一种中药水蒸气蒸馏液中挥发性物质含量的快速检测方法

摘要

本发明公开了一种中药水蒸气蒸馏液中挥发性物质含量的快速检测方法，利用萃取剂从中药水蒸气蒸馏液中萃取挥发性物质，使挥发性物质溶于萃取剂，导致萃取液密度相应变化，先利用挥发性物质标样准确测定萃取液密度，绘制标准曲线，然后测定待测试样萃取后萃取液的密度，结合标准曲线即可计算待测蒸馏液试样中挥发性物质的含量。本发明操作简单快捷，测试时间短、试样用量小，容易实现并行操作，精确性高，几乎不受环境条件影响。重复性误差在5％以内，重现性误差在8％以内；最低可检出挥发性物质含量在0.02％的试样，精度和灵敏度均高于蒸馏法。

说明书

技术领域

本发明属于中药质量控制和检验分析领域，适用于中药水蒸气蒸 馏操作的工艺过程研究和现场检测。

背景技术

挥发性物质在植物界分布极广，作为中药使用的植物就有数百种 可提取挥发油，尤其在菊科、芸香科、伞形科、姜科等科属中较为常 见。绝大多数挥发性物质难溶于水而易溶于有机溶剂，化学结构上主 要包括芳香族化合物、萜烯、倍半萜烯及其含氧衍生物、脂肪族化合 物等等。大量的药理实验证明，药用植物中挥发性物质的作用相当广 泛，包括抗炎、抗过敏、抗微生物、抗突变和抗癌、驱虫作用、酶抑 制作用、对中枢神经系统、呼吸系统以及平滑肌的作用等。

现代生产可供选用的挥发性物质提取方法有水蒸气蒸馏法、溶剂 提取法、压榨法等。由于挥发性物质沸点较低或能与水形成共沸物， 而水蒸气易得、无毒，因此水蒸气蒸馏法在中药制剂生产中最为常用。 若药材所含挥发性物质较多，且极性较低，则可在蒸馏液中以油滴或 油膜状析出；若蒸馏液中挥发性物质含量较低，或在水中溶解度较大， 则不会出现明显的两相分离，这种蒸馏液被称为芳香水。多数挥发性 物质比重低于水，常温下成油状，亦称为精油；但也有部分挥发性物 质可生成比重大于水的结晶或不定形物，当蒸馏液冷却或被浓缩时析 出。

实际生产中水蒸气蒸馏法的装置形式多样，工艺过程也受到多方 面因素的影响，过程控制和终点判断都需要对蒸馏液中挥发性物质的 含量进行检测。然而，目前挥发性物质的测定以《中国药典》所载的 蒸馏法最为常用，该方法利用挥发油测定仪器将挥发油成分蒸馏出 来，以体积比表示挥发油含量。该方法虽然简便实用，但也存在取样 量大，蒸馏时间长，定量不准确，易受环境干扰等问题；另有气相色 谱法测定结果准确，但检验时间过长，仪器价格昂贵，均不适于生产 现场快速检验的要求。

发明内容

本发明目的是提供一种中药水蒸气蒸馏液中挥发性物质含量的 快速检测方法。

本发明利用挥发性物质难溶于水而易溶于有机溶剂的特点，利用 萃取剂从中药水蒸气蒸馏液中萃取所含的挥发性成分。挥发性物质溶 于萃取剂，导致萃取剂密度相应变化，通过准确测定萃取剂密度，即 可间接推算蒸馏液中挥发性物质的含量。

本发明采用的技术方案是：

一种中药水蒸气蒸馏液中挥发性物质含量的快速检测方法，所述 方法包括以下步骤：

(1)精密称取不同体积的已纯化的中药挥发性物质样品，加入 具塞刻度试管中，加入纯水定容至a体积，充分混合，配制成不同体 积浓度的标准试样；

(2)分别向a体积的标准试样中加入b体积的萃取剂，a： b＝10～100：1，所述萃取剂为与水不互溶的有机溶剂，强力混合或均 质处理后，静置或离心分层，取有机层，为澄清的标准试样萃取液， 吸取标准试样萃取液测量T温度下萃取液的密度；以标准试样萃取液 的密度为横坐标，以标准试样中的中药挥发性物质的体积浓度为纵坐 标，绘制标准曲线，建立回归方程；

