川芎的化学成分及其提取工艺研究进展

川芎的化学成分及提取工艺研究进展汪潜1，简家荣1，陈金泉2，李绍平1，王一涛1,3（1.澳门大学；2.香港浸会大学，香港;3.中国中医研究院，北京100070）[摘要]本文阐述了近年来川芎化学成分的研究进展，提出了新发现的川芎活性部位，并且提供了一个新发现化合物的结构简式；提取技术是保障中药制剂内在质量，提高临床疗效的关键，本文概述了近10年来川芎传统提取方法，以及新方法、新技术在川芎挥发油、阿魏酸、川芎嗪等主要成分的提取分离中的研究进展情况。[关键词]川芎；挥发油；阿魏酸；川芎嗪；提取工艺AdvancementinthestudiesofchemicalanalysisandextractiontechniquesofLigusticumChuanxiongHort(Chuanxiong)Wangqian1,KanKa-Wing1,ChanKam-Chuen2,LiShao-Ping1,WangYi-Tao1,3.(1.UniversityofMacau,Taipa,MacauSAR,China;2.HongKongBaptistUniversity,KowloonTong,HongKongSAR,China;3.InstituteofChineseMateriaMedica,ChinaAcademyofTCM.)[Abstract]ThisarticlereviewsthedevelopmentsinchemicalcomponentanalysisandextractiontechniquesofLigusticumChuanxiongHort(Chuanxiong)inthepast10years.Thelatestdevelopmentsinbothextractiontechniquesandanalyticaltechniquesforchemicalcomponentsdonotonlyhelpimproveextractionofactivecomponentssuchasvolatileoils,ferulicacidandtetramethylpyrazine,butalsodiscovernewactivecomponents.TheadvancementintheseareascanimproveboththequalityandthetherapeuticeffectsofChinesemedicinalproducts.[Keyword]LigusticumChuanxiongHort；volatileoil；ferulicacid；tetramethylpyrazine；extractiontechnique川芎（LigusticumChuanxiongHort）为伞形科藁本属植物川芎的干燥根茎。性温，味辛，具有活血行气，祛风止痛的功能[1]，是我国传统中药材之一，用于月经不调，闭经痛经，产后淤滞腹痛，胸肋刺痛，跌扑肿痛，头痛，风湿痹痛[2]。川芎的化学成分比较复杂，含有生物碱、酚类、内酯类以及中性油类等多种成分，其中川芎嗪、挥发油、阿魏酸等具有非常广泛的药理作用，有文献报道[3]：川芎的总生物碱和酚性成分有明显的扩张冠状动脉，增加冠脉血流量，降低心肌耗氧量，抑制ADP诱导的血小板的凝集，同时对已经凝集的血小板有解聚作用，可以降低血小板的表面活性等。本文将近年来川芎的化学成分和提取方法的研究进展情况作一综述。1.川芎化学成分研究进展有关川芎的化学成分已经有很多的研究报道，对其中有效作用物质基础，主要可以分为挥发性成分、生物碱、有机酸、有机酸脂、苯酞衍生物及其它化学成分[4]。生物碱成分中主要含有川芎嗪（chuanxionzine）、即四甲基吡嗪（tetramethylpyrazine）、L-异亮氨酸-L-缬氨酸酐（L-isoleeucine-L-valineanhydrede）、腺嘌呤、腺苷等。