陕西中医药大学,陕西,咸阳 712046
摘要:根据相关文献报道,以《金匮要略》中的酸枣仁汤为研究对象,采用现代的制药技术将其开发成为养心安神的中药穴位蒸汽眼罩。眼罩由香氛层;将表层、香氛层、加热层、中药颗粒层、底层组成。为提高眼罩能效,故而将提高中药层酸枣仁皂苷成分的含量作为目标,使用不同的工艺进行提取,以此来确认最为适合的提取方法。
本实验采用正交设计试验法对乙醇体积、料液比和回流次数3个影响因素进行筛选,以酸枣仁皂苷 A总量为指标,优化以酸枣仁为主要原料的酸枣仁汤中皂苷的提取工艺条件。酸枣仁皂苷A的最佳提取工艺为,乙醇体积分数 70%,料液比 1∶15,回流次数 2次,设置提取时间梯度 1h。按正交设计试验法优化的工艺条件提取“酸枣仁皂苷A”中药复方,工艺可行,含量提高。
关键词:酸枣仁皂苷 A;高效液相色谱法;乙醇回流;正交试验
1.1 研究目的及意义
人的一生中有将近三分之一的时间在睡眠中度过,睡眠是人类重要的生理需求,而现在大多数人却受到了失眠的困扰。根据全网调查的《2020年中国人睡眠质量报告》可知,近3亿中国人睡眠质量差,67 .24%的人出现失眠症状,大部分人的睡眠质量都处于亚健康状态。
[1]人越睡越晚,平均每晚只有6.82小时的睡眠时间。自从2020年疫情后,人们的入睡时间更是延迟了2至3小时,仅仅只有26%的中国人拥有正常深睡时间。焦虑情绪、工作压力、学习压力、长期不规律睡眠等许多因素都是导致失眠的原因【1】。
睡眠不足造成的症状最早会在眼部被发现,如果晚上眼球和部分肌肉得不到充足的休息,眼球周围的组织血管肿胀,眼睑就会浮肿;若眼睛周围的血管供血时间减少,会出现眼袋凸出、黑眼圈等状况;或者睫状肌没有得到充足的休息,会造成视力模糊、眼睛发痒和干涩等状况【2】。且眼睛和大脑是有神经联系的,《医林改错·脑髓说》中记载:“两目系如长线,所见职务归于脑”,目、耳、口、鼻、舌等五窍,皆位于脑,与脑相通,脑髓的充盈与五窍的气血濡养息息相关。若睡眠质量差,眼部气血供应不足,津液化生能力差,也会导致大脑的不适。故眼部的休息放松尤为重要。
《内经》中说,“十二经脉,三百六十五络,其血气皆上于面而走空窍,其精阳气上于目而为睛”,充分说明了眼需要经络不断输送气血,才能维持其视觉功能,眼受五脏六腑精气之濡养。在眼睛周围,有足阳明胃经四白穴、足太阳膀胱经睛明穴、足少阳胆经瞳子髎、经外奇穴鱼腰穴等穴位。据现代研究证明,通过作用穴位可缓解眼部肌肉痉挛,促进眼部放松,提高睡眠质量。以《金匮要略》中的经方酸枣仁汤为研究对象,采用现代的制药技术将其开发成为中药穴位蒸汽
眼罩,尤其针对因学习压力、工作压力、长期从事临床睡眠不规律的人群,具有良好的调节和改善睡眠的作用,具有重要的现实意义。
1.2 国内外研究现状
蒸汽眼罩最早源于日本,随着中外贸易的频繁往来,贸易商将日本蒸汽眼罩引入中国,同时伴随电子产品的普及,眼部疲劳问题日益严重,蒸汽眼罩因其具有缓解疲劳、润护眼部的作用被大众广泛接受【3】。目前,蒸汽眼罩的市场需求越来越大,国内的蒸汽眼罩领域已经是百花齐放的局面,在产品成分、人群试用以及产品外观设计上不断推陈出新,但蒸汽眼罩的研究相对匮乏,如粉状发热体发热不均,易灼伤,其技术需要改进;临床应用方面的质量评价分析少;理论方面没有中医药理论的指导使眼罩与中药、穴位相结合改善睡眠。
2. 有效成分的提取
在本实验中,以酸枣仁皂苷A的含量为指标,以正交实验方法测定不同条件下的含量,以求最适方法。
2.1 材料与方法
2.1.1 材料与仪器
