川芎揮發(fā)油的β-環(huán)糊精包合及其包合物的評價

張立國，王飛霞，張超，楊宇杰，王春民，倪力軍*

(1.華東理工大學化學與分子工程學院，上海200237;2.承德醫(yī)學院，河北承德067000;3.承德頸復康藥業(yè)集團有限公司，河北承德067000)

川芎為傘形科藁本屬多年生草本植物Ligusticum chuanxiong Hort的干燥根莖，其味辛、微苦、性溫，具有活血行氣、祛風止痛等功效，是中醫(yī)處方常用中藥［1］。川芎揮發(fā)油是川芎中的主要活性部位，通常采用β-環(huán)糊精包合后入藥，以減少川芎揮發(fā)油的損失、保證其藥效。對揮發(fā)油進行包合后，揮發(fā)油在包合物中能否長期保留會影響其成藥療效。因此，對包合物的穩(wěn)定性進行考察也是非常必要的。

目前對川芎揮發(fā)油與其它揮發(fā)油混合包合研究報道較多，單純對川芎揮發(fā)油進行包合的研究不多［2-4］，分別采用飽和水溶液法、超聲包合法、研磨法包合川芎揮發(fā)油，揮發(fā)油包合率為60%～89%，其中飽和水溶液法的川芎揮發(fā)油包合率最高，但未報道包合物的穩(wěn)定性。本實驗采用β-環(huán)糊精飽和水溶液法對川芎揮發(fā)油包合工藝條件進行優(yōu)化，綜合考察揮發(fā)油包合率及包合物得率，進一步分析最優(yōu)工藝下制備的川芎揮發(fā)油的光、熱、濕穩(wěn)定性及包合前后揮發(fā)油質(zhì)量的變化，為了解和正確使用川芎揮發(fā)油包合物奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料YH系列電加熱器(江蘇省建湖縣近湖鎮(zhèn)教學儀器廠);揮發(fā)性成分測定器(上海市玻璃儀器廠);電接點溫度計(上海華辰醫(yī)用儀表有限公司);循環(huán)水真空泵SHB-3(上海申生科技有限公司);移液槍(德國brand);S23-2恒溫磁力攪拌器(上海司樂儀器有限公司);DZF-6050型真空干燥箱(上海一恒儀器有限公司);油泵(上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠);冷凍干燥機(德國SRK系統(tǒng)技術(shù)有限公司)。Agilent 6820氣相色譜儀(美國惠普公司)。

β-CD(國藥集團化學試劑有限公司)，川芎(承德頸復康藥業(yè)集團有限公司提供)，所用試劑均為分析純。藁本內(nèi)酯對照品(天津馬克生物技術(shù)有限公司提供)。鄰苯二甲酸二乙酯(AR，上海凌峰化學試劑有限公司)。

1.2 揮發(fā)油及其包合物的制備稱取川芎藥材適量，粉碎，加水浸泡12h，采用提取-精餾耦合技術(shù)富集川芎揮發(fā)油［5］。

在設定的溫度下，取川芎揮發(fā)油，慢慢滴入攪拌中的β-CD飽和水溶液中，不斷攪拌到設定時間后，放置冰箱中冷藏24 h。經(jīng)洗滌和抽濾，放置干燥箱常壓50℃干燥30 min，得到粉末狀川芎揮發(fā)油包合物。

1.3 川芎揮發(fā)油包合物考察指標揮發(fā)油包合率(y1)作為包合工藝篩選的主要指標，權(quán)重系數(shù)定為0.7;包合物得率(y2)作為一個次要指標，權(quán)重系數(shù)設為0.3;

采用《中國藥典》2010版一部附錄XD揮發(fā)油測定法回收包合物中揮發(fā)油。

1.4 川芎揮發(fā)油的氣相色譜分析GC色譜條件:5%苯基甲基聚硅氧烷毛細管柱(30 mm×0.32 mm×0.25 μm);程序升溫:初始柱溫80℃，保持2 min，以16℃/min升溫速率升至250℃，保持16min;柱前壓210 kPa;FID檢測器，檢測器溫度300℃;不分流;進樣量為1 μL。