挥发油是川芎的主要成分，具有较强的生理活性，其中藁本内酯的含量可以达到58%，有外国学者[5,6]从川芎中分离鉴定了多种藁本内酯类化合物，肖永庆[7]等对川芎有效部位的化学成分研究，分离鉴定了藁本内酯；4,5-二氢-3-丁基苯肽；Ｚ,Ｚ′-6,6′,7,3′-α-二聚藁本内酯；Ｚ-6,8′,7,3′-二聚藁本内酯；Ｚ′-3,8-二氢6,6′,7,3′-α-二聚藁本内酯；4-羟基-3-丁基苯肽；阿魏酸及川芎三萜等8个化合物，其中川芎三萜为一新的三萜酯类化合物。王文祥[8]等用大孔树脂对川芎酚性部位进行提取，硅胶层析进行分离，共鉴定了７个化合物，其中４,7-二羟基-3-丁基苯酞（4,7-dihydroxy-3-butylphthalide）为新化合物，正十六烷酸（n-hexadecannoidacid）和胡萝卜苷（daucosterol）是首次从川芎中分离得到的化学成分，化合物４,7-二羟基-3-丁基苯酞的结构式如图1．图1．４,7-二羟基-3-丁基苯酞的化学结构式2.川芎的提取工艺研究进展中药提取的基本方法为浸渍法、渗漉法和回流法。其中水煎煮法是最传统和常用的提取方法之一，但是提取的效率不高，伊梅[9]对水煎煮法进行了考察，以汤剂的浸出率为指标，发现传统煎药法的浸出率仅为55.5%，川芎药材中含有挥发性成分，采用煎煮法很容易造成有效成分的损失，提取方法选择的不同，直接影响到有效成分的含量。因此，我们在确定川芎的提取工艺时，要针对具体的处方和化学成分进行试验和筛选，而不能一概用汤剂煎煮的传统方法。近年来，许多科研工作者对川芎的提取方法进行了系统而深入的研究，并且，随着新方法，新技术在中药提取中的应用，如何获取川芎药材中绝大多数的有效成分，同时尽可能去除非药效成分，提高临床疗效，减少服用量已经越来越受到广大科研工作者的重视，本文将对川芎中挥发油，阿魏酸，川芎嗪三种主要成分提取分离技术并结合近几年来研究状况进行一个小结。2.1挥发油成分的提取2.1.1水蒸汽蒸馏挥发油是川芎中重要的有效部位，水蒸汽蒸馏适合这一类具有挥发性，能随水蒸汽蒸馏而不被破坏，与水不反应难溶于水或不溶于水的化学成分的提取分离。石力夫等[10]对川芎干燥根茎挥发油用水蒸汽蒸馏的方法进行提取，将川芎粉碎后，经水蒸汽蒸馏得蒸馏液5000ml，再用无水乙醚提取，无水硫酸钠脱水后，得到淡黄色挥发油，得率为1.1%。2.1.2超临界CO2萃取超临界流体技术是19世纪70年代开始发展起来的新技术，广泛应用于天然药物的萃取分离、生物技术、环境工程等诸多领域[11]。CO2本身无毒无腐蚀性，而且临界条件适中（7.488MPa，304.5K），因而，在中药的提取分离中最常用。吴广通[12]等对川芎的挥发油成分用超临界流体萃取法进行研究，将川芎粉碎过40目筛，萃取压力为27.6KPa，温度40℃，静态萃取时间3min，动态萃取量7ml，得黄棕色半透明油状液体，得率为3.2%。原永芳[13]对比水蒸汽蒸馏和超临界CO2萃取技术，用GC-MS对提取的结果进行分析，发现SFE-CO2得到30多个组分，而水蒸汽蒸馏得到20多个组分，其中19个组分是相同的。水蒸汽蒸馏所得的挥发油中主要含大分子化合物，相对分子量在180以上，产生这些差异的可能原因是SFE-CO2在低温密闭条件下萃取，一些小分子易挥发的物质不容易损失，从而能更加全面真实的反映药材中的化学成分。综上所述，我们不难看出，超临界流体萃取法较水蒸汽蒸馏法操作简单，用时少，提取时间一般在20min即可完成，而水蒸汽蒸馏则需要十几个小时，而且，它的提取效率高，是提取川芎中挥发油的有效方法。2.2阿魏酸的提取2.2.1水煎煮法陈倩洁[14]等对不同煎煮时间川芎样品中阿魏酸的含量进行了考察，准确称取川芎粉碎颗粒35g，共称四份，各加入等量的水，分别煎煮1，2，4，6h，过滤后浓缩定容至100ml，发现阿魏酸在2h可以提取完全，而且在6h内的煎煮不会造成阿魏酸的破坏。