薰衣草精油環(huán)糊精包合物釋放過程的紫外分析

◎ 唐 軍，韓凱樂，管雪麗，岳霞霞

（1.新疆大學(xué)理化測試中心，新疆 烏魯木齊 830046；2.新疆伊犁紫蘇麗人生物科技有限公司，新疆 伊寧 835000）

薰衣草是一種唇形科多年生的草本植物，自身植株具有一定的芳香性[1]。薰衣草具有多種功效，如抑菌、抗氧化、消炎、止痛、減少抑郁、活筋通絡(luò)等[2-3]，常用作芳香整理劑、香料香精、驅(qū)蟲殺菌劑[4-5]。由于其具有以上的優(yōu)良特性，科研工作者對薰衣草精油的提取工作進(jìn)行了廣泛研究。提取出的薰衣草精油絕大部分延續(xù)了其植株的優(yōu)勢，但其在短時間內(nèi)揮發(fā)較快而帶來的運(yùn)輸和儲存問題仍然備受關(guān)注[6]。為了提高薰衣草精油的穩(wěn)定性，增加其利用率，對其進(jìn)行包合以使其緩慢釋放、留香持久[7]。羥丙基-β-環(huán)糊精是β-環(huán)糊精的衍生物，具有內(nèi)疏水外親水的空腔，水溶性強(qiáng)，能夠?qū)Χ喾N非水溶性物質(zhì)實現(xiàn)較好的包埋，被眾多學(xué)者爭相研究[8-11]。另外，薰衣草精油測定方法主要通過氣相色譜法、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法等[12]，實驗測試人員需要經(jīng)過專業(yè)系統(tǒng)的培訓(xùn)才能操作、測定過程時間相對比較長。因此，我們利用本實驗室制備的羥丙基-β-環(huán)糊精薰衣草精油包合物，采用紫外光譜方法對其中薰衣草精油的釋放過程進(jìn)行探究，以期為薰衣草精油產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與實驗方法

1.1 材料與試劑

羥丙基-β-環(huán)糊精，江蘇豐園生物技術(shù)有限公司，平均取代度6.0；薰衣草精油，購自新疆伊犁；芳樟醇，98%，阿拉丁試劑有限公司；乙酸芳樟酯，98%，阿拉丁試劑有限公司；無水乙醇，分析純，天津市紅巖劑廠。薰衣草精油-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物包合物，自制[13]；薰衣草精油羥丙基-β-環(huán)糊精物理混合物，按包合物合成比例自制。

1.2 儀器設(shè)備

日本島津公司UV-3600紫外可見近紅外分光光度計；磁力攪拌器，DS-101S，金壇市醫(yī)療儀器廠；超聲波清洗器，KQ3200E，昆山市超聲儀器有限公司；冷凍干燥機(jī)，F(xiàn)D-1D，北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司；調(diào)溫電熱套，DZTW，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以無水乙醇作背景，羥丙基-β-環(huán)糊精乙醇溶液作對照。采用10 mm石英比色皿，以選定的萃取溶劑為參比測定其吸光度，通過對薰衣草精油在280 nm處5個濃度梯度下吸光度的測定，通過最小二乘法計算出線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)。

1.4 包合物中精油含量的測定

每次平行準(zhǔn)確稱取3份包合物各0.050 0 g，無水乙醇溶解并定容于10 mL容量瓶中。在280 nm處測定包合物溶液的吸光度，算出平均值，并代入標(biāo)準(zhǔn)曲線計算其濃度，計算包合物中精油含量。

1.5 包合物釋放實驗

對制備的薰衣草精油-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物分成3份，分別在室溫、50 ℃及75 ℃下恒溫連續(xù)釋放20 d。薰衣草精油羥丙基-β-環(huán)糊精物理混合物在相應(yīng)溫度下處理7 d，并與包合物進(jìn)行對比。其中，每個樣品點平行測定兩次，計算其平均值并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫外光譜測定波長的選擇

依據(jù)薰衣草精油國家標(biāo)準(zhǔn)和實際樣品測定，精油中主要化學(xué)成分為芳樟醇和乙酸芳樟酯，二者的含量占精油全部成分的50%以上。因此，在選擇定量吸收波長時，分別測定了薰衣草精油、芳樟醇、乙酸芳樟酯、精油包合物、羥丙基-β-環(huán)糊精的紫外可見吸收譜，以此來確定最佳分析波長。具體過程為：精確移取300 μL芳樟醇到25 mL容量瓶中，用無水乙醇稀釋定容；移取300 μL乙酸芳樟酯到10 mL容量瓶中，用無水乙醇稀釋定容；精確移取薰衣草精油100 μL到10 mL容量瓶中；分別準(zhǔn)確稱取羥丙基-β-環(huán)糊精和包合物0.050 0 g，無水乙醇溶解并定容于10 mL容量瓶中。將以上溶液于200～400 nm掃描，得到了薰衣草精油、芳樟醇、乙酸芳樟酯、薰衣草精油-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物、羥丙基-β-環(huán)糊精的紫外吸收光譜圖，如圖1所示。通過紫外可見吸收光譜圖，可以看出薰衣草精油、芳樟醇、乙酸芳樟酯主要集中在280 nm處附近出現(xiàn)吸光度，而羥丙基-β-環(huán)糊精在280 nm附近無吸收峰，因乙酸芳樟酯和芳樟醇均在280 nm處有較強(qiáng)吸收，因此本實驗選擇280 nm作為薰衣草精油定量分析波長。