试验材料:酸枣仁皂苷 A 标准品,纯度 98%,源叶生物提供;酸枣仁中药,山东振东道地药材开发有限公司;川芎,陕西道地药业有限公司;甘草,陕西道地药业有限公司;知母,陕西道地药业有限公司;茯苓,陕西道地药业有限公司;乙醚 (分析纯),恒茂有限公司提供;无水乙醇(分析纯),天津市天力化学试剂有限公司提供;蒸馏水,6L,茗溪提供;滤纸,11.0cm,抚顺市民政滤纸厂提供。
试验仪器:SHB-III型循环水式多用真空泵,天津鑫博得仪器有限公司产品;旋转蒸发仪,EYELA产品;安捷伦1200超高效液相色谱仪,安捷伦科技公司产品;电子天平,上海浦春计量仪器有限公司产品;电热恒温水箱,北京科伟永兴仪器有限公司产品。
2.1.2 试验方法
酸枣仁皂苷A的提取工艺流程见图1【5】
图1 酸枣仁皂苷A的提取工艺流程
2.1.3 酸枣仁皂苷 A 回流提取的试验
将 10.00 g 脱脂酸枣仁粉末置于圆底烧瓶中,按图 1 的提取工艺流程,分别研究不同乙醇溶液 (60%,70%,80%)、料液比 (1∶13,1∶14,1∶15)、回流提取次数(1,2,3 ) 并设置1h为时间梯度,来判断提取液对皂苷 A 的含量影响。
2.2 正交试验设计与分析
以乙醇溶液 (a)、回流提取次数(b)、 料液比(c),以酸枣仁皂苷A的浓度为指标,采用L9(34)正交试验优化提取工艺,实验设计见表2,因素与水平见表1。
表1 因素水平表 | |||
序号 | 体积分数 | 提取次数 | 料液比 |
1 | 60% | 2 | 1:13 |
2 | 80% | 1 | 1:14 |
3 | 70% | 3 | 1:15 |
2.3 HPLC法测定酸枣仁皂苷A的含量
2.3.1 对照品溶液的制备
精密称取酸枣仁皂苷A标准品2.18 mg于5 mL量瓶中,加甲醇适量使溶解,再加甲醇至刻度,配成0.44 mg/L的对照品溶液。精密吸取该溶液0.1,0.2,0.25,0.4,0.8,1,2 mL于5 mL容量瓶中,用甲醇稀释至刻度,摇匀,微孔滤膜过滤作为对照品溶液。
2.3.2 色谱条件
采用Hypersil-C18 (4.6mm ID×150mm, 5μm) 色谱柱, 以乙腈-水 (31:69) 为流动相, 检测波长为204nm, 流速0.8mL/min, 柱温25℃。
图2 空白溶剂对照HPLC
图3 酸枣仁皂苷A对照品HPLC
2.3.3 标准曲线的制备
精密吸取酸枣仁皂苷A各对照溶液,注入高效液相色谱仪,记录色谱图。以对照品峰面积为纵坐标,以对照品溶液质量浓度(μg/mL)为横坐标,绘制标准曲线,得回归方程:y = 3.0156x - 103.03,R² = 0.99。酸枣仁皂苷A在77.7~1009.99μg/mL范围内有良好的线性关系。
2.4 正交试验结果分析
精密称取酸枣仁粉末10 g,以乙醇溶液体积分数 (a)、回流提取次数(b)、 料液比(c)为考察因素,采用L9(34)正交试验设计,以皂苷A的浓度为指标进行统计分析,试验设计和结果见表2和表3。由表2直观分析可以看出,各试验因素对提取得率影响的主次顺序为:c>a>b。表3的方差分析结果表明,c因素对试验结果影响有显著差异,同时考虑到b因素对试验结果影响较小,最佳的提取工艺确定为:a3b1c3,即乙醇溶液体积分数 70%、回流提取次数2次、料液比1:15为考察因素【6】。
表2正交试验设计与结果 | |||||||||||||
Table 2 Orthogonal experimental design and results | |||||||||||||
试验号 | a体积分数(%) | b提取次数/次 | 料液比c | d空白 | 酸枣仁皂苷A浓度(μg/mL) | ||||||||
