β?环糊精包合川芎和细辛挥发油的正交试验研究

【摘要】  【目的】考察邓铁涛教授冠心止痛巴布剂中川芎和细辛挥发油的β?环糊精包合工艺条件。【方法】以包合物的收率和油转化率的综合评分作为评价指标，选择挥发油与β?环糊精的质量比、包合温度及包合时间等为主要影响因素，进行L?9(3?4)正交试验，优化包合挥发油的工艺条件。【结果】最佳包合工艺条件为挥发油与β?环糊精的质量比为1∶8，包合温度为60?℃，包合时间为1?h。【结论】川芎和细辛挥发油的β?环糊精包合工艺合理可行。?

【关键词】  川芎/生产和制备;　细辛/生产和制备;　正交试验;　β?环糊精?

川芎(?Ligusticum chuanxiong? Hort?)具有活血行气、祛风止痛之功效，被誉为“血中气药”。细辛[?Asarum heterotropoides? Fr?Schmidt Var??mandshuricum? (Maxim?) Kitag?]功于祛风散寒，通窍止痛，温肺化饮??[1]?，两者是中医常用的药对。川芎、细辛都富含挥发油，是邓铁涛教授冠心止痛巴布剂中起活血化瘀、祛风止痛的重要成分。但挥发油成分在膏剂的制备和存放过程，容易挥发而损失。用β?环糊精(β?cyD)包合挥发油，可减少损失，保持药效??[2]?。本试验采用正交试验法，优选β?环糊精包合川芎和细辛挥发油的最佳工艺条件。现报道如下。?

　　1　材料与仪器?

　　1?1　材料　川芎产地四川，细辛产地辽宁，均由广州康美药业股份有限公司供应，并经刘茂贵主任中药师鉴定，分别为伞形科植物川芎(?Ligusticum chuanxiong? Hort?)的干燥根茎和马兜铃科植物北细辛[?Asarum heterotropoides? Fr? Schmidt? Var? ?mandshuricum? (Maxim?)Kitag?]的根及根茎，符合《药典》??[1]? 各药项下的规定;β?环糊精由中国医药集团上海化学试剂公司生产;其他试剂均为分析纯。?

　　1?2　仪器　JB?型定时恒温磁力搅拌器(上海雷磁新泾仪器公司);BS224S型天平[北京赛多利斯(Sartorius)仪器有限公司];zk?82A型真空干燥箱(上海市实验仪器厂);BJ?DSC 热分析系统(美国PE公司);GC?17A气相色谱仪、C?R7A色谱处理机(日本岛津公司)。?

　　2　方法与结果?

　　2?1　川芎、细辛挥发油的制备　精密称取川芎、细辛粉末，按质量比1∶1比例混合，加6倍量水，浸泡1?h，连接挥发油测定器，按《中国药典》??[1]?附录挥发油测定法提取油6?h。挥发油用无水硫酸钠干燥，备用。挥发油为淡黄绿色液体，相对密度为0?995 4。?

　　2?2　正交试验设计　根据预试验及报道??[3-4]?，影响β?环糊精包合挥发油工艺的主要因素有挥发油与β?环糊精质量比、包合温度及包合时间等。本试验以包合物的收率和油转化率的综合评分作为评价指标，进行L?9(3?4)正交试验。因素水平见表1。?

　　2?3　包合物的制备　按表2安排的实验条件，精密称取适量的β?环糊精，置三角烧瓶中，加水，在规定温度下，配制成饱和溶液。精密量取0?90?mL挥发油，用等量无水乙醇稀释，在搅拌下用滴管将挥发油稀释液滴入β?环糊精饱和水溶液中，恒温搅拌至规定时间，取出，冷却，置冰箱中冷藏24?h，抽滤，依次用少量水及无水乙醇洗涤包合物至无挥发油气味，40℃减压干燥，即得。?表1　β?环糊精包合挥发油试验因素水平表?

　　2?4　包合物的收率、油转化率及空白回收率的测定

　　按《中国药典》??[1]?附录挥发油的测定法进行。将所得的干燥包合物精密称量，置于圆底烧瓶中，放数粒沸石，加蒸馏水150?mL，连接挥发油测定器，加热至沸，并保持微沸6?h，停止加热，放置30?min ，读数，得挥发油体积。同时测定挥发油空白回收率：用0?90?mL挥发油，加5?g β?环糊精替代包合物，在相同条件下测定挥发油的体积。包合物的收率、油转化率和空白回收率：

　　?p??收率，包合物?=(m??包合物?/m???β?环糊精?+?m??挥发油?)×100%;p??油转化?=(m??回收油?/m??投入油?×p??空白回收?)×100%;p??空白回收?=V??空白回收油?/V??空白投入油?×100%?。本试验挥发油的空白回收率为83?33%。?

　　综合评分?s??综合?=p??收率，包合物?×0?4(权重) +p?? 油转化?×0?6(权重)。各水平对应的综合评分值之和为K?1、K?2、K?3，极差值为R?，结果见表2。方差分析结果见表3。?

　　2?5　正交试验结果　表2中极差?R?值和表3的方差分析结果表明，影响β?环糊精包合挥发油工艺因素主次为B>A>C，其中包合温度影响最大。这是因β?环糊精在水中的溶解度随着温度的升高而增大。在相同体积的条件下，60?℃时的饱和水溶液比40?℃时能溶解更多的β?环糊精，有利于包和作用的进行。最佳的包合工艺条件为A?2B?3C?2，即挥发油与β?环糊精的质量比为1∶8，包合温度为60?℃，搅拌包合1?h。?

