中藥揮發油測定方法研究

揮發油是中草藥的一大類成分，是一種能隨著水蒸氣蒸餾，以萜烯、倍半萜烯及其含氧衍生物為主要成分的油狀液體，廣泛存在于中藥、香料中，且常以含量的高低來評價其質量的優劣。但由于中藥揮發油極不穩定，存在著許多影響揮發油含量的因素：產地、品種、采集期、加工方法、貯存期、提取方法等，如何最大限度地保留中藥和中成藥制劑中的揮發油成分，一直是學術界關心的問題之一，本文謹就揮發油含量測定方法的影響因素做一探討。氣相色譜法(GC)可分離揮發油中的成分，并根據已知成分的對照品作出定性和定量；近年來迅猛發展的超臨界流體萃取技術(SFE)以其分離效率高、操作周期短、傳質速率快、滲透能力強、蒸發潛熱低等優點在中藥有效成分如生物堿、揮發油、苯丙素等的提取方面得到廣泛應用，對于揮發油SFE與其它色譜技術及紅外光譜、質譜聯用，可高效、快速地分析其中的有效成分。但GC與SFE因儀器設備昂貴、對照品來源有限及實驗操作復雜等因素的限制，目前尚難普及，而且CC與SFE都不能對揮發油整體作出定量。因此，揮發油含量測定方法現大都采用簡便實用的藥典法，但該法存在著一些影響測定結果的問題，鑒于此，科研人員對揮發油測定方法進行了各個方面的探索研究，以期提高該法的定量精度及實用價值，以下謹就這一方面的研究情況做一綜述。 

L 供試品的預處理
中國藥典規定，測定用的供試品須預先粉碎，使能通過二至三號篩，但粉末不宜過細，粉碎過細，可能導致油室或油細胞破碎過多，在粉碎過程中造成揮發油散失過多，而且過細的粉末加水加熱時成糊狀，容易引起焦化和暴沸現象，因此樣品預處理時應根據不同品種而異：對于質地較緊密的根、根莖、莖木等類藥材，宜制成最粗粉；對于果實、種子等類藥材，宜搗碎；對于質地輕泡的花、全草等類藥材，宜切碎。侯家麟等按藥典法測當歸揮發油時，考慮到藥材粉碎時揮發油易散失，且藥材粉末直接測定易起泡沫，所以將藥材置搪瓷盤內，加水，上蓋紗布悶潤、浸軟，剪成薄片，同浸出液一起裝入蒸餾瓶內蒸餾，取得了較好的結果。

2 接受器中的溶媒選擇
中國藥典規定，乙法適用于測定相對密度在1．0以上的揮發油，其接受器中須加入lml二甲苯，但由于揮發油沸點較高，蒸餾時問也較長，且二甲苯的沸點為137～140℃，容易散失，導致讀數不準確。加瑞忒曾因此建議用二甲苯連續蒸餾時，每小時應加入0．01ml二甲苯作為一個校正值，但該法顯然非常麻煩。所以可用餾出溫度高達300℃以上的液體石蠟取代二甲苯，即可避免油層散失問題。再者，揮發油容易從液體石蠟中用乙醇萃取出來，有利于揮發油性質的進一步研究。

