白术挥发油的提取

1、武汉生物工程学院本科论文（设计）白术挥发油的提取、包合及质量检查摘要目的：研究-环糊精超声法包合白术挥发油物制备工艺。方法：以-环糊精与白术挥发油的比例、包合温度、包合时间为变量，以挥发油的包合率及包合物收得率作为判断指标，采用正交设计优化包合工艺的条件，并采用薄层色谱鉴定方法对该包合物进行鉴定。结果：包合的最佳条件为挥发油与-环糊精投料比为8:1，超声温度为40，超声时间为40min。结论：采用-环糊精超声法包合白术挥发油包合物工艺可行，包合效果良好、制成品质量保证，工艺简单、设备要求不高，适用于工业化生产。关键词白术；-环糊精；挥发油；正交实验；超声法The volatile oil of

2、 atractylodes extraction, inclusion and quality inspectionAbstractObjective: study the -Cyclodextrin inclusion compound of volatile oil of rhizoma atractylodis macrocephalae ultrasonic method of preparation. Methods: -Cyclodextrin inclusion temperature and proportion of volatile oil of rhizoma

3、atractylodis macrocephalae, packing time as a variable, inclusion rate and the inclusion of essential oil yield as the outcome by using orthogonal design optimization process conditions, and by means of thin-layer chromategraphic identification of the inc

4、lusion complexes were identified. Inclusion of results of best conditions as follows: volatile oil and ratio 8:1 -cyclodextrins, ultrasonic trasonic temperature 40, time to 40min.Conclusion: Ultrasound method using -cyclodextrin inclusion compound of volatile oil of rhizome atrac

5、tylodis macrocephalae clathrate is feasible, good packing effect, quality assurance of manufactured goods, simple technology, equipment demand is not high, suitable for industrial production. KeywordsAtractylodes; beta cyclodextrin; naphtha; orthogonal experiment; Ultrasonic method91 前言白术的拉丁学名Atract

6、ylodes macrocephala。别名桴蓟、冬白术、杨桴、吴术、片术等。白术属于菊科、苍术属多年生的草本植物。主要分布于浙江、安徽、四川、云南、贵州等山区湿地，喜凉爽气候。其质量以浙江白术为最佳1。一般药用部分是根部和茎部，具有多项药用功能。白术味苦、甘，性温2。入脾、胃经。中国古代的医书中记载白术主治：小便不利、虚胀、自汗、脾胃气弱、不思饮食、头晕、倦怠少气、泄泻、痰饮、水肿、黄疸、湿痹、胎气不安。白术的根茎有不规则的瘤状突起，像一个拳头的大小。根部表面灰黄色或灰棕色，有浅而细的纵向皱纹。瘤状突起下部两侧膨大好像如意头。俗称“云头”。向上则渐细，或留有一段地上茎，俗称“白术腿”。在瘤状

7、突起的顶端有残留茎基和根芽。白术的质地非常坚硬，不容易折断，断面不平坦，黄白色至淡棕色，有棕色油点状油室散在，用手摸表面会感到黏黏的。烘干白术切片表面呈现角质样，颜色较未烘干时更深，中央有时生产裂隙。有一股清香味，味道甜但带一点苦，放在嘴里嚼的话，会有一点粘。以体积大、有云头、根部表面呈灰黄色、用手去捏感觉非常硬、切片表面是贡白色、药材没有空心且香气很浓，有这些特点的被称为佳品。 白术的化学成分性质非常不稳定，还很容易转化为其他物质成分，而且转化产物的种类比较多。再者不同地区栽植的白术，由于水质、土壤、气候环境还有采摘季节等影响，白术的化学成分存在很大的差异。有研究表明，提取方法不同，各成分含

8、量略有不同3-4，不同的炮制方法也会影响白术挥发油的含量5-8。挥发油为白术的最主要成分，含量占1.4%9。苍术酮在挥发油中占31%-61%10。挥发油的成分也很复杂，主要包括苍术内酯、苍术酮、蒲公英萜醇乙酸酯、棕榈酸、-谷甾醇、亦含苍术醚、杜松脑、白术内酯、脱水苍术内酯。还含有维生素A类物质以及门冬氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、脯氨酸、异亮氨酸、丝氨酸等14种氨基酸。同时含Mn、Cu、Fe、Ca、Mg、K等微量元素11。但白术的主要的有效成分是挥发油。在上个世纪八十年代，国内和国外的学者对中国传统中药白术的开始研究并发表文献报道，对白术的药理和有效成分进行了深入，特别在其主要有效成分白术挥发油和白

