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温经活血汤作为海军第九七一医院的院内处方,由川芎、红花、独活、羌活、秦艽、甘草等十四味中药材组成,可用于因“瘀、湿、寒”引起的各部位疼痛,如风湿性关节炎等,具有“温经散寒、活血消肿、祛风胜湿、通痹止痛”的功效。温经活血巴布剂是在温经活血汤基础上改良的新型制剂,该剂型在保持其原有药效作用的基础上,改善了汤剂在储存过程中易腐败的特点[1]。处方中川芎、红花、独活、羌活含有的挥发性成分是温经活血巴布剂发挥其药效作用的重要组成部分,其中独活、羌活的重要药效成分蛇床子素、异欧前胡素因其不溶于水的物理特性,故在全方水提时难以提出[2-5]。为更好地提取药材中的药效成分,本实验拟采用超临界CO2萃取技术[6-8],在单因素试验的基础上,正交设计优选川芎、红花、独活、羌活的挥发油提取工艺。
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按处方比例称取一定量的川芎、红花、羌活、独活药材,放入萃取釜中按设置好的温度和压力加热加压提取至结束后,从解析釜Ⅰ出料口接收黄色膏状提取物,计算所得萃取得率(萃取得率=所得提取物的质量/药材质量×100%)。
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精密称定蛇床子素、异欧前胡素适量分别置于25 ml容量瓶中,加甲醇定容后配制成210.40 μg/ml的蛇床子素、163.20 μg/ml的异欧前胡素对照品母液。精密量取蛇床子素对照品母液5 ml、异欧前胡素对照品母液3 ml于10 ml容量瓶中,用甲醇定容,摇匀,过0.45 μm微孔滤膜,取续滤液,得混合对照品溶液。
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精密称定超临界提取挥发油150 mg于25 ml容量瓶中,加甲醇超声处理后定容,摇匀,过0.45 μm微孔滤膜,取续滤液,得供试品溶液。
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按处方比例称取缺羌活、独活的药材,按“2.1”项下工艺操作,同“2.2.2”项下进行样品处理,得阴性供试品溶液。
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色谱柱:ZORBAX SB-C18(4.6 mm×250 mm,5 μm),进样量:10 μl,流速:1.0 ml/min,柱温:20 ℃,检测波长:321 nm。流动相与洗脱条件:A相为乙腈,B相为水。梯度洗脱为:0~8 min,30%→62%A;8~22 min,62%A。
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分别精密吸取混合对照品溶液,挥发油供试品溶液,缺羌活、独活的阴性供试品溶液按“2.2.4”项下条件进样测定,记录色谱图。测得成分蛇床子素、异欧前胡素色谱峰达到了较为理想的分离效果,分离度均>1.5,理论板数均≥5 000,且阴性供试品对测定无干扰,混合对照品、供试品及阴性供试品色谱图见图1。
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取混合对照品溶液,分别吸取2、5、10、20、30、40 μl注入液相色谱仪,记录峰面积。以对照品溶液的进样量为横坐标(X),峰面积为纵坐标(Y),绘制标准曲线。得蛇床子素回归方程为Y=28.273X−1.521,r=1.000(n=6);异欧前胡素回归方程为Y=21.251X+21.496, r=1.000(n=6)。结果表明,蛇床子素在21.04~420.80 μg范围内线性良好,异欧前胡素在12.24~195.84 μg范围内线性良好。
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精密量取对照品溶液,按“2.2.4”项下色谱条件重复进样6次,记录各成分色谱峰面积。结果表明蛇床子素、异欧前胡素的峰面积RSD分别为0.98%和0.64%,结果表明仪器精密度良好。
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取同一供试品溶液,分别于制备后0、2、4、8、12、24 h按“2.2.4”项下色谱条件进样测定,记录各成分峰面积,蛇床子素和异欧前胡素的RSD分别为1.50%和1.36%,结果表明所提挥发油在室温条件下24 h内稳定。
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同样的条件下制备供试品溶液6份,按“2.2.4”项下色谱条件进样测定,记录峰面积,并计算含量,结果蛇床子素和异欧前胡素的平均含量分别为17.34 mg/g和8.09 mg/g,RSD分别为1.85%和1.57%,结果表明该方法重复性良好。
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取已知含量的挥发油供试品6份,分别精密称定50 mg于10 ml容量瓶中,按药材成分含有量1∶1的比例,分别精密加入蛇床子素、异欧前胡素对照品按“2.2.2”项下制备供试品溶液,按“2.2.4”项下色谱条件进行含量测定,测定两种成分的平均加样回收率为100.01%和99.65%,RSD分别为1.10%和1.13%,表明该方法稳定可行。
