均匀设计优选微波辅助萃取刺五加中有效成分的研究.pdf

制 剂 均匀设计优选微波辅助萃取刺五加中有效成分的研究 王 娟1 ,2, 沈平 2, 沈永嘉1 (1. 华东理工大学化学与制药学院,上海200237 ;2.国家中药制药工程技术研究中心,上海201203) 收稿日期:2002207218 基金项目:国家重点科技攻关项目(项目编号9929292022 14) 作者简介:王 娟(1966 ) , 女,副教授,博士,研究方向为中药的研究与开发。 关键词:总皂苷;异秦皮啶;微波辅助萃取;刺五加;均匀设计 摘要:目的:以总皂甙和异秦皮啶的含量为指标,研究微波辅助萃取刺五加的提取工艺。方法:通过均匀设计的方法,在 小试设备上采用连续微波辅射方式进行微波萃取工艺的优化;同时在中试设备上也进行了初步研究。结果:微波功率、 微波辐射时间、 溶剂浓度、 溶剂用量、 原料粉碎度、 原料浸泡时间等工艺参数对刺五加中有效成分的提取具有交互作用。 结论:小试设备上优选出的最佳工艺为:微波功率510W、 微波辐射时间30min、 溶剂浓度85 %、 固液比例15、 原料粉碎 度40目、 浸泡时间0. 5h;且通过验证实验表明,所建立的模型是合理的。中试研究结果表明,该技术应用于中药有效成 分的提取是可行的。 中图分类号:R284. 2 文献标识码:A 文章编号:100121528(2003)0120011203 Study on microwave2assisted extraction process for active ingredients inRadix a2 canthopanacis senticosi WANGJuan1 ,2, SHEN Ping2niang1, SHEN Yong2jia2, ( 1. National Engineering Research Center for Traditional Chinese Medicine, Shanghai 201203 China; 2. Institute of Chemical and Pharmaceuti2 cal ECUS T , Shanghai 200237 , China) Key words: saponins; isofraxidin ; microwave2assisted extraction ; Radix Acanthopanacis senticosi ; uniform de2 sign Abstract : Objective: To study the microwave2assisted extraction process for saponins and isofraxidin inRadix Acanthopanacis Senticosias a marker. Methods: Using the uniform design , the optimization process of mi2 crowave2assisted extraction for saponins and isofraxidin inRadix Acanthopanacis Senticosiwas gained by con2 tinuous microwave radiation. Results: Some parameters such as microwave power , radiation time , solvent con2 centraction , solvent consumption , pulverized degree and dipping time had interactions on the extraction of active constituents inRadix Acanthopanacis Senticosi.Conclusion : The optimization process was obtained which could be described as following: 510W as the microwave power , 30 min as the radiation time , 85 % ethanol as the solvent , 15 as the proportion of raw material to solvent , 40 mesh as the grinding degree and 0. 5 hr as the dipping time. Meanwhile , the model developed were proved to be reasonable by the pilot experiment. 刺五加为五加科植物(Radix Acanthopanacis Senticosi)的干燥根茎,因具有广泛的生理活性而受 到国内外学者的关注1。