(3)取a体积的待测中药水蒸气蒸馏液试样，按照步骤(2)的 相同条件进行萃取和测量操作：加入b体积的萃取剂，强力混合或均 质处理后，静置或离心分层，取有机层，为澄清的待测试样萃取液， 吸取澄清的待测试样萃取液测量T温度下的密度；根据步骤(2)的 回归方程和待测试样萃取液的密度，计算得到待测中药水蒸气蒸馏液 试样中中药挥发性物质的体积浓度。

所述步骤(1)中，所述已纯化的中药挥发性物质样品是按照2010 版《中国药典》一部附录XD所载的挥发性物质测定法，将中药水蒸 气蒸馏液进行蒸馏富集后、取挥发油层脱水精制后得到的纯挥发油性 物质。这是本领域技术人员公知的中药挥发性物质纯品制备方法。对 于同一种中药，挥发性物质纯品的成分、理化性质都是稳定的，几乎 不会发生变化。

所述步骤(1)中，配制标准试样时，标准试样中中药挥发性物 质的体积浓度范围一般为0～5％，优选0～0.2％。

所述步骤(2)中，通常采用与水不互溶的有机溶剂作为萃取剂， 优选正己烷、石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷或正丁醇，事先应根据待 测挥发性物质的性质加以选择，萃取剂的选择主要考虑待测挥发性物 质在水和萃取剂中的分配系数。两相平衡时，待测挥发性物质在有机 相的浓度应至少达到水相浓度的100倍。

所述步骤(2)中，a：b＝10～100：1，优选10～15：1。

a体积的取值范围一般为10～40mL，此范围可根据待测液中实际 含挥发性物质的多少，相应调整待测液体积进行萃取测定。一般待测 液中含挥发性物质少时相应取较大体积，挥发性物质多时，取较小体 积的待测液。

所述步骤(2)和步骤(3)中，萃取时，为加快两相分离，可向 标准试样或待测中药水蒸气蒸馏液试样中加入饱和食盐水，所述饱和 食盐水的体积用量为标准试样或待测中药水蒸气蒸馏液试样体积的 1～20％，优选10％。

所述步骤(3)的萃取和测量操作与步骤(2)相同，即步骤(2)、 (3)所用的萃取剂相同，混合方式相同，分层方式相同，步骤(2) 采用强力混合，则步骤(3)也采用强力混合等，步骤(2)中加入饱 和食盐水，则步骤(3)也加入相同量的饱和食盐水。这是为了保证 萃取条件的完全一致。

步骤(2)和步骤(3)中，测量萃取液密度时，T温度的范围为 5～30℃，且步骤(2)、(3)中的T温度保持相同。

测量萃取液密度时，温度控制精度应在±0.1℃之间，单次密度测 量精度不低于0.0005g/ml。

所述步骤(2)中，建立回归方程时，通常可以采取线性回归方 式，在浓度范围较大时可采用二次回归，应确保回归系数R2>0.9。

优选本发明方法为：

(1)精密称取不同体积的已纯化的中药挥发性物质样品，加入 具塞刻度试管中，加入纯水定容至40mL，充分混合，配制成不同体 积浓度的标准试样，所述标准试样为混悬液，标准试样中中药挥发性 物质的体积浓度范围为0～5％；

(2)分别向40mL的标准试样中加入3ml的萃取剂、4ml饱和 食盐水，所述萃取剂为与水不互溶的有机溶剂，强力混合或均质处理 后，静置或离心分层，取有机层，为澄清的标准试样萃取液，吸取标 准试样萃取液测量T温度下萃取液的密度；以标准试样萃取液的密度 为横坐标，以标准试样中的中药挥发性物质的体积浓度为纵坐标，绘 制标准曲线，建立回归方程；

