[摘要] 目的：通过正交试验，优选荆芥穗挥发油超声波提取工艺。方法：采用L9（33）正交设计，以挥发油提取得率为指标，考察荆芥穗药材浸泡时间、药材粉碎度、超声时间等因素对挥发油提取得率的影响。结果：荆芥穗挥发油最佳提取条件为药材不用浸泡，药材粉碎度为10目，超声时间60 min。结论：优化得到的荆芥穗挥发油提取工艺简单、稳定、可行，分别采用水蒸汽蒸馏法与超声波法进行提取荆芥穗挥发油平行实验，超声波法提取的挥发油平均得率为0.76%，高于传统水蒸汽蒸馏法提取率的0.61%，可为实际生产提供依据。

[关键词] 荆芥穗；挥发油；超声法；提取工艺；正交试验

[中图分类号] R283.6 [文献标识码]A [文章编号]1673-7210（2011）07（b）-107-03

Optimization of ultrasonic extraction technology of volatile oil of Spica schizonepetae Tenuifolia by orthogonal design

HUANG Bei1, MAO Zhangzhi2

1.Department of Preparation, Ruikang Hospital Affiliated to Guangxi Traditional Chinese Medicine University, Guangxi Zhuang Autonomous Region, Nanning 530011, China; 2.Department of Pharmacy, the Third People"s Hospital of Nanning City, Guangxi Zhuang Autonomous Region, Nanning 530003, China

[Abstract] Objective: To optimize the extraction technology of volatile oil of Spica schizonepetae Tenuifolia. Methods: With the content of volatile oil of Spica schizonepetae Tenuifolia as the index, L9 (33) orthogonal experimental design was adopted to investigate the effect of soaking time, particle size of herb, ult-rasonic time of the extraction efficiency of volatile oil of Spica schizonepetae Tenuifolia. Results: The extraction efficiency of volatile oil of Spica schizonepetae Tenuifolia with ultrasonic method was 0.76%, higher than that (0.61%) with the traditional method of steam distillation, the optimum extraction conditions were as follows, no need to soaking, the smash degree 10 mu and the ultrasonic time of 40 min. Conclusion: The selected extraction conditions are convenient and practical and could be used as a reference for industrial production.

[Key words] Spica schizonepetae Tenuifolia; Volatile oil; Ultrasonic; Extraction technology; Orthogonal design

荆芥穗（Spica schizonepetae Tenuifolia）为唇形科植物荆芥的干燥花穗。荆芥穗味辛，性温，无毒，清香气浓。荆芥穗为发汗、解热药，是中华常用草药之一。荆芥穗能解表散风、透疹、消疮，用于感冒、头痛、麻疹、风疹、疮疡初起[1]。荆芥穗所含挥发油是其主要药理活性成分，药理研究文献资料表明荆芥总挥发油具有缓解支气管平滑肌痉挛，抗过敏、镇静、祛痰、抗炎等作用，荆芥挥发油主要含有胡薄荷酮和薄荷酮等化合物，具有特殊的香气。

目前荆芥挥发油的提取，仍以常规的水蒸汽蒸馏法、溶剂提取法以及蒸馏-萃取联用的方法为主，这些方法操作简单，但存在萃取效率低、能耗和污染大等不利因素，严重限制了荆芥挥发油的开发应用。近年来超临界CO2萃取法、微波萃取法等新方法在挥发油的提取工艺研究上得到了新的应用，但方法上的差异，导致了提取成分也各不相同[2-3]，且这些方法对提取设备的要求也较高。现在，用超声波法提取中药有效成分的研究越来越多[4-5]，利用超声波能增大溶剂分子的运动速度及穿透力，超声波法大幅度缩短了提取时间，提高了有效成分的提取率和原料的利用率，是新技术在现代中药提取中的新应用。本文利用超声波具有提取时间短，提取效率高，能耗低等的优点，对荆芥穗挥发油的超声提取工艺条件进行了探索，对其提取工艺条件进行了优化，并与传统水蒸汽蒸馏法进行对比。

1 仪器与材料

1.1 仪器

CQ-250型超声波清洗机（上海跃进医用光学器械厂）；AL20电子天平[梅特勒－托利多仪器（上海）有限公司]；98-1-B型电子恒温电热套（天津市泰斯特仪器有限公司）；挥发油测定器（北京中西化玻仪器有限公司）。

1.2 材料

荆芥穗，购自南宁元桂中药饮片有限责任公司，批号：0912383，产地：江西；经广西中医药研究院韦桂宁副主任药师鉴定为唇形科植物荆芥的干燥花穗。水为纯净水。

2 方法与结果

2.1 正交试验

2.1.1 因素水平的确定采用L9（33）设计实验，以提取前药材浸泡时间、药材粉碎度、超声时间为因素，以挥发油提取得率为指标，考察荆芥穗挥发油提取工艺。见表1。

2.1.2 试验方法取荆芥穗200 g，精密称定，装入3 000 ml圆底烧瓶中，按料液比1∶8的比例加入纯净水与玻璃珠数粒，振摇均匀，浸泡一定时间后，超声波处理，连接挥发油测定器与回流冷凝管。自冷凝管上端加水使充满挥发油测定器的刻度部分，并溢流入烧瓶时为止。置电热套中缓缓加热至沸，并保持微沸5 h，停止加热，放置片刻，开启测定器下端的活塞，将水缓缓放出，至油层上端到达刻度0线上面5 mm处为止。放置1 h以上，再开启活塞使油层下降至其上端恰与刻度0线平齐，读取挥发油量，并计算供试品中挥发油的含量（%），结果见表2。