2.2.2回流提取法用乙醇等易挥发的有机溶剂提取药材中的有效成分在回流提取中经常用到，将浸出液加热蒸馏，挥发性溶剂蒸馏后又被冷凝，这样周而复始，，直至有效成分回流提取完全。杨广德[15]等用回流提取的方法对阿魏酸成分进行了研究，建立了回流提取川芎中阿魏酸的方法，发现用8倍量40%乙醇回流提取3h，川芎中的阿魏酸有较高的提取效率，并且，优比超声提取和索氏提取，说明溶剂的种类和提取的方式对川芎中阿魏酸的提取效率有很大影响。2.2.3超临界萃取法川芎中含有比较多挥发性成分，适合用超临界法萃取其中的成分，张虹[16]等考察了影响超临界萃取川芎中有效成分的因素，采用正交试验，以提取液中的阿魏酸含量为指标，优选出川芎中阿魏酸的最佳超临界萃取条件为：萃取温度为0℃，萃取压力为35MPa，CO2的流量为25Kg/h，萃取时间为2.5h。在对川芎中阿魏酸进行超声提取，即用甲醇超声30min提取，测得阿魏酸的含量为0.015%，有文献报道[17]，用溶媒法提取，阿魏酸在川芎中的含量约为0.02%，该试验证实了CO2超临界萃取的优点。2.3川芎嗪的提取川芎中的生物碱主要成分为川芎嗪，现代药理研究表明：川芎嗪有扩张冠状动脉，增加冠脉流量，降低耗氧等广泛的生物活性。赵丽恋[18]等选择川芎嗪作为评价指标，对川芎药材的提取工艺进行了实验研究。结果发现，用80%的乙醇为溶剂提取2次，加乙醇量分别为8倍，6倍，提取时间分别为2h，1.5h，可以使药材中的川芎嗪基本浸出，转移率为82%。超临界流体提取技术由于采用了高压设备，价格昂贵，因而，有学者采用新的低压溶剂（Phytosol，法多索），即非氯氟烷溶剂，低压提取了一些中药中的活性成分，如丹参酮[19]，厚朴酚[20]等。刘本[21]等研究对比了法多索溶剂与超临界技术提取川芎中川芎嗪的能力，他用法多索溶剂，超临界CO2和夹带10%甲醇的超临界CO2从川芎中提取川芎嗪，HPLC的分析上述结果表明，经过2h的提取，夹带10%甲醇的超临界CO2提取效率最高（1.02%），法多索经过3次1.5h的提取，提取效率最低（0.74%）。吴清[22]等采用双提法提取川芎，用正交设计找到最佳提取路线，加水8倍量，提取挥发油8h，收集挥发油备用，水提部分趁热过滤，滤液浓缩至相对密度1.01~1.02（55~60℃），加入95%乙醇使含醇量达到60%，冷藏24h，浓缩后80℃减压干燥即得。3.讨论3.1本文综述了伞形科植物川芎的化学成分的研究进展情况，分析比较不同产地的川芎的品质，传统认为四川灌县，崇庆川芎产量大，质量优，为道地产品。为了考察不同产地川芎的质量，测定了灌县、上海、宝应、潮安产川芎的挥发油含量及川芎嗪、藁本内酯含量，比较结果表明各地含量与道地药材相当。而且，对不同产地川芎中微量元素的研究表明，四川灌县Zn、Mn含量为304ppm、118ppm，北碚Zn、Mn含量仅为16.1ppm、25.0ppm[4]。从川芎中寻找具有生物活性的新化合物及寻找川芎新资源已经成为今后川芎化学成分研究的方向之一。3.2中药制剂的现代化主要依赖于提取技术的现代化，而提取技术现代化的基本原则是继承中药传统的“配伍”精华，以有效的中药复方为重点对象，运用先进的提取分离技术。本文通过对川芎中三种主要活性成分提取分离方法的介绍，运用现代的技术手段，可以大大提高有效成分的提取效率，去粗存精，缩短工作时间。因而，如何找到合理先进的提取方法，促进川芎制剂的现代化，是摆在广大科研工作者面前的重大课题。参考文献：[1]中华人民共和国药典（一部）．北京：化学工业出版社，2000：30．[2]中国医学科学院药物研究所．中草药现代研究(第二卷)：33．[3]阴健，郭力弓．中药现代研究与临床应用．北京学苑出版社：1994[4]郑虎占，董泽宏，佘靖．中药现代研究与应用．北京学苑出版社：1997[5]MKaouadji,FDePachtere,CPouget,etal.ThreeAdditionalPhthalideDerivatives,AnEpoxymonomerandTwoDimer