3 測定方法的研究
中國藥典法雖簡便實用，但也存在著一些不容忽視的問題：取樣量大；相對密度大的揮發油易于沉在水層內，甚至沉于接受器低部；揮發油類熔點較高，在常溫下會凝固，餾出的揮發油會附著于測定器的內壁上；這些情況都不能將揮發油完全收集于油層中，致使影響讀數，導致分析結果偏低。為此，人們積極地進行著各種有益的探索：
高石清和等對于不能大量獲得的特種生藥、香料原料及制劑中的揮發油樣品，特制了一種揮發油微量測定器，具有乙醚一水雙層裝置。該測定器可避免乙醚層乳化、蒸餾量減少的問題，能將相對密度大的揮發油完全收集在乙醚層中，亦可避免揮發油常溫下凝固附著內壁的問題。經實驗證明，該測定器可以測定生藥中以10mg數量級計的揮發油含量，但該法實驗裝置復雜。
羅小萍等摸索出一個用樣量小的揮發油微量測定方法，其裝置同藥典法，不同之處在于：精密稱取少量樣品蒸餾，在接受管中加適量石油醚浮于水上層，蒸餾完畢后，在冷凝管上端加少量石油醚沖洗冷凝管，待充分分層后，打開活塞放出刻度管的水，收取醚層于精密稱重的10ml燒杯中，在室溫通風處使石油醚自然揮干，精密稱重，換算其百分含量。該法簡單實用，精確度高，其標準差和變異系數均小于藥典法，各種相對密度的揮發油均可適用。張廣強等應用該法測不同產地菊花揮發油含量，證明其準確度較高。但該法因石油醚和揮發油都具揮發性而不易恒重，操作復雜。
劉本等用重量法測定樣品中的微量揮發油含量。該法根據Rauh和Dalton定律，在測定樣品中加人少量乙醚，由于純乙醚的蒸汽壓大于純揮發油的蒸汽壓，乙醚蒸汽壓構成了溶液的蒸汽壓，而揮發油的蒸汽壓可忽略不計。即揮發掉的重量為乙醚的減少量。待乙醚揮盡后減失的重量既為揮發油的減少量。這樣，稱量乙醚提取液，以重量對時間作圖，將曲線兩端的直線外推到坐標軸的交點，即為揮發油的重量。稱量時，因乙醚和揮發油不斷揮發，天平不能穩定，該法選擇天平讀數由樣品過重變到樣品較輕時的轉變讀數作為某一時刻稱量樣品的重量。同上一樣，不易恒重是該法的不足之處，可能導致重現性不佳。
王憲楷等針對藥典法須預先知道所測揮發油相對密度才能選用甲、乙法的問題，自行設計了一種能夠同時分別收集測定輕重揮發油含量的裝置，即將一特制有刻度的揮發油分離測定管置于索氏提取器的樣品筒中，加熱過程中，輕油和重油分別浮于水面和沉于管底，可分別讀數。經實驗證明，利用該裝置測定樣品中同時含有的輕油和重油以及測定未知相對密度的揮發油是可行的。但該裝置不便于收集油樣且部分相對密度接近于1．0的揮發油易于混在水層中影響讀數。
余明志等針對王憲楷等測定裝置只能測定常量的輕重揮發油、油樣不便收集且須與索氏提取器聯用的不足之處，設計出一套可以直接測定未知相對密度的揮發油、微量與常量俱備、輕重揮發油能同時測定的儀器(該儀器已獲得中國發明專利)。全套儀器由燒瓶和具有蒸餾管、冷凝管、接收瓶、計量管、回流支管為主要結構的測定器組成，儀器設計合理，美觀實用，操作簡便，易于掌握。該儀器在lml以內的最小分度值比其它儀器小5倍，提高了讀數的準確性，且可直接收集油樣，餾出的揮發油更易聚集，受熱損失少，得油率高。該裝置的不足之處是：不能拆卸，不能直接洗刷，排氣孔堵塞后易沖氣炸裂。
徐靜涵為解決藥典法揮發油較難提取完全的問題，設計了一種全能揮發油提取器，使提取率由1．22％提高到2．62％。該裝置類似于現揮發油測定器，只是無刻度接受管部分，其提取原理為揮發油經水蒸氣蒸出后進入存液管，油水分離，比重輕者浮于液面，重者沉于存液管下端，而水液經溢流管又流入蒸餾瓶，最后揮發油由存液管放出。該法可同時提取不同比重的揮發油，節約時間和能源，提油率高，節約原料，安裝使用方便。該法對于相對密度接近于1．0的揮發油同樣有油水混合、不易分離、影響讀數的問題。