9、术多糖的研究上更是投入很多时间和精力。多年来研究者们或是发现白术新的用途并运用到临床上；或是在中国传统的药方的基础上加以改进与其他药物联合应用，在临床上取得很好的效果。挥发油中的主要成分苍术酮易氧化变质，而-环糊精包合作用可改变被包合客体分子的理化性质，使得它们能够在一些特殊领域得以应用，特别是当它们面对光、热、氧及碱等不稳定因素的时，这种包合作用往往能弥补客体物质的不足，提高其稳定性。因而选择-环糊精，利用其空腔结构对白术挥发油进行包合的方法来储存挥发油。2 材料与方法2.1 实验材料与仪器2.1.1 实验材料白术（林有堂中药材），-环糊精(天津市博迪化工有限公司)，无水乙醇（武汉三九美好药

10、业有限公司），沸石（上海山浦化工有限公司），石油醚（国药集团化学试剂有限公司），化学分析滤纸（国药集团化学试剂有限公司），蒸馏水。2.1.2 实验仪器FW177型中草药粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司），SH2-D()循环水式真空泵（北京赛多利斯仪器系统有限公司），恒温水浴锅（上海光地仪器设备有限公司），电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司），101-2AB电热鼓风干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司），KQ-100B型超声波清洗仪（上海光地仪器设备有限公司）等。2.2 药物处理将白术药材放入电热鼓风干燥箱烘干，破碎成小块后，用粉碎机将其粉碎至能通过二号至三号筛的颗粒，均匀混合得白术粗粉，备用。

11、取-环糊精于60在电热鼓风干燥箱中恒温干燥2小时，备用。2.3 挥发油的提取工艺水蒸气蒸馏法为挥发油的常规提取方法18。本实验用水蒸气蒸馏法从白术干燥品中提取白术挥发油。取白术粗粉100 g，于1000mL的圆底烧瓶中，加8倍量的水，浸泡3小时以药材被浸透心为准。根据“从左到右，从下到上”的原则，连接挥发油测定实验装置。加热（温度不能太高，温度过高会加速苍术的变质）回流至白术挥发油量不再增加时停止加热，将其放置1小时，分区油层。再收集白术挥发油，用无水Na2SO4脱水干燥，备用。白术挥发油密度比水小，测定器中挥发油层在水层上面，两者互不相溶。白术挥发油呈金黄色透明状，黏稠，有香气，100g的白

12、术平均能提出0.7mL的挥发油。2.4 正交试验优选包合工艺本实验用超声法制备白术挥发油的环糊精包合物。取-环糊精，加入蒸馏水，超声使混合均匀制成-CD的饱和水溶液。用无水乙醇把白术挥发油稀释成50的溶液，一边超声混合一边慢慢滴加。超声包合好后取出，冷藏24小时，抽滤。用石油醚（3060）每次10mL把包合物冲洗干净，看不到油渍。40真空干燥5小时，得干包合物。选投料比(A)、时间(B)、温度(C)三个因素，给每个因素设定三个水平，不计各因素间的交互影响。 表1 因素-水平表水平因素A(mg·mL-1)B(min)C()水平1 6:12040水平2 8:1 4050水平3 10:16

13、060以挥发油收得率和包合率为指标。利用L9(34)正交表设计正交实验，计算挥发油的收得率。通过试验数据直观分析和方差分析优选最佳方案。取干燥包合物精密称重，按照中国药典2010年版规定的方法测定其中挥发油含量。挥发油包合率(%) =包合物中挥发油量/ (投油量×挥发油空白回收率)×100% 式(2-1)包合物收得率(%) =包合物的重量/ (白术挥发油量+环糊精投入量)×100% 式(2-2)包合效果的好坏主要是看包合率的大小，包合率越大，则效果越好。在控制投入量，收得率越高，则体现出包合率的好坏。故综合评分中，包合率的权重系数为0.8，收得率的权重系数为0.2