A volume fraction(%) | B extraction times/times | C material-liquid ratio | d Blank | Semen ziziphi spinosae saponin a concentration (μ g/ml) | |||||||||
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 162.7968 | ||||||||
2 | 1 | 3 | 2 | 2 | 214.2293 | ||||||||
3 | 1 | 2 | 3 | 3 | 1009.958 | ||||||||
4 | 2 | 2 | 1 | 3 | 621.3954 | ||||||||
5 | 2 | 1 | 2 | 2 | 694.1504 | ||||||||
6 | 2 | 3 | 3 | 1 | 2315.569 | ||||||||
7 | 3 | 3 | 1 | 2 | 220.4304 | ||||||||
8 | 3 | 2 | 2 | 1 | 295.8383 | ||||||||
9 | 3 | 1 | 3 | 3 | 725.7362 | ||||||||
K1 | 1386.984 | 1582.683 | 1004.623 | 2774.204 | |||||||||
K2 | 3631.115 | 1927.192 | 1204.218 | 1128.81 | |||||||||
K3 | 1242.005 | 2750.229 | 4051.263 | 2357.09 | |||||||||
k1 | 462.3281 | 527.5611 | 334.8742 | 924.7347 | |||||||||
k2 | 1210.372 | 642.3973 | 401.406 | 376.2701 | |||||||||
k3 | 414.0016 | 916.7429 | 1350.421 | 785.6966 | |||||||||
R | 796.37 | 389.1818 | 1015.547 | 548.4647 | |||||||||
表3方差分析表 | |||||||||||||
Table 3 Analysis of variance table | |||||||||||||
方差来源 | 离差平方和 | 自由度 | 均方 | F值 | 显著性 | ||||||||
Variance source | SA | df | mean square | F value | Significance | ||||||||
a | 1196110 | 2 | 598054.8 | 2.452174 | P>0.05 | ||||||||
b | 239915.4 | 2 | 119957.7 | 0.491856 | |||||||||
c | 1936392 | 2 | 968195.9 | 3.969845 | |||||||||
d | 487775.2 | 2 | 243887.6 | ||||||||||
图4 供试品HPLC
2.5 酸枣仁处方制备试验设计与分析
2.5.1 酸枣仁处方制备试验设计
将组方中四味中药(川芎6.0g、甘草3.0g、知母6.0g、茯苓6.0g。)置于适宜的煎煮器中,加水浸泡12h后,加热至沸腾,然后保持微沸2h分离煎出液,药渣依法煎煮3次,收集煎出液。将第2.第3煎出液浓缩至一定体积,后加入第1煎出液浓缩至相对密度1.3~1.5。将其与1.2.1(乙醇溶液体积分数 70%、回流提取次数2次、料液比1:15)制备的酸枣仁总皂苷进行充分混合,得供试组。