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取各操作下的供试品溶液,按“2.2.4”项下色谱条件分别进样,记录峰面积,按外标一点法进行所测指标的含量测定,测定结果如表1所示。
表 1 正交试验设计及结果
试验号 因素 萃取得率
(%)蛇床子素含量
(mg/g)异欧前胡素含量
(mg/g)综合评分*
(Y)A B C D 1 1 1 1 1 2.55 20.34 10.50 69.95 2 1 2 2 2 2.98 22.19 10.90 76.79 3 1 3 3 3 4.43 20.85 9.39 85.70 4 2 1 2 3 3.55 23.86 11.45 85.05 5 2 2 3 1 3.75 25.99 11.77 89.94 6 2 3 1 2 3.80 27.38 12.78 94.28 7 3 1 3 2 3.00 23.77 11.00 78.95 8 3 2 1 3 3.38 24.81 11.17 83.90 9 3 3 2 1 3.75 27.40 10.78 89.15 K1 232.44 233.95 248.13 249.04 K2 269.27 250.63 250.99 250.02 K3 252 269.13 254.59 254.65 R 36.83 35.18 6.46 5.61 注:*综合评分(Y)计算公式见“2.3”项;因素A:萃取温度;因素B:萃取压力;因素C:萃取时间;因素D:空白 -
影响超临界提取挥发油的主要因素有萃取温度、分离斧Ⅰ温度、萃取压力和萃取时间等,按照“2.1”项下实验方法,以萃取得率、蛇床子素含量和异欧前胡素含量的综合评分为考察指标综合评价[6-7],各指标权重系数分别为:0.40、0.30、0.30,综合评分公式:Y(得分)=(本组萃取得率/最高组萃取得率×0.40+本组蛇床子素含量/最高组蛇床子素含量×0.30+本组异欧前胡素含量/最高组异欧前胡素含量×0.30)×100,考察萃取温度(40、45、50、55、60 ℃)、分离斧Ⅰ温度(40、45、50、55、60 ℃)、萃取压力(20、25、30、35、40 MPa)、萃取时间(1、2、3、4、5 h)对所提挥发油的影响。采用控制变量的方法,当改变其中一个因素时,其余因素为萃取温度40 ℃、分离斧Ⅰ温度40 ℃、萃取压力20 MPa、萃取时间1.0 h,确定各因素的大致范围,实验结果如图2所示。
由图2可得,在萃取温度,分离斧Ⅰ温度、萃取压力、萃取时间4个影响因素中,萃取温度、萃取压力、萃取时间3个因素对挥发油综合评分影响较大,而分离斧Ⅰ温度影响较小,故确定后续操作在分离斧Ⅰ温度为50 ℃的基础上,萃取温度选取50、55、60 ℃ 3个水平,萃取压力选20、25、30 MPa 3个水平,萃取时间选取2、3、4 h 3个水平进行正交试验。
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对单因素试验结果进行分析,确定以萃取温度、萃取压力、萃取时间为考察因素,采用 L9(34)正交试验法,优选最佳提取工艺条件。具体因素水平表见表2。试验设计及结果见表1,方差分析结果见表3,统计分析使用SPSS 22.0软件。
表 2 正交因素试验水平表
水平 因素 A.萃取温度(T/ ℃) B.萃取压力(P/MPa) C.萃取时间(t/h) 1 50 20 2.0 2 55 25 3.0 3 60 30 4.0 表 3 方差分析结果
方差来源 方差平方和 自由度 均方 F P A 226.366 2 113.183 37.819 <0.05 B 206.456 2 103.228 34.493 <0.05 C 6.986 2 3.496 1.167 >0.05 D(误差) 5.985 2 2.993 F0.05(2,2)=19.0 由极差分析可以得出影响所提药材综合评分的因素大小为A>B>C,即萃取温度>萃取压力>萃取时间,各因素水平的强弱顺序为:A2>A3>A1,B3>B2>B1,C3>C2>C1。同时方差分析结果表明因素A萃取温度和因素B萃取压力对于超临界所提挥发油的综合评分有显著性影响, 因素C萃取时间的3个水平相差不大,无显著影响。结合极差分析和方差分析结果,在综合考虑实际操作的前提下,为获得好的提取效果,确定因素A选择水平2,因素B选择水平3,因素C选择水平1,即本试验最佳提取工艺组合为A2B3C1,萃取温度为55 ℃,萃取压力为30 MPa,萃取时间为2 h。
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按比例称取3份同一批号的处方量药材,按照正交试验优选条件进行萃取,测定所得挥发油的萃取得率和每1.00 g萃取物中所含蛇床子素、异欧前胡素的含量,实验结果如表4所示。计算其相应结果得平均萃取得率为3.77%,RSD为1.56%,蛇床子素平均含量为27.41 mg/g,RSD为1.66%,异欧前胡素平均含量为12.69 mg/g,RSD为1.28%,表明正交试验所得萃取工艺条件稳定可行。
表 4 3批中药材萃取得率和主要含量工艺验证试验结果
批号 萃取得率
(%)蛇床子素含量(mg/g) 异欧前胡素含量(mg/g) 20210724 3.70 27.81 12.84 20210801 3.81 27.50 12.73 20210810 3.79 26.91 12.52
Extraction Technology of Volatile Oil from Wenjing Huoxue Cataplasm