14、19-20。综合评分= 0.8×(包合率/包合率max) + 0.2×(包合物收得率/包合物收得率max) 式(2-3)用移液管取白术挥发油1mL、蒸馏水150 mL，置于500mL的圆底烧瓶中，用水蒸气蒸馏法提取，加热回流至白术挥发油量不再增加时停止加热，用挥发油测定器测定挥发油量，计算挥发油空白回收率。空白回收率（%）=收集挥发油量/加入挥发油量×100% 式(2-4)在实验中，实际收集到的挥发油量为0.72mL。因此，挥发油空白回收率(%)为72%。2.5 质量检查对白术包合物进行外观检查，并采用薄层色谱法对白术中提取的挥发油、包合物中提取的挥发油及白术包合

15、物、环糊精进行鉴别和分析。3 结果与分析3.1 实验结果将选取的投料比(A)、超声时间(B)、超声温度(C)因素按照设计的三种水平进行正交优化。用结果确定环糊精包合白术挥发油的最佳工艺条件。见表2和表3。表2 包合工艺正交试验结果 水平因素评价指标综合评分ABCD（空白）包合物收得率()包合率()1111152.3062.3360.322122258.8565.0063.773133359.2763.3362.524213261.3262.6762.405221357.0169.3366.876232162.3565.3364.737312354.1970.3667.138323166.476

16、9.6769.039331263.0472.3370.4762.20363.28364.69365.88764.66766.55765.54765.21068.87765.90765.50764.650R6.6743.2740.851.237由表2可看出各列水平情况：第1列A因素K3>K2>K1；第2列B因素K2>K3>K1；第3列C因素K2>K3>K1。三种因素对挥发油的包合率的影响顺序为A>B>C。故由实验得到的工艺条件为环糊精和白术挥发油质量投料比为10:1、包合时间为40min、包合温度50。表3 包合工艺方差分析方差来源偏差平方和自由度

17、方差比值F临界值显著性A68.325229.69419.00<0.05B18.01927.83119.00>0.05C1.39120.60519.00>0.05误差2.302F0.05(2,2)=19.00根据表3中的试验结果进行直观分析，三种因素对挥发油得率的影响顺序为A>B>C，相对其他因素而言，由结果可知A因素对挥发油的得率具有显著影响，B、C因素对结果无显著性差异。3.2 质量检查3.2.1 外观检查白术挥发油被包合后，包合物颗粒均匀，色泽洁白细腻，无不良气味。包合物外观等符合要求。3.2.2 薄层色谱验证分别取包合前的白术挥发油和从包合物中提取出的挥发油

18、及包合物和-环糊精置于烧杯中，均加入适量的95%乙醇进行溶解，再分别吸取上述样品点于同一块硅胶薄层板上。用石油醚（30-60）:乙酸乙酯(9:1)作为展开剂，样品在层析缸中展开、展开到一定距离后取出、晾干。以5%芳香草醛溶液的10硫酸液溶液作为显色剂，在薄层板上喷洒，再用吹风机烘干至显色清晰。薄层板上包合前和包合后的挥发油在相同高度显现相同颜色的斑点，而包合物和-环糊精在原点没有被展开。实验得出包合过程不会改变挥发油的化学成分，包合物没有被展开，说明包合效果很好。4 结论与讨论4.1 小结综上分析，由表2可看出各列水平情况：第1列A因素K3>K2>K1；第2列B因素K2>K3

19、>K1；第3列C因素K2>K3>K1。虽由A因素可知环糊精和白术挥发油投料比越大，包合越好，但8:1和10:1两者综合评分相差不大，且工业大规模生产要考虑成本因素。故选择环糊精和白术挥发油质量投料比为8:1。综合评分，可知包合时间为40min时的效果比其他条件下都要好，且考虑到实际生产中的效率和经济等因素，增加包合时间也不是一种好的选择，故选择包合时间为40min。C因素取水平(C2)为优。故由实验得到的最佳工艺条件为环糊精和挥发油投料比为8:1、包合时间为40min、包合温度50。4.2 讨论本实验采用超声法进行包合，是因为研磨法的工艺麻烦，仅限少量进行，且需手工操作，不适