　　2?6　包合工艺稳定性试验　在优化筛选后的包合工艺条件下重复试验3次，测定包合物的收率，考察提取工艺的稳定性。表4表明，3次试验包合物的收率无明显差异，所筛选的工艺条件稳定性好。　表2　L?9(3?4)正交试验方案及结果?

　　2?7　包合物形成的验证　采用示差热分析(DTA)法验证包合物形成与否。制备4份样品：挥发油、β?环糊精、挥发油的β?环糊精包合物、挥发油与β?环糊精混合物，使用BJ?DSC 热分析系统，在室温～350?℃范围及氮气流中，以10?℃/min的升温速度，测定它们的示差热分析曲线。比较包合前后热吸收峰的变化，可以看到4份样品的吸热峰的位置和强度各不相同：挥发油只有1个吸热峰，峰温为188?74?℃;挥发油的β?环糊精包合物有1个吸热峰，峰温315?63?℃;β?环糊精有2个吸热峰，峰温分别为99?16?℃和307?55?℃，前者为失去吸附水分的吸热峰，后者为脱水吸热峰;挥发油与β?环糊精混合物有2个吸热峰，失去吸附水和失去挥发油的吸热峰连在一起，峰温161?69?℃，脱水吸热峰仍在307?55?℃。表明包合物已经形成，结果见图1。?　表3　方差分析表?表4　包合工艺稳定性试验

　　2?8　包合物中挥发油的验证　采用气相色谱仪检查β?环糊精包合挥发油后，挥发油成分有无变化，色谱条件为SE?54石英毛细管色谱柱(30?m×0?32?mm)，柱温50?℃～200?℃，升温速度4?℃/min，载气为氦气，柱前压49?0?kPa，流速50?mL/min，分流比20∶1，检测器FID，进样口温度230?℃。分别取未包合的挥发油和按照2?4项下方法从包合物中回收的挥发油各1?μL，测定它们的气相色谱图。图2结果显示，包合前后挥发油成分的气相色谱基本相同，包合过程挥发油成分无明显改变。?

　　2?9　包合物稳定性试验　取在室温下存放的同一批β?环糊精包合挥发油产物，采用2?4项下方法，分别在0、1、2、3个月从包合物中回收挥发油，按照公式：?p??回收?=(m??实际回收油?/m??计算油量?×p???空白回收?)×100%计算挥发油的回收率。考察β?环糊精包合挥发油产物的稳定性。表5结果显示，在室温下存放的β?环糊精包合挥发油产物的稳定性良好，?s??R为0?90%。　表5　β?环糊精包合挥发油产物稳定性检查?

　　3　讨论?

　　β?环糊精包合挥发油工艺水平的高低可以用挥发油的转化率、包合物的收率和包合物含油率等指标单独或者用它们的综合评分来评价。本文采用包合物的收率和挥发油的转化率两个主要指标的综合评分为评价指标。在中常将油转化率称作包合率或挥发油的包合率??[3，5-6]?、包封率??[7]?、包结率??[4，8]?等，这几个提法不能确切反映包合率的概念。包合率是反映β?环糊精和挥发油两者之间的关系，应该表达为：?p??包合?=(m??回收油?/m???β?环糊精?×?p???空白回收?)×100%。实际上，包合率对于评价包合工艺水平意义不大。因为在其他条件相同的情况下，β?环糊精与挥发油质量比越大，挥发油被包合的机率越多，包合效果越好，可是出来的包合率却反而越低。还有文献将油转化率称为挥发油利用率??[9]?，挥发油转移率??[10]?，包合物中挥发油的回收率??[11]?等，虽然与挥发油的转化率意义接近，但由于β?环糊精包合挥发油的过程及包合产物比较复杂，所以，用挥发油的转化率来描述比较合适。?

　　此外，包合物含油率，即?p??含油?=(m??回收油?/m??包合物?×p??空白回收??)×100%，也常作为评价指标。由于β?环糊精用量大于挥发油，得到的包合物含油率数值远比油转化率小，故常作为次要指标，在综合评分中权重较小。油转化率的权重最大，其次为包合物的收率。本试验在综合评价指标中油转化率的权重为0?60，包合物的收率为0?40。?

　　β?环糊精在水中的溶解度随温度升高而增大，用饱和水溶液法制备包合物时，加水量要根据实验温度下β?环糊精的溶解度计算而得，以保证使用β?环糊精的饱和水溶液进行包合，反应后宜低温放置，以减少母液中溶解的包合物，提高包合物的收率。大量制备时应注意回收未被包合的挥发油。?

　　本文采用饱和水溶液法制备挥发油的β?环糊精包合物，操作简便，设备要求不高，便于生产。采用β?环糊精包合技术，能减少挥发油的逸散，使液体挥发油粉末化，并增加药物的溶解度和溶出度，提高挥发油的稳定性，便于制成各种剂型。对于透皮给药系统，挥发油经β?环糊精包合后入药具有缓释效应??[12]?。?

　　(致谢：示差热分析曲线由中山大学测试中心示差热分析室测试;气相色谱由院广州分院测试中心色谱室测试，特表谢忱!)??

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