测定，本品挥发油含量为0.81%，符合《中国药典》［3］干姜项下有关规定。结果见表1。

表1 犍为筠姜挥发油的含量测定

2.1.2 正交试验设计 本试验按2015年版《中国药典》［3］4部通则2204挥发油测定法（甲法）测定提取犍为筠姜挥发油。以犍为筠姜挥发油得率为考察指标，选择对总挥发油提取影响较大的3个因素：浸泡时间（h）、溶媒用量（倍）、提取时间（h），每因素设定3个水平（表2）。根据因素水平表，选择正交表L9（34）进行试验。分别称取犍为筠姜100 g，按表3所对应的因素水平提取挥发油，结果见表3和表4。

表2 犍为筠姜挥发油提取工艺因素水平表

由表3可知，实验最佳水平组合为A3B2D3；直观分析得出：各因素对实验结果影响的程度依次为B＞D＞A，A因素中Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ，在B因素中Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，在D因素中Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ，最佳水平组合为A3B3D3。

表3 犍为筠姜挥发油提取工艺试验结果

由表4挥发油提取量方差分析得出，加水量和提取时间对犍为筠姜挥发油的提取有显著影响，而浸泡时间无明显影响。

表4 犍为筠姜挥发油提取量方差分析表

按直观分析得出的最佳组合，平行提取3份，挥发油的提取率均高于试验最佳组合，因此确定犍为筠姜挥发油的最佳提取工艺为A3B3D3，即加16倍量水，浸泡1.5 h，提取8 h。

2.1.3 工艺验证 按已确定的最佳工艺，重复试验3次，结果犍为筠姜挥发油的平均得率为0.84%。验证试验中犍为筠姜挥发油的提取率高于正交试验中的各次试验，证明最佳提取工艺具有良好的稳定性和可行性。

2.2 犍为筠姜挥发油β-CD包合物的制备工艺研究

2.2.1 包合物的制备 本试验分别采用超声法和研磨法对混合挥发油进行包合。

教师组织各小组结合展示的情况，进行组与组之间穿插补救，实现动作技术的进一步完善。同时，教师还要将所学的动作技能与生活实际相结合，设计一些拓展性问题，对学生进行提升性训练。

2.2.1 .1 超声法 取16 g β-CD，加入蒸馏水800 mL，超声溶解成饱和溶液。取2 mL挥发油，用无水乙醇配制成50%的溶液，将挥发油的无水乙醇溶液逐滴加入β-CD饱和溶液中，40℃超声2 h，取出后置冰箱冷藏24 h，抽滤，用适量无水乙醇冲洗包合物，低温干燥，备用。

2.2.1 .2 研磨法 取16 g β-CD，加入蒸馏水48 mL，研磨均匀。取2 mL挥发油，用无水乙醇配制成50%的溶液，将挥发油的无水乙醇溶液缓缓加入研匀的β-CD中，继续研磨1.5 h，放置，晾干后，用适量无水乙醇洗涤包合物，低温干燥，备用。

2.2.2 测定包合物的收率、挥发油的包合率 精密称定β-CD包合物的质量，计算包合物的收率。

取适量包合物，加入16倍量蒸馏水，置电热套中保持微沸5 h，按2015年版《中国药典》［3］4部通则2204挥发油测定法（甲法）测定β-CD包合物中挥发油的含量，并计算挥发油的包合率。

分别用超声法和研磨法，平行制备3份β-CD包合物，以收率和包合率为指标进行比较，结果见表5。

表5 超声法和研磨法的比较

挥发油包合率=包合后提取的挥发油量（g）/加入挥发油的总量（g）×100%

由表5可见研磨法的包合物收率和包合率明显高于超声法，所以确定选用研磨法制备β-CD包合物。

2.2.3 正交试验优选包合工艺 在确定包合方法的基础上，以挥发油的包合率为评价指标，选择对β-CD包合影响较大的3个因素：挥发油与β-CD的配比、研磨时间（h）、加水量（倍），每因素设定3个水平（表6），根据因素水平表，选择正交表L（934）进行试验，对研磨法包合工艺条件进行优选，结果见表7、表8。