20、用于大规模的工厂生产。同时超声法本身的工艺较饱和水溶液法更简单，更容易实现操作。正交试验中很多因素都有可能对环糊精包合白术挥发油产生影响，如环糊精与白术挥发油的混合比例、环糊精与水的混合比例、包合时间、包合温度，分散力大小、搅拌速率、干燥方法等。本实验选择投料比、包合时间和温度作为影响因素。因此，在实验中控制环糊精与水混合比例的一致，同时将其它因素保持不变。白术挥发油的有效成分苍术酮的化学性质极不稳定，在见光或是氧气的存在下就很容易氧化变质成白术内酯等物质。就算是避光隔离氧气保存一个月，苍术酮的化学成分也会发生变化，苍术酮含量减少。没有选取包合物中苍术酮的利用率作为评价指标，而实验中包合温度和

21、包合时间都对苍术酮的利用率有影响。但通过查阅文献得知本实验所选择的包合温度和包合时间对苍术酮的利用率影响不大。（正文后空一行）参考文献（4号黑体居中）（空一行）1 期刊作者.题名J.刊名，出版年，卷(期)：起止页码 2 专著作者.书名M.版本(第一版不著录).出版社，出版年起止页码 3 论文集作者.题名C.编者.论文集名，出版地：出版者，出版年起止页码 4 学位论文作者.题名D.保存地点.保存单位.年份 5 专利文献题名P.国别.专利文献种类.专利号.出版日期 6 标准编号.标准名称S 7 报纸作者.题名N.报纸名.出版日期(版次) 8 报告作者.题名R.保存地点.年份 9 电子文献作者.题名

22、电子文献及载体类型标识.文献出处，日期致 谢 本论文是在揭晶老师的指导、帮助下完成的。在论文的选题、实验的具体操作流程、实验时间的安排，揭晶老师都给了许多指导意见和帮助。特别是在论文撰写过程中，揭晶老师对于文字符号等细节的严谨的态度，对我产生了深刻的影响。实验的老师，在试剂、仪器提供上也给予了我极大的方便。在论文完成之际，我衷心的感谢揭晶老师给我的帮助和关心。感谢我所遇到过的老师，谢谢你们关心支持和帮助，谢谢您们！文献综述白术挥发油的研究进展摘要：白术其味苦、甘，性温。入脾、胃经。主治：脾虚食少，泄泻便溏，胎动不安。近年来因为-环糊精特殊的圆筒形结构和性能，同时具有生产成本低，无毒且在生产过程

23、粉体爆炸的危险很小，使得它在许多领域有着广泛的应用前景。本文介绍了白术的有效成分，综合叙述了白术挥发油的药理作用和环糊精的研究发展和包合工艺。关键词：白术；挥发油；环糊精；包合工艺1 前言白术的拉丁学名 Atractylodes macrocephala。别名桴蓟、冬白术、杨桴、吴术、片术等。中国古代的医书中记载白术主治：小便不利、虚胀、自汗、脾胃气弱、不思饮食、头晕、倦怠少气、泄泻、痰饮、水肿、黄疸、湿痹、胎气不安。现代医学将白术用在治疗肿瘤、心脑血管、肠胃运动、糖尿病、抗菌抗炎等很多方面1。目前学者对白术的研究集中在提取物上，如白术挥发油和白术多糖，了解它们在临床中的作用，从而提纯该化学成

24、分，开发出针对特定疾病的药物。白术挥发油易氧化变质而失效2-3，苍术酮易氧化成白术内酯等物质4。研究表明白术内脂和苍术酮的药理活性不同5。以往是将挥发油提出来后用乙醇等易挥发的试剂稀释后，制成浸膏中。但是这种剂型对热不稳定，药品极易变质，药品的治疗效果很不到保证，临床用药的安全性受到影响。-CD广泛地应用于中药挥发油制剂的制备中6，-CD包合能增加药物的稳定性、溶解度和提高生物利用度，减少药物副作用，掩盖不良气味等7-8。2 主体白术是桔梗目植物，药用部分为白术的干燥根茎。主要分布于浙江、安徽、四川、云南、贵州等山区湿地。喜欢凉爽气候。白术的根茎有不规则的瘤状突起，像一个拳头的大小。白术的质地