分別精密稱取川芎揮發(fā)油、川芎包合物揮發(fā)油0.031 7 g、0.037 9 g，以甲醇為溶劑，分別定容至10 mL量瓶中，其濃度分別為3.17、3.79 mg/mL。分別取川芎揮發(fā)油與川芎包合物揮發(fā)油溶液各1μL，注入GC 6820中，以單位質(zhì)量濃度下川芎揮發(fā)油的主要活性成分藁本內(nèi)酯為指標，分別考察川芎揮發(fā)油包合前后化學成分及含量的變化情況。

GC譜圖中對應化合物包合后的損失率計算公式如下:

GC測定損失率(%)=(包合前峰面積比－包合后峰面積比)/包合前峰面積比×100%(注:其中峰面積比是單位質(zhì)量濃度下?lián)]發(fā)油成分與內(nèi)標物鄰苯二甲酸二乙酯的峰面積比)(4)

1.5 川芎揮發(fā)油包合工藝的正交實驗采用正交試驗優(yōu)選最佳工藝，對影響包合工藝的四個因素(揮發(fā)油與β-CD質(zhì)量比、β-CD與水的質(zhì)量比、包合溫度與包合時間)進行考察，每個因素選3個水平，以y1與y2為指標，采用正交表L9(43)進行川芎揮發(fā)油包合工藝條件的優(yōu)化。

1.6 揮發(fā)油包合物的熱穩(wěn)定性考察精密稱取川芎揮發(fā)油包合物15份(每份相當于投入相應揮發(fā)油0.5 mL)，分別置于40℃、60℃、80℃恒溫干燥箱內(nèi)，于第0、1、3、5、10天取樣，測定取出樣品的揮發(fā)油含量，計算包合物損失率(y3)及包合物中的揮發(fā)油損失率(y4)。

1.7 揮發(fā)油包合物的光穩(wěn)定性考察分別精密稱取川芎揮發(fā)油包合物、川芎揮發(fā)油與β-CD的混合物各5份(每份相當于投入0.5 mL的揮發(fā)油)。每份均照射10d，光照強度為2000-3000LX，分別于0、1、3、5、10 d時取樣，計算包合物損失率(y3)及包合物中的揮發(fā)油損失率(y4)、物理混合物中揮發(fā)油損失率(y5)。

1.8 揮發(fā)油包合物的濕穩(wěn)定性考察分別精密稱川芎揮發(fā)油包合物、川芎揮發(fā)油與β-CD的混合物10份(每份相當于投入0.5 mL的揮發(fā)油)。取上述兩類物質(zhì)各5份置于裝有飽和NaCl溶液(濕度75%)的密閉器皿中，再把該密閉容器置于40℃恒溫箱中，放置10 d，分別于0、1、3、5、10 d取樣;相同條件下進行濕度95%的考察。照中國藥典2010年版(一部)揮發(fā)油的測定方法測定川芎揮發(fā)油的量，計算y3。

2 結(jié)果與討論

2.1 川芎揮發(fā)油包合工藝條件的優(yōu)化結(jié)果與驗證結(jié)果見表1～3。

表1 川芎揮發(fā)油包合的正交實驗因素水平

表2 川芎揮發(fā)油包合的正交實驗結(jié)果

表3 川芎揮發(fā)油包合物綜合評分的方差分析結(jié)果

表3方差分析結(jié)果表明以包合物的綜合評分為考察指標，A因素對川芎揮發(fā)油包合物綜合得分影響最小，B因素影響最大，故將A因素的影響當做誤差值［7］，計算其它因素的相對F值均小于F2，2(0.05)=19.0，故各因素對包合物的綜合得分均無顯著性影響。最佳包合條件為:A2B1C3D1，即揮發(fā)油-β-CD=1∶7;β-CD-水=1∶10;60℃下包合1 h。在該條件平行制備3份川芎揮發(fā)油包合物，結(jié)果見表4。