表6 β-CD包合工艺因素水平表

由表7可知，试验最佳水平组合为A3B2D3；直观分析得出：各因素对试验结果影响的程度依次为A＞D＞B，A因素中Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，B因素中Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，D因素中Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅰ，最佳水平组合为A3B3D2。

表7 β-CD包合工艺试验结果

由表8可知，挥发油与β-CD的配比对挥发油包合率的影响极显著，而研磨时间和加水量对包合率无明显影响，方差分析结果与直观分析结果一致。由此确定犍为筠姜挥发油包合物的最佳制备工艺为A3B3D2，即挥发油与β-环糊精的投料比为1∶10，加4倍量水，研磨1 h。按已确定的最佳包合工艺，重复试验3次，结果挥发油包合率平均达85%。

表8 方差分析

2.2.4 包合物的TCL检验 取未包合挥发油0.5 mL，加入10 mL无水乙醇溶解，作为供试品溶液1；取从包合物中提取的挥发油0.5 mL，加入10 mL无水乙醇溶解，作为供试品溶液2；取β-CD 5 g加入10 mL无水乙醇，振摇5 min，滤过，作为供试品溶液3；将β-CD包合物5 g加入10 mL无水乙醇，振摇5 min，滤过，作为供试品溶液4。分别吸取上述4种溶液，点样于同一硅胶薄层板，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，用3%香草醛浓硫酸喷雾显色（图1）。由图1可见挥发油包合前和包合后的斑点完全一致，说明挥发油的主要成分在包合前和包合后没有变化。β-CD包合物在挥发油斑点相应的位置未见斑点，证明挥发油已被包合。

图1 犍为筠姜挥发油薄层色谱图

3 讨论

犍为筠姜中主要含有多种挥发性成分，挥发油可采用水蒸气蒸馏法、溶剂提取法、油脂吸收法、压榨法和超临界流体萃取法等进行提取［5］。而水蒸气蒸馏是最常用的一种技术，该技术所需设备价格低廉，且操作简单，尤其适用于实验室挥发油的提取研究。故本研究选择水蒸气蒸馏法作为犍为筠姜挥发油的提取方法。采用正交试验法，以犍为筠姜挥发油的得率为考察指标，对犍为筠姜挥发油提工艺的主要影响因素，如浸泡时间、提取时间以及加水量进行详细考察，确定最佳提取工艺。

β-CD包合物的制备方法有饱和水溶液法、超声法、研磨法、胶体磨法和溶液-搅拌法等［6］。本研究在制备犍为筠姜挥发油的包合物时，选取两种常用方法，即超声法和研磨法进行考察，发现超声法制备包合物时，犍为筠姜挥发油在β-CD饱和水溶液中的分散度低，容易聚集成片，包结效果比较差，并且析出的包合物过滤处理时，一部分包合物会透过滤纸，损失较多，直接影响包合物收率；而研磨法制备包合物，油滴被研磨成微细的粒子，分散均匀，分散度较高，包结效果也较好，包合物收率高。此外，研磨法较超声法更具有工业化生产的特点，故本研究选用研磨法作为犍为筠姜挥发油的包合方法。采用正交试验法，以挥发油的包合率为评价指标，考察β-CD与挥发油的投料配比、加水量和研磨时间对β-CD包合的影响，最终确定了最佳包合工艺。

试验通过TCL检验，确认包合前后混合挥发油成分未见明显的改变，并且形成了稳定的包合物，说明该包合工艺稳定可行。

挥发油不稳定，经β-CD包合后，液态变成固态，避免了挥发，又能增加挥发油的水溶性，提高溶解速率，同时还提高了挥发油的利用率和生物利用度，更提高了制剂的稳定性，为制备中成药制剂创造了良好的先决条件。