25、非常坚硬，不容易折断，断面不平坦，黄白色至淡棕色，有棕色油点状油室散在，用手摸表面会感到黏黏人。烘干白术切片表面呈现角质样，颜色较未烘干时更深，中央有时生产裂隙。有一股清香味，味道甜但带一点苦，放在嘴里嚼的话，会有一点粘。由于白术的化学成分性质非常不稳定，不仅爱按而且还很容易转化为其他物质成分，而且转化产物种类比较多。再者不同专区栽植的白术。由于水质、土壤、气候环境等影响，白术的化学成分存在很大的差异。还有实验所使用白术药材的年份以及所用提取方法的不同，白术的化学成分还有各部分的含量有会有很大的不同。挥发油为白术的最主要成分，含量占1.4%9。常见的环糊精有三种，分别是由6、7、8个葡萄糖分子

26、构成的-环糊精、-环糊精、-环糊精。环糊精是白色结晶粉末，具有水溶性及非还原性。-CD是三者中毒性最小的，在水中溶解度温度升高而增大，使其结晶的方法最简单，只需降温就好，故最为常用。2.1 白术的药理作用2.1.1 抗肿瘤1963年雷海鹏发现白术挥发油对小鼠肉瘤S-180有边缘活性10。但在这方面的研究中间却有几十年的空白期，非典期间中药发挥了的作用让世界将目光投向了中药方面的研究。近年来一些学者通过实验或临床来探索白术在抗肿瘤方面的新发现。文献报导白术挥发油对消化道肿瘤有明显作用11，抑制癌细胞的生长12。能显著延长艾氏腹水癌(EAC)患者的生命13。王郁金等14发现挥发油可显著降低小鼠血清

27、中MMP-9的含量。邱根全等15实验表明白术挥发油能显著增加癌性恶病质鼠摄食量，延缓肿瘤生长。黄争荣16研究表明，参苓白术散能发挥抗肿瘤及调节机体免疫功能的作用。段淑红等17的用含焦白术的扶正固本汤治疗恶性肿瘤患者，患者长期完全应答率和生存率分别高达59.1%，77.2%。说明扶正固本汤在恶性肿瘤化疗中起到了增效减毒作用，而且价格便宜，作用时间长，是恶性肿瘤辅助治疗的理想药物。2.1.2 降低血糖白术降血糖是通过使体内葡萄糖代谢加快，同时降低肝糖元分解的活性，使血糖减少上升的一种途径。科研人员在对中国传统桂枝加术附子汤药方新的作用降血糖进行了研究。实验发现-桉叶油醇能阻断神经肌肉接头，产生对糖

28、尿病的治疗作用18。桂枝加术附子汤还有利尿的作用，葡萄糖分子很小能通过加大尿量的排出，使血液中的糖分随着尿液一起排出体外，从而达到降低血糖的作用。同时有研究发现对于患有四氧嘧啶糖尿病的大鼠，白术糖复合物AMP-B能显著降低其体内的血糖水平。减少糖尿病大鼠的耗食量19。研究发现白术甲醇提取物通过抑制老鼠肠道内-葡萄糖苷酶的活性20。使碳水化合物在肠道内的吸收速度减慢，葡萄糖分子进入到体内血液的时间变长，从而防止吃完食物后血糖急速升高所带来的高血糖危险。2.1.3 利尿中国古代的医书中记载白术主治：脾胃气弱、不思饮食、倦怠少气、虚胀、泄泻、痰饮、水肿、黄疸、湿痹、小便不利、头晕、自汗、胎气不安。实

29、验研究证实白术的利尿作用是非常明显的和长时间有效的。白术能通过促进电解质排出，尤其是Na离子的排出，改变体内细胞的渗透压，达到利尿的作用。但这样并不影响垂体后叶激素的利尿作用21。白术具有补脾益肾，补气摄血的作用。中医讲，脾主运化水谷之精微、气由血生、气旺摄血、气能带着血液运行全身，而血液中又包含着水份；而西医从解剖学的角度证明肾脏是尿液行成的器官。所以中成药加味参苓白术散可运化水湿，利尿消肿，在治疗慢性肾小球肾炎方面，治疗效果优于比用西药好。2.1.4 对神经系统的作用周德文18在报道中指出白术具有镇痛作用。因其中的-桉叶油醇能降低骨骼肌中乙酰胆碱受体敏感性。并对琥珀酰胆碱引起的烟碱受体有相