将组方中五味中药(酸枣仁15.0g、川芎6.0g、甘草3.0g、知母6.0g、茯苓6.0g。)置于适宜的煎煮器中,加水浸泡12h后,加热至沸腾,然后保持微沸2h分离煎出液,药渣依法煎煮3次,收集煎出液。将第2.第3煎出液浓缩至一定体积,后加入第1煎出液浓缩至相对密度1.3~1.5,得对照组。
【7】
将对照组与供试组进行对比(方法:HPLC-高效液相仪)对比酸枣仁皂苷 A含量。
2.5.2酸枣仁处方制备试验结果分析
由实验数据可得,在皂苷A出峰位处,实验组峰面积约为870,对照组峰面积约为130,故实验组酸枣仁皂苷A含量更高,证明回流提取法比煎煮法效率更高。
2.6 结论
酸枣仁皂苷 A 是酸枣仁中含量较高的成分,具有广泛的生物活性,如镇静催眠、抗心肌缺血、抗抑郁、降血脂和降压等。酸枣仁皂苷A的最佳提取条件为乙醇溶液体积分数 70%、回流提取次数2次、 料液比1:15。从酸枣仁中提取皂苷采用回流提取法比煎煮法更高效,可大大提高酸枣仁处方中有效成分含量,提高酸枣仁处方能效。
3.制粒
3.1 实验材料
实验材料:海藻酸钠,乳酸钙,浓缩药液
仪器与试剂:电子天平,恒温水浴锅,玻璃棒,超声机
3.2 实验原理
海藻酸钠含有大量的coo-离子,在水溶液中表现出聚阴离子行为,具有一定的黏附性。海藻酸钠可以在极其温和的条件下快速形成凝胶,当有Ca2* 、Sr”等阳离子存在时,G单元上的Na*与二价阳离子发生离子交换反应,G单元堆积形成交联网络结构,从而形成水凝胶【8】。
3.3 试验方法:离子交换法【9】
3.3.1海藻酸钠溶液的配制
海藻酸钠与纯净水按1:70,1:80, 1:90g/ML的比例分别称量海藻酸钠和水,将每组称取的海藻酸钠分别缓慢加入40摄氏度的温水中并不断搅拌,使其完全溶解,每组分别放入浓缩药液200克、210克、 220克,将其搅拌均匀,而后将其放入超声机里10分钟,除去溶液中的气泡。此时,溶液为棕黄色粘稠状。
3.3.2 乳酸钙溶液的配制
取海藻酸钠与水按1:30, 1:40, 1:50的比例称取乳酸钙和水,将乳酸钙粉末缓慢加入水中,不断搅拌至其完全溶解。
3.3.3 制备成型
将超声充分的溶液倒入大小适宜的喷壶中,将其缓慢挤入乳酸钙溶液中,而后用滤网过滤,用水冲洗表面上粘连的乳酸钙溶液,用滤纸除去表面的水分,放在洁净的容器
3.4 结果分析
3.4.1 海藻酸钠溶液的浓度和乳酸钙溶液浓度的影响
海藻酸钠浓度增大,膜结构稳定性会在增加,但当其浓度过高时,溶液粘度较大,气泡难以消除,实验结果如图5,故实验得海藻酸钠溶液适宜浓度为1:80。
图5 浓度与透过率
当钙离子浓度过低时,与海藻酸钠形成的膜结构不稳定,容易出现脱尾现象,若浓度过高,则会使结构过于紧绷,实验结果如图6,故实验得乳酸钙适宜浓度为1:40。
图6 药液浓度与透过率
3.4.2两者混合时间
在混合时间为4分钟、5分钟、6分钟条件下反应,制的各种球形颗粒,由实验可知,时间太长会使膜结构机械性太强且其中的溶液损失,时间太短则反应不充分,实验结果如图7,故适宜时间为5分钟。
图7 混合时间与透过率
3.4.3 药液浓度影响
药液浓度太大,消耗材料较多,且使膜结构机械性较差,浓度较低药效发挥较慢,故适宜浓度为210g。
3.5 结论
制备参数为海藻酸钠:水=1:80, 乳酸钙:水=1:40,加入药液210g, 混合时间为5分钟。
4. 加热层的制备
4.1 加热层选择