表2 荆芥穗挥发油提取工艺正交试验结果

2.2 方差分析

将荆芥穗挥发油的正交试验结果进行方差分析，结果见表3。

表3 荆芥穗挥发油超声波提取工艺正交实验方差分析结果

注：F0.05（2，2）=19.00；F0.01（2，2)=99.00

从表2、3结果比较3个因素的极差R可知：RC＞RB＞RA，各因素对提取工艺的影响程度依次为C＞B＞A，其中超声时间和药材粉碎度对挥发油提取得率的影响较大，差异有统计学意义（P<0.05），药材提取前浸泡时间对挥发油提取得率的影响不大，差异无统计学意义，挥发油提取的最佳工艺为：A1B2C2，即药材浸泡时间为0 min，粉碎度为10目，超声60 min。

2.3 验证试验

对优化方案进行验证试验，3次重复的挥发油得率分别为0.77%、0.76%、0.75%，平均值为0.76%，RSD为1.67%。此提取条件得到的挥发油得率较高，稳定可行。

2.4 超声法与传统水蒸汽蒸馏法的比较

分别采用水蒸汽蒸馏法与超声波法进行提取荆芥穗挥发油平行实验，对结果进行比较，结果见表4。

表4 超声波法与水蒸汽蒸馏法提取率比较

从表4的结果可以看出，超声波法的提取率要高于传统水蒸汽蒸馏法，且更稳定。

3 讨论

在荆芥穗挥发油超声波提取工艺的试验中，超声时间是影响收率的关键，因为超声波的空化作用，以及超声波的许多次级效应，如机械振动、乳化、扩散、粉碎等，有利于样品中有效成分的转移，因此在一定范围内，超声时间与提取率成正比，但并不是时间越长，提取率越高。因为超声波会破坏植物细胞壁，使胞内的成分进入提取液中，随着提取液中溶质浓度的增大，细胞内和溶液中的溶质浓度逐渐趋于相同而使浓度差减小，此时即使延长超声作用时间，提取液的浓度也不会改变。此外，超声作用时间过长时，有效成分可能发生降解，且提取液中杂质增多，也使得提取率降低[6]。

从实验结果中可知，药材粉碎度对荆芥穗挥发油的提取影响不是最大的。理论上说，药材经粉碎后，药材粒度小，在渗透阶段，溶剂易于渗入中药颗粒内部；在扩散阶段，由于扩散面大、扩散距离较短，有利于药物成分扩散；但实际上，全草类药材粉碎度越大，则药材颗粒表面积越大，导致药材颗粒的吸附能力增大，粉碎过细，使大量细胞破裂，致使细胞内大量高分子物质易胶溶入浸出液中，而使中药外部溶液的黏度增大，扩散系数降低，浸出杂质增加，反而会使挥发油提出率降低[7-8]。全草类药材挥发油主要分布于腺体中，高度粉碎，会使药材表面产生热量，同时，药材粉碎与空气接触面增加，更易使挥发油挥发，造成损失，药粉细度太细，得率也并不高，且药粉过细对大生产会带来一定的影响，结合实际生产，荆芥穗提取挥发油以粉碎成最粗粉10目为宜。

药材在提取前，浸泡一段时间，可使药材组织细胞充分吸水，膨胀，细胞间隙大，加速细胞内外液态变换，利于挥发油的提取，但由于超声波的空化效应、机械效应、热效应三种效应共同作用促使植物细胞破裂，溶剂渗透到植物内部，使细胞中的有效成分进入溶剂，加速了其相互渗透、溶解，替代了药材浸泡的作用，所以应用超声波法提取荆芥穗挥发油，药材提取前是否浸泡对挥发油的提取率几乎无影响，本实验也证实了这一点。

[参考文献]

[1]中国药典[S].一部.2010:217-218.

[2]温悦.挥发油提取方法研究概况[J].中国药业,2010,19(12):84-85.

[3]栾伟丽,肖鉴谋,商希礼.荆芥挥发油提取方法的研究[J].江西化工,2006,(2):7-9.

[4]李小鹏,董文斌.植物油脂提取工艺研究新进展[J].现代商贸工业,2007, 19(8):201-202.

[5]左笑,张东翔.超声波在油脂提取中的应用[J].粮油加工,2007,(11):70-72.

[6]朱兆友,汝绍刚,朱庆书.超声辅助提取藿香挥发油的研究[J].化学与生物工程,2010,27(6):85-87.

[7]李奉勤,田志国,史冬霞,等.正交试验探讨降香挥发油的最佳提取条件[J].中国实验方剂学杂志,2005,11(4):23-25.

[8]何文斐,李士敏,杨鑫骥,等.正交实验探讨金银花挥发油的提取条件[J].中国中药杂志,2003,28(2):172-174.

（收稿日期：2011-04-28）