(3)取40mL的待测中药水蒸气蒸馏液试样，按照步骤(2)的 相同条件进行萃取和测量操作：加入3ml的萃取剂、4ml饱和食盐 水，强力混合或均质处理后，静置或离心分层，取有机层，为澄清的 待测试样萃取液，吸取澄清的待测试样萃取液测量T温度下的密度； 根据步骤(2)的回归方程和待测试样萃取液的密度，计算得到待测 中药水蒸气蒸馏液试样中中药挥发性物质的体积浓度。

更进一步，本发明所述的中药挥发性物质为五味子挥发油，待测 中药水蒸气蒸馏液试样为五味子水蒸气蒸馏液样品，本发明方法优选 按以下步骤操作：

(1)精密称取不同体积的已纯化的五味子挥发油，加入具塞刻 度试管中，加入纯水定容至40mL，充分混合，配制成不同体积浓度 的标准试样，所述标准试样中五味子挥发油的体积浓度范围为 0～0.2％；

(2)分别向40mL的标准试样中加入3ml的正己烷、4ml饱和 食盐水，强力混合后，静置分层，取有机层，为澄清的标准试样萃取 液，吸取标准试样萃取液测量T温度下萃取液的密度；以标准试样萃 取液的密度为横坐标，以标准试样中五味子挥发油的体积浓度为纵坐 标，绘制标准曲线，建立回归方程；

(3)取40mL的五味子水蒸气蒸馏液样品，按照步骤(2)的相 同条件进行萃取和测量操作：加入3ml的正己烷、4ml饱和食盐水， 强力混合后，静置分层，取有机层，为澄清的待测试样萃取液，吸取 澄清的待测试样萃取液测量T温度下的密度；根据步骤(1)的回归 方程和待测试样萃取液的密度，计算得到五味子水蒸气蒸馏液样品中 五味子挥发油的体积浓度。

与现有方法相比，本发明的有益效果在于：

(1)操作简单快捷，单个样品的测试时间在45min之内，而《中 国药典》所载的蒸馏法需时4h以上；

(2)试样用量小，容易实现并行操作，单份试样量可低至20ml， 且可同时进行10～20份样品的操作，效率显著高于蒸馏法 和气相色谱法；

(3)精确性高，几乎不受环境条件影响。重复性误差在5％以内， 重现性误差在8％以内；最低可检出挥发性物质含量在 0.02％的试样，精度和灵敏度均高于蒸馏法。

(4)提供了一种快速测定水蒸气蒸馏液中挥发性物质含量的方 法，适用于中药水蒸气蒸馏操作的现场监控和工艺过程研 究。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护 范围并不仅限于此：

实施例1

精密量取已脱水精制的五味子挥发油置于具塞刻度试管中，加纯 水定容至40ml，配制一系列不同浓度的混悬液作为标准试样，在涡 旋振荡仪上充分振荡使其混匀。五味子挥发油是按照2010版《中国 药典》一部附录XD所载的挥发性物质测定法(蒸馏法)操作，具体 步骤见实施例2，取挥发油测定器中最后得到的挥发油，无水硫酸钠 干燥脱水，得到五味子挥发油。

该系列标准试样中五味子挥发油的体积浓度(V/V)分别为0％、 0.025％、0.05％、0.075％、0.1％、0.2％，每个浓度平行三份。在各标 准试样中加入4ml饱和食盐水，3ml正己烷，涡旋振荡仪上充分混合 后，静置20min使两相分层，取澄清的萃取液进高精度密度计测定其 20℃绝对密度(g/cm³)(测定结果见表1)。对萃取液密度与标准试 样中挥发性物质的含量进行拟合，得到回归方程：密度(g/cm³)＝0.673 +0.0371浓度(％)，其S＝0.000228675，R-Sq＝99.2％，R-Sq(调整) ＝99.1％。结果显示，该方法在测定不同浓度五味子挥发油试样时， 具有精密度高，重复性与重现性好的特点；所建立的含量-密度数量 关系呈现良好的线性关系。表1中重复性RSD％是由各浓度试样同一 时间测量3次的结果计算所得；重现性结果是选取0.05％与0.1％两个 浓度的标准试样在不同时间配制和测定所得。