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摘要:
目的 优选温经活血巴布剂中挥发油的超临界CO2萃取工艺条件。 方法 在单因素考察萃取温度、分离斧I温度、萃取压力、萃取时间对萃取得率、蛇床子素含量和异欧前胡素综合评分的基础上,正交设计优选萃取温度、萃取压力、萃取时间对所提挥发油综合评分的影响。 结果 单因素实验中,对所提挥发油综合评分影响较大的因素为萃取温度,萃取压力和萃取时间,正交实验结果表明萃取温度、萃取压力对挥发油综合评分有显著影响,优选的最佳工艺为:萃取温度为55 ℃,萃取压力为30 MPa,萃取时间为2.0 h。 结论 本实验优选的萃取工艺稳定可行,可用于该挥发油的提取制备。 Abstract:Objective To optimize the supercritical CO2 extraction conditions of volatile oil from Wenjing Huoxue cataplasm. Methods On the basis of single factor investigation on the comprehensive score of extraction yield , osthole content and isoimperatorin, the effects of extraction temperature, pressure and time on the comprehensive score of extracted volatile oil were optimized by orthogonal design. Results In the single factor experiment, the factors that had a great influence on the comprehensive score of the extracted volatile oil were extraction temperature, extraction pressure and extraction time. The orthogonal experiment results showed that the extraction temperature and extraction pressure had a significant influence on the comprehensive score of volatile oil. The optimized extraction process was as follows: extraction temperature at 55 ℃, extraction pressure as 30 MPa, and extraction time as 2 h. Conclusion The extraction process optimized in this experiment is stable and feasible, which could be used for the extraction and preparation of the volatile oil. -
表 1 正交试验设计及结果
试验号 因素 萃取得率
(%)蛇床子素含量
(mg/g)异欧前胡素含量
(mg/g)综合评分*
(Y)A B C D 1 1 1 1 1 2.55 20.34 10.50 69.95 2 1 2 2 2 2.98 22.19 10.90 76.79 3 1 3 3 3 4.43 20.85 9.39 85.70 4 2 1 2 3 3.55 23.86 11.45 85.05 5 2 2 3 1 3.75 25.99 11.77 89.94 6 2 3 1 2 3.80 27.38 12.78 94.28 7 3 1 3 2 3.00 23.77 11.00 78.95 8 3 2 1 3 3.38 24.81 11.17 83.90 9 3 3 2 1 3.75 27.40 10.78 89.15 K1 232.44 233.95 248.13 249.04 K2 269.27 250.63 250.99 250.02 K3 252 269.13 254.59 254.65 R 36.83 35.18 6.46 5.61 注:*综合评分(Y)计算公式见“2.3”项;因素A:萃取温度;因素B:萃取压力;因素C:萃取时间;因素D:空白 表 2 正交因素试验水平表
水平 因素 A.萃取温度(T/ ℃) B.萃取压力(P/MPa) C.萃取时间(t/h) 1 50 20 2.0 2 55 25 3.0 3 60 30 4.0 表 3 方差分析结果
方差来源 方差平方和 自由度 均方 F P A 226.366 2 113.183 37.819 <0.05 B 206.456 2 103.228 34.493 <0.05 C 6.986 2 3.496 1.167 >0.05 D(误差) 5.985 2 2.993 F0.05(2,2)=19.0 表 4 3批中药材萃取得率和主要含量工艺验证试验结果
批号 萃取得率
(%)蛇床子素含量(mg/g) 异欧前胡素含量(mg/g) 20210724 3.70 27.81 12.84 20210801 3.81 27.50 12.73 20210810 3.79 26.91 12.52 -
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