中药蒸汽加热眼罩在加热层主要使用粉包加热,相较于薄片型,粉包加热具有升温快,持续时间长等优点,作为粉末状加热层,可以更好的将中药香氛层的有效成分进行挥发,进而达到更好的挥发效果,粉末状加热层也具有成本更少,制备工艺较简单等多方面优点【4】。
4.2 反应原理
加热层的主要成分发热层,明胶层和无纺布袋包裹,无纺布袋采用微孔透气膜制作,使用时去掉外包装,是空气中的水蒸气与发热层进行反应[10]。发热层的主要原材料为铁粉,活性炭,蛭石,树脂,盐。其反应原理为铁粉与空气中的氧气和水蒸气发生吸氧腐蚀,其中活性炭和盐起催化作用,吸水性树脂可以吸附空气中的水蒸气,从而使发热包进行发热,为了使发热包发热持续且均匀,加入蛭石进行保温,从而制成眼罩加热层。
负极:Fe-2e-→Fe2+
正极:O2+2H2O+4e-→4OH-
总反应:2Fe+O2+2H2O→2Fe(OH)2(1)
4Fe(OH)2+2H2O + O2→4Fe(OH)3↓(2)
2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O(3)
配平方程式(1)、(2)、(3)后,得方程式: 4Fe+3O2→2 Fe2O3(4)经过计算焓变值可以发现该反应为放热反应,所以可以作为加热原料
4.3 实验过程
为了探究不同原料对于温度的影响,我们采用对比实验的方法,用不同的烧杯放入不同的原料加入水,得到其温度,从而挑选出最适合中药层挥发的温度配比。
①还原铁粉、活性炭、水;
②还原铁粉、氯化钠、水;
③还原铁粉、活性炭、氯化钠;
④活性炭、氯化钠、水;
⑤还原铁粉、活性炭、氯化钠,水。
4.4 实验现象
药品用量,还原铁粉8g,活性炭10g,氯化钠6g水10ml,测量5个不同烧杯中的温度,连续测量3次,取平均值以确保实验数据准确性。(见表4)
烧杯1内温度计示数明显升高;烧杯4内温度计示数升高;烧杯3内温度计示数不变;烧杯2内温度计示数不变;烧杯5内温度计示数明显升高。
表4 烧杯温度平均值 | |||||
时间/min | 烧杯1 | 烧杯2 | 烧杯3 | 烧杯4 | 烧杯5 |
温度/℃ | 温度/℃ | 温度/℃ | 温度/℃ | 温度/℃ | |
1 | 29 | 24 | 22 | 22 | 31 |
2 | 35 | 26 | 22 | 22 | 37 |
3 | 45 | 26 | 22 | 22 | 40 |
4 | 48 | 30 | 22 | 22 | 45 |
5 | 50 | 30 | 22 | 22 | 52 |
4.5 实验分析
当药品4,5对比可知铁粉是参加反应的必须物;当药品3,5对比可知水为反应必须物,所以加入吸水性树脂吸取空气中水分提供必须物;当药品2,5对比可知活性炭是该反应的催化剂,加快反应速率;当药品1,5对比可知氯化钠加快反应速率。
4.6 结论
使用方案5作为加热材料最为合适,为了延长保温时间加入蛭石,从而使发热包持续发热,且发热时间迅速,发热均匀,有利于中药层快速挥发。
5.香氛层的制备
酸枣仁油提取自药食同源的酸枣仁,是一种安全的保健食用油,研究表明,酸枣仁油生产工艺简单,成品油中含有大量不饱和脂肪酸,其中油酸和亚油酸含量最高,同时还含有多种脂溶性成【14】。酸枣仁油具有很多种生物活性,如改善记忆力、镇静催眠、抗氧化、抗抑郁、血脂调节及抗肿瘤等,它能缓解一些头晕、头痛、神经衰弱的症状,清肝肾,补肝胆,此外还能够帮助身体镇静安神。平时生活中,如果有一些失眠情况的话,就可以通过酸枣仁油来帮助身体进行治疗。另外如果有神经衰弱的时候,也可以适当的通过这种方式来帮助身体缓解,这还能够用来调节身体紧张的情绪。
5.1 酸枣仁油提取