表1萃取液密度测定结果

取五味子水蒸气蒸馏液样品A和B，分别进行检测。首先将样品 充分混合，立即量取各40ml，做3份平行。加4ml饱和食盐水，3ml 正己烷，涡旋振荡仪上充分混合后，静置20min使两相分层，取澄清 的萃取液进高精度密度计测定其20℃绝对密度(g/cm³)。带入回归 方程分别计算对应的浓度。以3份平行样品的均值为测定结果。所得 结果见表2

表2五味子水蒸气蒸馏液的测定结果

样品编号 萃取法测定浓度％(V/V) A 0.14±0.02 B 0.09±0.03

实施例2不同测定方法的对比

取实际生产中的五味子水蒸气蒸馏样品3份，分别用本发明的快 速检测法与2010版《中国药典》一部附录XD所载的挥发性物质测定 法(蒸馏法)测定挥发油含量。

药典所载方法的装置如下：

1000ml的硬质圆底烧瓶，上接挥发油测定器，挥发油测定器的 上端连接回流冷凝管。以上各部均用玻璃磨口连接。挥发油测定器应 具有0.1ml的刻度。全部仪器应充分洗净，并检查接合部分是否严密， 以防挥发油逸出。

操作步骤为：取供试品500mL(约相当于含挥发油0.5～1.0ml)， 量定体积(ml)，置烧瓶中，加玻璃珠数粒，振摇混合后，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。将烧瓶置电热套中缓缓加热至沸，并 保持微沸约5小时，至挥发油测定器中油量不再增加，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5mm处为止。放置1小时以上，再开启活塞使油层下降 至其上端恰与刻度。线平齐，读取挥发油量，并计算供试品中挥发油 的含量(％)。

测定结果见表3，表3中的萃取法即实施例1中的方法；蒸馏法 即本实施例中所列的药典所载方法。测定结果显示，对同等浓度的挥 发油蒸馏液而言，两种测定方法结果基本一致，但本发明的萃取法消 耗蒸馏液样品量几乎为蒸馏法的1/10，且效率明显高于药典所载的蒸 馏法。

表3不同测定方法测定挥发性物质含量的对比结果

实施例3发明方法应用实例——五味子蒸馏工艺研究

本发明的方法旨在应用于中药水蒸气蒸馏操作的现场监控和工 艺过程研究。本实验施例以五味子蒸馏工艺为研究对象，以验证本发 明方法在现场监控与工艺过程研究中发挥的时效优势。

五味子为常用滋补强壮中药，其中的挥发性物质为主要的活性成 分之一。本实验主要以北五味子药材为研究对象。考察直接水蒸气蒸 馏法对提取率和生产效率的影响，具体工艺过程如下：

在提取罐内投入15kg五味子药材，紧闭罐盖，打开冷凝管路阀 门；启动列管式冷凝器冷却水循环，按每个馏分500ml连续搜集冷凝 液16份(共8L)，取其中编号为偶数的样品(8份，共4L)进行测定。 打开纯蒸汽发生器，向提取罐底部通入水蒸气。试验考察不同蒸汽压 力(3KPa、4KPa、5KPa)对蒸馏提取率及蒸馏时间的影响，每组重复 2次。

该工艺研究中所有样品的挥发油含量均由实验例1中的方法测 定，总提取率，由公式(1)计算。结果如表4所示。

$Y=\frac{2\times {\Sigma }_{i=1}^n(C_i·V)}{M}$   公式(1)

Y——提取率，ml/kg药材；

——8份测定试样的五味子挥发油体积之和，其中n＝8，ml；

C_i——单份试样的挥发油浓度，％(V:V)；

V——单份试样的体积，500ml；

M——药材质量，15kg；

表4中的结果显示，本发明的挥发油测定方法在应用于现场快速 测定时，充分发挥了快速、准确的优势。因而证明，本发明的挥发性 物质的快速测定方法能满足工艺研究和生产现场监控的要求，有助于 提高生产效率，缩短工艺时程。

表4蒸汽压力对五味子挥发油提取率的影响