陳有根等針對藥典法揮發油測定器存在的許多不足之處，提出了改進的商榷意見及修改方案：(1)測定器B的支管上端與水蒸氣上升管的分岔處應略高于刻度管膨大部分底部，以擴大冷凝后揮發油表面積。(2)測定器B膨大部分上端磨口處與蒸汽支管間的長度應適當縮短，以免刻度管內液體被蒸汽加熱溫度過高，使揮發油發生結構變化，不利于收集揮發油進行成分分析。(3)測定器B刻度管下端斜口應背離蒸汽管，有利于盛接由刻度管放下的水或油。(4)冷凝管C宜使用直型冷凝管，有利于冷凝管內壁掛有的油滴下滑到測定管內，以減少測定誤差。(5)冷凝管C下口宜制成斜口，且使用時應使斜面正對蒸汽上升支管，既可避免冷凝后的揮發油倒流進入磨口接縫內，又便于觀察蒸汽冷凝下滴速度，減小測定誤差。只是該方案中的第四點使用直型冷凝管利于油滴下滑的同時，可能又會造成揮發油蒸汽來不及冷凝，易于向上散失的問題。
劉小平針對相對密度接近于1．0的揮發油懸浮在水中、油滴附著內壁及相對密度大者沉于底部影響讀數的問題，按藥典法(甲法)用揮發油測定器使揮發油提凈，將其轉入分液漏斗中，用乙醚萃取兩次，然后將乙醚層合并于有刻度小管中，于室溫下將乙醚揮盡，即得揮發油量。該法的問題是乙醚恰好完全揮盡的時刻不易掌握。
孟憲紓等在藥典法基礎上改進制作了一種不需使用二甲苯，可測任何相對密度揮發油的測定器，取得了滿意的結果。但該測定器不易仿制。
近年來，微波技術的應用以其穿透力強、選擇性好、加熱效率高等特點得到很大發展。微波輻射可以大大加快反應速度，反應時間以分、秒計，這已成為有機化學領域中迅速發展的一個熱點。另外，微波應用于天然產物的浸取過程，有效地提高了收率。魯建江等用微波法提取陳皮中的揮發油，實驗安全、迅速、高效。該法將燒瓶置于連續微波反應器中。連接揮發油測定器及回流冷凝管，調整合適功率，微波輻射20 min即可。與藥典法相比，反應時間由傳統的5 h減為20 min，陳皮揮發油的含量由0．862％提高到1．208％。還有王莉等用微波法測定不同季節魁蒿葉及艾葉中揮發油的含量，都取得了較好的效果。與傳統的藥典法相比，微波法測揮發油含量操作方便，裝置簡單，反應速度大大提高，反應時間縮短15倍，只是該法中的連續微波反應器尚不普及。
佟鐵光等利用高壓鍋可以密閉的特點，用高壓鍋替代圓底燒瓶。具體作法是：去掉高壓閥，在其中間鉆一直徑為6cm的圓孔，然后緊緊塞人大小合適的橡膠塞，在橡膠塞中間鉆一直徑為3cm的圓孔，其中間插入長17cm，直徑3cm的磨口玻璃管，玻璃管與揮發油測定器緊密連接，這樣即成為一改進后的揮發油提取器。該法增大了提取容量，克服了裝藥及倒藥困難的不利因素，提高效率4—6倍，同時更實用方便。但該法不適用于珍稀藥材香料或少量樣品的測定。

4 其它
對藥典法中的揮發油測定法，尚需注意以下兩個問題：一是加熱方式以可控溫電熱套為宜，因電熱套的發熱量比油浴大數倍，用于水蒸氣蒸餾的效果非常好。又因煮沸生藥時，或多或少會起泡，所以必須調節輸入電壓以調節加熱熱量。二是應注意仔細清潔儀器，尤其是接受器的刻度部分，用酒精和水洗，接著用溫熱的鉻酸硫酸混合液洗。否則，在放油層讀數時，由于接受器未清潔干凈，油層會粘附于內壁，不能完全下降到刻度管底部，影響讀數。
綜上所述，可以看出，為了減少誤差，人們對揮發油測定法做了許多研究工作，藥典法應以此為基礎，改進儀器結構，改善測定方法，建立一種簡便準確更為有效的揮發油測定方法。