微波提取柴胡挥发油的工艺研究

谭承佳，温荣伟，马家骅，3*，杨兴旺

(1.绵阳师范学院，四川绵阳 621000;2.西南科技大学，四川绵阳 621010;3.四川省柴胡工程技术研究中心 (筹)，四川绵阳 621010;4.四川德培源中药科技开发有限公司，四川绵阳 621000)

柴胡是我国传统中药之一，为伞形科多年生草本植物柴胡Bupleurum Chinese DC.或狭叶柴胡Bupleurum scorzonerifolium Willd.的干燥根。挥发油为其主要有效组分，现代研究［1-3］表明柴胡挥发油具有较好的解表、退热作用，还具有一定的抗炎、抗惊厥作用，被制成相关剂型广泛用于临床，如柴胡注射液、柴胡口服液等。对柴胡挥发油的提取传统采用水蒸气蒸馏法［4-5］，该法操作简单，但耗时长，提取效率低，出油率低，能耗大。近年来兴起的的超临界CO2萃取技术也有应用于柴胡挥发油的报道［6］，该法具有高效，出油率高，环保等特点，但成本较高，急需寻找更加有效的方法。

而微波提取与传统的水蒸气蒸馏、索氏抽提等技术相比，可缩短实验和生产时间、降低能耗、减少溶剂用量以及废物的产生，同时可提高收率和提取物纯度，目前用于挥发油等生物活性成分的提取报道较多［7-9］，但几乎未见用于柴胡挥发油的报道，故本实验尝试将其用于柴胡挥发油的提取，以提高效率，降低能耗。实验中以出油率为指标，采用单因素和正交试验设计来确定微波提取柴胡挥发油的最佳工艺条件，并通过气相色谱定性对比了其与传统水蒸气蒸馏法所得挥发油成分的区别。

1 仪器与试药

1.1 仪器 经改造的Galanz WP700微波炉 (顺德市格兰仕微波炉电器有限公司);Varian 450GC气相色谱仪 (美国瓦里安公司);BP211D型电子天平 (德国赛多利斯);RE-52A型旋转蒸发仪 (上海亚荣生化仪器厂)。

1.2 试药 柴胡药材 (四川德培源中药科技开发有限公司提供)，经西南科技大学马家骅副教授鉴定为伞形科植物柴胡Bupleurum chinense DC.的干燥根;正己烷、无水乙醇均为分析纯。

2 方法与结果

2.1 单因素考察 以出油率为指标，采用单因素试验法考察影响微波提取柴胡挥发油的因素，即取柴胡药材适量，置圆底烧瓶，加入一定体积的正己烷，放入微波炉腔，设定微波火力与时间，回流提取，待提取结束，冷却至室温，抽滤，收集滤液，浓缩至适量，水浴蒸干，得棕黄色浓缩物，即微波提取物。采用水蒸气蒸馏法收集挥发油精油，读取体积，计算挥发油得率。

2.1.1 料液比的考察 保持微波火力为中高火，提取时间为10 min，对料液比为1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶10、1∶12分别进行考察，结果挥发油得率分别为0.105%、0.119%、0.133%、0.139%、0.139%、0.144%、0.144%，表明随着溶剂量的增加，挥发油得率上升，直至增加到为药材的10倍量时达得最大值，得率不会再随着溶剂量的增加而增加。

2.1.2 提取功率的考察 保持料液比为1∶5，提取时间为10 min，对提取功率低火 (119 W)、中低火 (280 W)、中火 (462 W)、中高火 (595 W)、高火 (700 W)分别进行考察，结果挥发油得率分别为0.099%、0.145%、0.125%、0.119%、0.099%。结果表明，微波炉火力为中低火档时挥发油得率最高，低火档时，由于微波强度不够，使细胞的细胞壁和细胞膜破损程度不够，使提取得率降低，随着火力的增加，高温下可能使部分溶剂蒸发，并带走某些有效成分，导致提取物得率降低，从而致挥发油得率降低。

2.1.3 提取时间的考察 保持料液比1∶5，微波火力大小为中高火，对提取时间 5、10、15、20、25、30、35、40 min分别进行考察，结果挥发油得率分别为0.105%、0.119%、 0.125%、 0.159%、 0.155%、 0.159%、0.133%、0.125%。结果表明，随着提取时间的增加，挥发油的得率明显增加，在20～30 min时达到最大值，而后随着时间的增加，得率开始下降。

2.2 正交试验设计 通过单因素考察，选取3个因素水平进行正交试验，以挥发油得率为指标，并对结果进行方差分析，因素水平设计表见表1，结果见表2～3。

表1 微波提取因素水平

表2 微波提取法正交试验结果

表3 方差分析结果

由表2、表3可以看出，微波提取柴胡挥发油的各影响因素中，料液比的影响最大，有显著性差异，其次为提取时间，微波功率影响最小，因此确定微波提取柴胡挥发油的最佳工艺为A2B3C3，即料液比1∶8，微波火力大小为中火档，微波提取时间为30 min。在上述最优工艺条件下，进行 3批验证工艺，结果分别为 0.212%、0.203%、0.220%。

结果表明，在上述最佳提取工艺条件下，柴胡挥发油得率较高，且较稳定，表明该工艺稳定可行。

2.3 微波法与水蒸气蒸馏法的对比

2.3.1 挥发油的制备 取柴胡药材适量，分别按照传统的水蒸气蒸馏法和微波提取法的最佳工艺提取挥发油，比较两者的出油率。

2.3.2 挥发油的气相色谱分析［10-11］取挥发油加适量无水乙醇溶解进行气相色谱检测，测定条件如下:以5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷 (HP-5)为固定相的毛细管柱(柱长30 m，内径为0.32 mm，膜厚度为0.25 μm)，柱温为程序升温，初始温度为50℃，保持5 min，以3℃/min升温至170℃，保持10 min，再以5℃/min升温至230℃，用氢火焰离子化检测器检测，检测器温度250℃;进样口温度250℃，分流进样，分流比为10∶1。载气为氮气，体积流量1.0 mL/min。结果见图1。

图1 微波法 (A)与水蒸气蒸馏法 (B)柴胡挥发油GC色谱图

结果测得水蒸气蒸馏法出油率约为0.07%，微波萃取法出油率约为0.21%，且由图1可知，两者所得挥发油成分接近，主要成分基本一致。

3 讨论

本实验通过单因素考察和正交试验设计，对微波法提取柴胡挥发油的工艺进行了优化，获得了最佳工艺条件，并通过出油率和GC图谱对所得挥发油的得率和组成成分与水蒸气蒸馏法进行了比较，结果表明水蒸气蒸馏法所得挥发油中主要成分与微波提取法所得挥发油中主要成分相同，且后者挥发油得率是前者的2倍多;在提取时间上，微波提取法只需30 min，后续纯化约2 h，相对于水蒸气蒸馏法时间大大缩短。总体而言，微波萃取法提取率高，工艺简单，能耗低，用于柴胡挥发油的提取切实可行，具有明显的优势。后续将在此基础上，拟进一步研究微波法提取柴胡挥发油的中试与工业化参数。

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