表4 川芎揮發(fā)油最佳包合條件的驗證試驗結(jié)果

2.2 川芎揮發(fā)油包合物的X射線衍射鑒定與考察取β-CD、川芎揮發(fā)油與β-CD混合物和揮發(fā)油-β-CD包合物分別進行X-射線衍射測試，測試結(jié)果見圖1。

圖1 β-CD、揮發(fā)油β-CD混合物和揮發(fā)油-β-CD包合物X射線衍射圖

圖1的解譜結(jié)果表明，β-CD和川芎揮發(fā)油β-CD混合物二者的X射線衍射圖峰誤差約±0.02°，衍射峰型基本一致，而川芎揮發(fā)油與β-CD形成包合物后，晶型發(fā)生顯著變化，依據(jù)各晶體物質(zhì)在相同的衍射角度處具有不同的晶面間矩，由此判斷包合物并非簡單的物理混合，而是形成了一種新的物相，證明川芎揮發(fā)油包合物已經(jīng)形成。

2.3 川芎揮發(fā)油包合前后的GC分析結(jié)果用2004年A版中藥色譜指紋圖譜相似度評價系統(tǒng)(國家藥典委員會)進行川芎藥材揮發(fā)油包合前后的GC圖譜相似度分析，川芎揮發(fā)油包合前后的GC色譜圖的相似度為0.963，說明川芎揮發(fā)油在包合前后其色譜指紋圖譜的整體相似度較高;表5表明包合物中川芎揮發(fā)油的藁本內(nèi)酯含量比包合前降低了50.16%。包合后的揮發(fā)油在9.204 min處物質(zhì)的含量比包合前增加22%，謝娟［8］研究表明，川芎揮發(fā)油中在與藁本內(nèi)酯保留時間接近的位置，有一種與藁本內(nèi)酯分子量僅差2的藁本內(nèi)酯異構(gòu)化產(chǎn)物，因此9.204 min處的物質(zhì)有可能是在包合及測試提取川芎揮發(fā)油過程中藁本內(nèi)酯異構(gòu)化產(chǎn)物，故包合后會增加。見圖2。

2.4 川芎揮發(fā)油包合物熱穩(wěn)定性考察結(jié)果由圖3可知，同一溫度下，隨著放置天數(shù)的增加，川芎揮發(fā)油包合物及其中的揮發(fā)油損失率逐漸增加，80℃下川芎揮發(fā)油損失率最明顯，從最初的24.71%增加到57.65%，但川芎揮發(fā)油包合物損失率變化很小，在26.5%～28.34%范圍內(nèi)波動;相同天數(shù)內(nèi)，川芎揮發(fā)油包合物中揮發(fā)油損失率隨溫度的升高而增加，儲存10 d時，當溫度從25℃升高到80℃時，川芎揮發(fā)油損失率從29.41%增加到57.65%。

圖2 包合前后川芎揮發(fā)油的GC譜圖

表5 川芎揮發(fā)油包合前后GC測試結(jié)果

圖3 川芎揮發(fā)油包合物中揮發(fā)油損失率與加熱時間的關(guān)系

2.5 川芎揮發(fā)油包合物的光穩(wěn)定性考察結(jié)果從圖4可看出:川芎揮發(fā)油包合物和物理混合物中的揮發(fā)油損失率均隨光照時間天數(shù)增加而逐漸增加，但初期差異較大，可見物理混合物的光穩(wěn)定性比川芎揮發(fā)油包合物要差。但是隨天數(shù)增加川芎揮發(fā)油包合物的光穩(wěn)定性降低。光照時間對川芎揮發(fā)油包合物的損失率影響不大，其隨時間變化的幅度為2.78%;其中物理混合物出現(xiàn)了負損失，可能是物理混合物吸收了空氣中的水分使質(zhì)量增加。