药理研究表明刺五加中 的有效成分包括刺五加总皂苷、 异秦皮啶、 2谷甾 醇、 胡萝卜苷、 紫丁香树脂醇苷等。其中异秦皮啶具 有明显的镇静安神作用;刺五加总皂苷具有补益强 壮、 益气健脾、 扶正固本等作用,是一种免疫增强剂, 能调节人体新陈代谢,增强人体对各种疾病的抵抗 力。 对于刺五加中有效成分的提取,传统的工艺是 将刺五加饮片,用75 %乙醇回流12h ,乙醇用量为药 材的8倍。该工艺的不足之处在于需要加热时间太 长,而微波辅助萃取法则具有萃取时间短、 溶剂用量 少、 所得产品中有效成分含量高等优点,因此目前在 11 2003年1月 第25卷 第1期 中 成 药 Chinese Traditional Patent Medicine Jan. , 2003 Vol. 25 No. 1 中药提取工艺领域中的研究渐趋活跃,是一种具有 发展潜力的新工艺2,可望为中药提取工艺的改革 注入新的活力。 1 仪器、 原料与试剂 微波萃取器的小试设备是由Whirlpool VIP272 双重微波系统产品改造而成。微波功率可调,有时 间设置,并安装回流冷凝管;微波萃取器的中试设备 是我公司自行设计、 并委托南京三乐微波技术发展 有限公司与温州设备制造厂共同制造。该设备的最 大容积为50L ,有常压回流装置,可以连续发射微 波,微波的最高功率为10kW ,功率可调,温度和时 间可以控制;粉碎机为GM电磁振动给料机。 UV22102PCS型紫外可见分光光度计,UNICO (上海)仪器有限公司生产;Waters 510高效液相色 谱仪,色谱柱为Shim2pack VP2ODS色谱柱 (3. 5 m , 4. 6mm150mm)。 原料药刺五加(产地吉林)购自上海保康中药材 饮片厂,经上海中药研究所鉴定,符合 中国药典 规 定,为五加科植物(Radix AcanthopanacisSenticosi) 的干燥根茎。 异秦皮啶对照品购自中国药品生物制品检定 所,乙腈为色谱纯,其它试剂均为分析纯。 2 方法与结果 2. 1 分析方法 2. 1. 1 紫外分光光度法3 标准曲线的制备 精密称取齐墩果酸4. 05mg 于5mL量瓶中,用甲醇溶解并稀释至刻度摇匀。精 取该溶液40 ,60 ,80 ,100 ,120 ,140L ,分别置于试管 中,挥干溶剂,加入8 %香草醛乙醇溶液0. 5mL , 72 %硫酸溶液5mL摇匀后置恒温水浴中于60C加 热10min ,取出试管,置冰水浴中冷却15min ,分别于 540nm处测吸收度值。随行试剂空白。以吸收度 与溶质质量进行线性回归,得回归方程为:Y= 4. 6702X- 0. 0088 ,相关系数r= 0. 9997。 样品的测定方法 精密称取刺五加干浸膏样品 0. 3g ,用乙醇溶解后上大孔树脂柱,用水洗尽乙醇, 按3mLmin - 1流速 ,以水70mL洗脱,继用70 %乙 醇洗脱,弃去初流液5mL ,收集洗脱液50mL ,置水 浴上蒸干,残渣以甲醇溶解,定量移入5mL量瓶中, 以甲醇稀释至刻度。吸取该溶液100L置于试管 中,挥干,继而按照 “标准曲线制备” 项下方法进行样 品显色并测定。 2. 1. 2 HPLC法4 色谱条件 Shim2pack VP2ODS色谱柱 (3. 5 m ,4. 6mm150mm) ;流动相:乙腈 水 甲酸 (25 751) ;流速: 1. 0mLmin - 1 ,室温,检测波长: 345nm。 标准曲线的制备 精密称取异秦皮啶对照品 1. 10mg于50mL量瓶中,用甲醇溶解并稀释至刻 度,摇匀,按上述色谱条件分别进样2 ,6 ,10 ,14 ,18 , 20L测定。以对照品进样量( g) 为横坐标,峰面积 积分值为纵坐标,绘制标准曲线,得回归方程:Y= 5. 4646103+ 1. 23197105X,r= 0. 9999(n = 6)。 精密度试验 取对照品溶液按标准曲线项下方 法测定对照品溶液色谱峰面积,连续测定5次, RSD为0. 95 %。 加样回收试验 精密称取3份已知含量的刺五 加干浸膏0. 2g于50mL量瓶中,分别精密加入0. 5 , 1. 0 ,1. 5mg对照品,依 “样品含量测定” 项下方法,每 份进样3次,求均值,计算其平均回收率。结果:平 均回收率为99. 18 % ,RSD为1. 28 %。 样品含量测定 将不同提取工艺所得的干浸膏 样品,各精密称取0. 2g ,加20 %乙醇20mL使溶解, 置分液漏斗中,用氯仿提取3次,每次15mL合并氯 仿液,蒸干,残渣加甲醇溶解并转移至10mL量瓶 内,加甲醇稀释至刻度,摇匀,在前述色谱条件下,分 别进样10L ,由回归方程计算异秦皮啶含量。 2. 2 萃取方法与结果 2. 2. 1 小试设备上的微波萃取 2. 2. 1. 1 微波萃取和传统加热回流方法的比较 以刺五加中总皂苷和异秦皮啶为质量分析指 标,我们将微波萃取与目前广泛采用的传统加热回 流法进行比较,结果见表1。 