30、乘的作用。对平滑肌以抗胆碱作用为主，兼有Ca2+拮抗作用。2.2 环糊精包合工艺的研究2.2.1 环糊精的结构-环糊精因为是由7个葡萄糖分子组成的圆筒状分子结构。环糊精因葡萄糖分了的伯羟基和仲羟基在外部，具有很强的亲水性。故环糊精为水溶性的非还原性白色结晶粉末。对碱、热和机械作用都相当稳定，但对酸不太稳定，易发生酸解。常见的环糊精有三种，分别是由6、7、8个葡萄糖分子构成的-环糊精、-环糊精、-环糊精。环糊精内腔由C3和C5上的氢原子与C4上的氧原子组成，电子云密度很高具有强烈的疏水性，通常以范德华力、疏水作用和氢键等作用力，去和一些极性、大小、形状及性质相匹配的客体分子或某些客体分子的疏水性

31、基团形成稳定的超分子非共价包合物。因为-CD是三者中毒性最小的，在水中溶解度温度升高而增大，使其结晶的方法最简单，只需降温就好，故最为常用。2.2.2 环糊精的作用-环糊精的包合作用能弥补药物分子的不足药物的稳定性得到增加，保证了药物的治疗效果和使保质期延长；液体药物粉末化，便于加工成其他剂型，提高了在制剂过程中及在投药部位的稳定性；药物被包合不良气味被掩盖，如大蒜油包合物可掩盖大蒜的嗅味；环糊精在溶液中形成包合物的过程是一个动态平衡的过程，同样药物在解离时同样是一个动态平衡过程，所以可调节释药速度，提高药物生物利用度。2.2.3 环糊精包合物常用制备和检测方法2.2.3.1 饱和水溶液法饱和

32、水溶液法，又叫重结晶或共沉淀法。它先将-CD和水一起配成水饱和溶液，然后加入药物分子边加入边搅拌，混合30min以上。因为-CD的溶解度性质是温度高溶解性好，温度低溶解性不好，所以只要降低温度，药物与-CD形成包合物就会析出。将析出的包合物过滤，根据药物的性质，如果用了乙醇、丙酮等溶剂则应适当的溶剂洗净，再进行减压干燥，则得到稳定的包合物。2.2.3.2 超声法将客分子药物加人-CD的饱和水溶液中，选择合适的强度和包合的时间。然后将析出的沉淀放入冰箱冷藏，使其结晶，过滤后干燥得包合物。该方法最大的特点是简单易行。2.2.3.3 研磨法将客分子化合物(难溶性者先溶于少量有机溶剂中)和-CD置于研

33、钵中，边缓缓加入蒸馏水边研磨，研磨一定时间后成糊状物，加入足够多的水，低温冷藏，使其结晶，过滤后干燥即得。有用有机溶剂进行溶解的，选用适宜的有机溶剂洗净，再干燥即得。这个方法是手工操作，只能少量进行，不适合大规模的工厂生产。2.2.3.4 冷冻干燥法冷冻干燥法是在高度真空的环境下，将物料的水分冷冻成冰，然后直接从固体冰升华为水蒸汽。这个方法低温操作特别适合在高温干燥过程中易分解和变色的药品。同时该方法的水分直接从冰升华为水蒸汽，包合物中间就会有些空洞，得到的包合物特别蓬松；同时方便水分子进入，易溶于水。这个方法得到的包合物可制成注射剂。2.2.3.5 喷雾干燥法喷雾干燥法是将环糊精制成饱和水溶液，加入客分子药物（难溶性药物可加入少量适当溶剂如乙醇、丙醇溶解）混合30min以上，使客分子药物被包合，于干燥室中将稀料经雾化后，在与热空气的接触中，水分迅速汽化，即得到干燥