圖4 揮發(fā)油包合物、物理混合物中揮發(fā)油損失率與光照時間的關(guān)系

2.6 川芎揮發(fā)油包合物的濕穩(wěn)定性考察結(jié)果由圖5可知，川芎揮發(fā)油包合物中的揮發(fā)油損失率在95%的濕度條件下比在75%濕度下低，其損失率最高為40%;無論是75%還是95%的濕度條件下?lián)]發(fā)油包合物的濕穩(wěn)定性比其物理混合物好。3 d以后揮發(fā)油損失率增長較大。

圖5 川芎揮發(fā)油包合物及其物理混合物中揮發(fā)油的損失率在不同濕度下隨時間的變化

3 結(jié)論

本實驗優(yōu)化的川芎揮發(fā)油包合工藝條件穩(wěn)定、具有理想的包合效果。川芎揮發(fā)油經(jīng)β-CD飽和水溶液包合后，形成了新的物相。

川芎揮發(fā)油在包合前后其主要化學成分沒有改變，但含量有不同的波動;包合后揮發(fā)油中藁本內(nèi)酯損失率達50%左右，這與藁本內(nèi)酯的熱不穩(wěn)定特性有很大關(guān)系。因此在包合過程中應盡量采取低溫并減少包合時間，以減少該過程中藁本內(nèi)酯及揮發(fā)油總量的損失。此外，按照中國藥典(2010一部)規(guī)定的揮發(fā)油測定法，川芎揮發(fā)油包合物中要在100℃下受熱5～6 h以提取其中的揮發(fā)油，這也會造成大量藁本內(nèi)酯的損失，故包合物中川芎揮發(fā)油中藁本內(nèi)酯的實際含量不一定損失了50%。

川芎揮發(fā)油與β-CD的物理混合物的熱、光、濕穩(wěn)定性均低于川芎揮發(fā)油的β-CD包合物，說明川芎揮發(fā)油用β-環(huán)糊精包合后各種穩(wěn)定性得到較大的改善;相對而言，川芎揮發(fā)油β-CD包合物的光和濕穩(wěn)定性比熱穩(wěn)定性好，說明川芎揮發(fā)油包合物對熱比較敏感。因此含川芎揮發(fā)油的中藥制劑在制備過程中，其揮發(fā)油包合物應在室溫、避光、干燥的環(huán)境內(nèi)暫存，盡量在短時間(少于3 d)內(nèi)與提取物進行混合制劑;對于含有揮發(fā)油的中藥制劑也建議在室溫、避光的條件下儲存與運輸，以避免其中揮發(fā)油的損失。

［1］彭紅，付建斌，周玉春，等.川芎藥材極性部分特征性指紋圖譜研究［J］.時珍國醫(yī)國藥，2009，20(9):2113-2114.

［2］崔征，鄭嘯，髙珍，等.β-環(huán)糊精包合川芎揮發(fā)油的制備工藝研究［J］.中藥材，2008，31(12):1903-1906

［3］韓麗，黃媛莉，袁婷，等.川芎揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合工藝影響因素研究［J］.成都中醫(yī)藥大學學報，2005，28(3):55-56

［4］馮希勇，朱小虎，邢海燕.川芎揮發(fā)油的β-環(huán)糊精包合工藝研究［J］.現(xiàn)代中藥研究與實踐，2008，22(6):65-66

［5］王曉影，楊宇杰，張立國，等.提取-共沸精餾耦合工藝提取川芎揮發(fā)油的研究［J］.中國中藥雜志，2009，34(21):2734-2737

［6］羅建群.提取-精餾耦合技術(shù)及其在五味中藥材揮發(fā)性成分富集中的應用［D］.上海:華東理工大學，2009.

［7］陸元鴻.數(shù)理統(tǒng)計方法［M］.上海:華東理工大學出版社，2005:168-171.

［8］謝娟.頸復康顆粒中揮發(fā)油的質(zhì)量分析和質(zhì)控方法的研究［D］.上海:華東理工大學，2009.