查阅文献可分析出超临界流体萃取法提取酸枣仁油出油率最高质量最好,但提油成本较高,索氏提取法虽出油率高但由于温度较高,脂肪烃易氧化为脂肪酸,故本次采用出油率较低但出油质量较高的超声提取法【11】。采用微波辅助与超声波提取法提取酸枣仁油,可促进油脂细胞壁的破裂,加速油脂的溶出,能较大程度的缩减提取时间,提高油脂提油率【12】;
5.1.1 样品预处理
将酸枣仁置于40摄氏度烘箱干燥1h,粉碎后过50目筛,取筛下物存至阴凉、干燥处保存。
5.1.2 酸枣仁油提取
称取100.0g酸枣仁粉末,置于500ml锥形瓶中,加250ml石油醚溶液,在50摄氏度超声提取1h,加提取液减压抽滤后,40摄氏度旋转蒸发回收石油醚,称量提取物重量【13】。
5.1.3 酸枣仁油得率的计算方法
式(1)
式(1)中:M为酸枣仁的质量,g;为空瓶的质量,g;为空瓶和酸枣仁油的质量,g。
5.2 酸枣仁油层制作
5.2.1 含油纱布层制作
将提取好的酸枣仁油煮至微沸后,浸入医用脱脂纱布,煎煮20min,放入烘箱烘干,备用。
6.中药穴位蒸汽眼罩的制备
把表层、香氛层、加热层、中药颗粒层、底层按照从上到下的顺序铺垫,中药浓缩小球按穴位放置眼部上下左右,边缘压合成一体,即得。
参考文献
[1] 童国勇, 林锦, 孟倩, 蔺勇智, 吴美音. 蒸汽眼罩技术研究及应用概况中国[J]. 中医眼科杂志. 2020, 30 (11), 169.
[2] 朱炜, 杨玉英, 王青华. 中药贴敷眼罩在血液透析失眠患者中的应用观察[J]. 护理与康复. 2013, 12 (9), 895-896.
[3] 耿黎明. 蒸汽眼罩开启护SPA新战局[J]. 中国品牌. 2018,1:58-59.
[4]李昊瞳,刘增霞.中药蒸汽眼罩的应用与制造[J]. 中国医药.2019,12,17 (35),169.
[5] 陈美玲, 廖钰婷, 吴钰婷, 李琳. 不同方法提取酸枣仁皂苷A的比较研究[J]. 农产品加工.2021 (24),32-38.
[6] 房信胜, 王建华, 祝丽香, 周红英, 刘二刚, 杨苓英. 微波辅助提取酸枣仁皂苷A的工艺优化[J]. 林产化学与工业.2010,30 (01),92-96.
[7] 高声传, 郭涛, 夏维杰等. 复方酸枣仁汤颗粒的制备与质量控制[J]. 中国药师.2005, 008(003),203-204.
[8] 高春梅, 柳明珠, 吕少瑜等. 海藻酸钠水凝胶的制备及其在药物释放中的应用[J]. 化学进展.2013,25(6),1012-1022.
[9] 韩晓梅, 王晨笑, 杨鑫等. 利用蟹壳制备乳酸钙和甲壳素的技术研究[J]. 食品研究与开发.2018,39 (11),65-70.
[10] 孙文平, 王亚丰. “暖宝宝”的放热原理及使用后成分的探究[J]. 考试周刊.2020 (4),1-12.
[11] 陶冶, 程铭, 焦文佳, 夏廉臣, 王雪晖, 王春维, 祝爱侠. 不同提取方法对酸枣仁油成分与品质的影响[J]. 食品工业科技. 2018,39 (14),165-170+176.
[12] 王力川, 于玲, 董丽丽, 何旭. 酸枣仁油的提取工艺比较及酸枣仁作为油料作物的可行性研究[J]. 邢台学院学报. 2015,30 (04),187-188+192.
[13] 白鹤龙, 王晶. 不同提取方法对酸枣仁中脂肪油提取效果的影响[J]. 北京农业. 2014 (21),7.
[14] 孙明哲, 张闪闪, 闫琳, 郑晓杰, 李晓燕. 酸枣仁油的研究与开发进展[J]. 粮油食品科技. 2020,28 (04):119-125.
基金项目:大学生创新创业训练计划项目(S202110716073)
通讯作者:李卓宁