表1 微波萃取与传统回流提取刺五加的比较 方法 溶剂与 物料比 提取时间 (h) Y 1) 1 Y 2) 2 Y 3) 3 传统回流81125. 5615. 190. 0866 微波提取510. 53. 6515. 980. 189 注: 1) Y1表示产品得率( %) ; 2) Y2表示以干浸膏计的总皂苷含 量( %) ; 3) Y3表示以干浸膏计的异秦皮啶含量( %)。 2. 2. 1. 2 均匀设计与选表 用均匀设计4. 0版软件筛选出U15 (15 7)表安排 实验,因素与水平列于表2 ,实验设计及结果列于表 3。 2. 2. 1. 3 工艺条件优化 将测定结果用均匀设计4. 0版软件中自选变量 法进行数据分析,结果如下: Y1= 0. 696246 + 0. 394856X1X4+ 0. 0621756X2 2 + 0. 373197X3X5- 0. 705024X2 4 - 0. 163872X4X5。 21 2003年1月 第25卷 第1期 中 成 药 Chinese Traditional Patent Medicine Jan. , 2003 Vol. 25 No. 1 复相关系数R = 0. 9968。 Y2= 0. 588934 + 0. 527512X1X5- 0. 113137 X2X3+ 0. 431366X2X5+ 0. 161626X3X4- 0. 617762 X2 4- 0. 416626X 2 5。复相关系数R = 0. 9979。 Y3= 0. 527126 - 1. 17296X1+ 1. 37699X2 1 + 0. 658854X1X5- 0. 720959 X2X3- 0. 282465 X2 5。复 相关系数R = 0. 9992。 根据回归方程,求出Y1Y2Y3的最优组合,并在 此基础上进一步对Y1Y2Y3进行综合分析,得出综 合最优组合:X1= 510 ,X2= 30 ,X3= 5 ,X4= 0. 5 ,X5 = 40 ,X6= 85。 表2 因素与水平 因素 水 平 123456 X1(微波功率 ,W) 425510595680765850 X2(辐射时间,min)101826344250 X3(乙醇用量,倍)5678910 X4(浸泡时间 ,h) 0. 51. 01. 52. 02. 53. 0 X5(粉碎度,目)020406080100 X6(乙醇浓度 , %) 455565758595 表3 实验设计及结果 实验 号 因 素 X1 (W) X2 (min) X3 (倍) X4 (h) X5 (目) X6 ( %) Y1Y2Y3 14251072. 080855. 77 11. 800. 1812 242518101. 040755. 45 14. 400. 1690 35102673. 00554. 40 11. 060. 1124 451034101. 580455. 82 15. 230. 1351 55954260. 540954. 06 15. 830. 2250 65955092. 50754. 40 18. 130. 1540 76801061. 0100654. 63 17. 190. 1504 86801893. 060456. 89 13. 340. 1420 97652652. 020953. 22 14. 720. 2076 107653480. 5100854. 69 15. 650. 1656 118504252. 560656. 60 14. 380. 1468 128505081. 520556. 23 12. 360. 1100 2. 2. 1. 4 验证实验 根据优化出来的条件制备三批样品,测得: Y1 = 4. 56(n = 3) , Y2= 21. 19 (n = 6) , Y3= 0. 227 (n = 6) 。 2. 2. 2 微波辅助萃取的中试研究 虽然目前在中药提取领域中,微波辅助萃取的 研究渐趋活跃,但基本上都停留在小试设备的基础 上。为了将来工业化生产的目的,我们在自行设计 的中试设备上继续进行微波萃取工艺的探索性研 究。同样以刺五加中的总皂苷和异秦皮啶为质量分 析指标。 2. 2. 2. 1 中试装置: 本中试研究使用的装置(产业化生产雏型)是通 过我们中心自行设计,委托微波技术公司与温州设 备制造厂定制,在我们中心的中试孵化基地集成安 装的。该中药微波萃取装置萃取罐的规模为30立 升,可实现微波功率的调节,中试型装置可在10 20kW。解决了现有的实验室装置只能通过时间控 制微波功率的问题。同时,在装置中采用了温度控 制和液面控制,可在设定的温度点以及低于或高于 设定液面时自动启动或关闭微波发射,对整个萃取 过程进行有效的控制。萃取罐内装有搅拌装置可使 溶剂与萃取介质充分接触;回流冷凝冷却装置使萃 取罐可适合各种有机溶剂的萃取;防护罩与微波防 泄漏装置可有效阻挡微波泄漏。(己申请发明专利) 2. 2. 2. 2 实验条件和结果列于表(4) 表4 中试设备中刺五加提取的实验条件及结果 原料 规格 溶剂 浓度 ( %) 液固 比 (W/ W) 微波 功率 (kW) 提取 时间 (min) 浸泡 时间 (hr) Y1Y2Y3 饮片758165024. 1019. 190. 0947 粗粉85516500. 52. 9016. 740. 1538 3 结论与讨论 3. 1 从表1中数据可知,传统回流法所需的溶剂较 微波萃取法多,且加热时间为微波萃取法的24倍。 虽然在微波萃取法中,干浸膏得率较低,但对于我们 关注的指标成分异秦皮啶含量,却比传统方法高出 2倍;总皂苷含量,则略高一些。这主要是因为在加 热时间较长的情况下,原料中的淀粉、 糖类等杂质溶 出更多,从而导致传统加热回流法中干浸膏得率高 些。在传统加热回流方式中,热量传递由外向内、 质 量传递由内向外,而微波萃取中传热和传质的方向 均由内向外,因此微波萃取法更有利于有效物质的 溶出,从而导致前述结果。这正是微波萃取法的优 势所在。 3. 2 通过采用均匀设计优化微波萃取刺五加中有 效成份的工艺研究,发现所涉及的工艺参数彼此间 有交互作用。 3. 3 通过验证实验,发现优化出来的结果较均匀设 计表中的其它任何数据更合理、 优越。说明采用均 匀设计的方法,不仅可以有效地指导实验,而且可以 帮助我们更好地挖掘微波辅助萃取中药中有效成份 的潜力和优势。 3. 4 通过均匀设计优选出小试设备上微波辅助萃 取刺五加中有效成份的最优工艺条件为:微波功率 510W、 微波辐射时间30min、 溶剂浓度85 %乙醇、 固 液比例15、 物料粉碎度40目、 浸泡时间0. 5h。 31 2003年1月 第25卷 第1期 中 成 药 Chinese Traditional Patent Medicine Jan. , 2003 Vol. 25 No. 1 3. 5 从微波辅助萃取中试研究的实验结果可知,对 于刺五加饮片,以75 %的乙醇为萃取剂,当液固比 为8 :1时,以6kW的微波连续辐射50min ,总皂苷 含量和异秦皮啶含量均较传统回流方法(表1数据) 高些。说明微波辅助萃取刺五加中有效成分的提取 工艺在工业生产上是可行的。此外,由于中试设备 的结构不完全等同于小试设备,将微波小试设备上 的优化条件直接应用于中试设备上,所得的实验结 果有所区别。但从该中试设备上对微波萃取刺五加 的初步探索性研究来看,微波辅助萃取中药中有效 成分的工业化生产在技术上是可行的。 参考文献: 1 赵余庆,吴立军,李 铣.刺五加中活性成分liriodendrin的结构 研究J .中草药,1990 ,21 :44. 2 Pare J R. Jocelyn , Sigouin , Michel.“Microwave2assisted natural products extraction”, U. S. Pat. , 5002784 A , (1991) . 3 孟 勤,陈燕萍,马兴元.刺五加叶总皂甙合剂质量标准探讨 J .吉林中医药,1997 ,17(4) :40. 4 乔 菲. HPLC法测定异秦皮啶含量J .药物分析杂志,2000 , 22(4) :168. 黄腐酸钠软膏的动物药代动力学研究 许 伟1, 王桂秋1, 王艳红2, 祝亚琴2 (1. 哈尔滨市职工医学院,哈尔滨150080 ; 2.黑龙江中医药大学药学院,哈尔滨150040) 收稿日期:2002207218 基金项目:黑龙江省自然科学基金资助项目(D9516)。 作者简介:许 伟(1970 ) , 女,哈尔滨市人,讲师,医学硕士,从事药剂学与药理学教学。电话:045125638314 ,E2mail : xuwei0609 sohu. com. 关键词:黄腐酸钠软膏;荧光分光光度法;药代动力学 摘要:目的:建立黄腐酸钠的血药浓度的测定方法,测定药代动力学参数。方法:采用荧光分光光度法,测定大鼠体内黄 腐酸钠的血药浓度,结合药效学实验确定药物达到最低有效血药浓度的时间,用药动学计算机软件拟合处理得药动学参 数。结果:黄腐酸钠在1. 640gmL - 1浓度范围内呈良好的线性关系(r = 0. 9987) ,最低检测浓度为 0. 2gmL - 1。日 间和日内误差均小于2. 5 % ,方法回收率100. 49 %。该软膏中黄腐酸钠透皮吸收属零级动力学过程,可提供比口服液剂 型稳定的血药浓度。结论:黄腐酸钠软膏药效平稳而持久,是一种较理想的制剂。 中图分类号:R944. 2 +1 文献标识码:A 文章编号:100121528(2003)0120014203 Pharmacokinetics of Flavohumic acid ointment in rat WU Wei1, WANG Gui2qiu1, WANG Yan2hong2, ZHU Ya2qin2 (1. Harbin vocational medical college ,Harbin 150080;2.Institute ofChinese Medicin