圖1 幾種物質(zhì)的紫外吸收光譜圖

2.2 薰衣草精油標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精確移取薰衣草精油100 μL到10 mL容量瓶中，無水乙醇稀釋定容。分別從配液中移取200、400、600、800、1000 μL于5個10 mL容量瓶中，無水乙醇稀釋定容。測其在280 nm處的吸光度，并制作精油的標(biāo)準(zhǔn)曲線，5個點的吸光值處于0.1～0.75，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2所示。通過擬合，得到方程A=-0.059+0.808 C，相關(guān)系數(shù)R為0.999 92，由圖2及回歸方程可知，薰衣草精油的乙醇溶液濃度在0.2～1.0 μL/mL時，吸光值與對應(yīng)的油濃度符合比耳定律，相關(guān)性系數(shù)R接近1，說明擬合度高，線性很好。

圖2 薰衣草精油的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

2.3 精密度試驗及重復(fù)性實驗

準(zhǔn)確平行稱取5份薰衣草精油-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物0.050 0 g，分別加入少量無水乙醇使之完全溶解，移入10 mL容量瓶中，用無水乙醇繼續(xù)稀釋定容。吸取定容后溶液，在相同條件下測定3次，分別記錄其吸光度值。測得每份包合物溶液的吸光度平均值分別 為 0.410、0.413、0.410、0.415、0.412，RSD=0.51%（n=5），說明該方法有效，精密度較好。通過重復(fù)性實驗，測得包合物溶液的吸光度分別為0.407、0.410、0.416、0.412、0.413，RSD=0.82%（n=5），說明該方法有效，重復(fù)性較好。

2.4 加樣回收率試驗

精確稱取薰衣草精油-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物0.030 0 g共9份，通過2.2中的標(biāo)準(zhǔn)曲線法可以測定出0.030 0 g樣品中精油含量為0.349 7 μL。對9份樣品分別用無水乙醇溶解后置于10 mL容量瓶中，再分別向其中移入2.2中第一步配制的精油溶液各200、350、500 μL，用無水乙醇定容至刻度，取溶液于280 nm處測定其吸光度值，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，計算回收率。根據(jù)實驗計算其加標(biāo)回收率，測定結(jié)果見表1。

表1 加標(biāo)回收率試驗測定結(jié)果表

2.5 不同溫度下精油含量隨時間變化的紫外光譜分析

在薰衣草精油-羥丙基-β-環(huán)糊精釋放過程中，對于每一個時間點，平行測定3次取平均值。樣品溶液制備按1.4包合物溶解定容操作，在280 nm處測定其吸光度，然后依據(jù)2.2中的標(biāo)準(zhǔn)曲線方法來進(jìn)行定量分析。對薰衣草精油-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物包合物在室溫、50 ℃和75 ℃下恒溫連續(xù)釋放20 d，選取相應(yīng)時間進(jìn)行測定，結(jié)果如圖3（a）所示。將薰衣草精油羥丙基-β-環(huán)糊精物理混合物在同樣溫度下連續(xù)恒溫釋放7 d，選取相應(yīng)時間進(jìn)行測定，結(jié)果如圖3（b）所示。

圖3 薰衣草精油-羥丙基-β-環(huán)糊精在不同溫度釋放曲線圖

從圖3（a）的薰衣草精油-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物殘留率圖中可以看出，在第20 d時，在室溫條件下薰衣草精油的殘留87.61%，在50 ℃下殘留66.17%，在75 ℃下殘留58.22%。薰衣草精油在初期釋放較快（釋放速率：室溫＜50 ℃＜75 ℃，75 ℃條件下存放1 d后薰衣草精油殘留率驟降），隨著時間的增加釋放率逐漸減小，甚至是趨于平衡。另外，薰衣草精油-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物與薰衣草精油羥丙基-β-環(huán)糊精物理混合物在曲線走勢上基本一致，都屬于先快后慢釋放。但是，無論是在常溫下，還是50 ℃或75 ℃下，薰衣草精油-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物要比薰衣草精油羥丙基-β-環(huán)糊精物理混合物穩(wěn)定很多。75 ℃下，相比物理混合物，包合物中的精油受溫度影響相對小些，因此其最終平衡時的殘留率仍能維持在58%左右；而對于混合物薰衣草精油羥丙基-β-環(huán)糊精物理混合物而言，溫度越高，由于薰衣草精油與羥丙基-β-環(huán)糊精只是簡單混合并未發(fā)生化學(xué)成鍵情況，而使得較多的薰衣草精油成分快速揮發(fā)，最終達(dá)到相對平衡（殘留率穩(wěn)定在16%左右）。另外，由圖3可知，包合物在常溫和50 ℃下隨時間的推移，為近似平緩線性變化。薰衣草精油羥丙基-β-環(huán)糊精物理混合物在常溫和50 ℃下近似指數(shù)式下降。兩者75 ℃下都迅速降低，說明已經(jīng)達(dá)到薰衣草精油從其表面或內(nèi)部迅速釋放的地步。薰衣草精油和羥丙基-β-環(huán)糊精的物理混合物無論是在室溫還是50 ℃或75 ℃條件下，在第3 d左右就基本揮發(fā)得差不多了，之后的揮發(fā)速率較為緩慢，變化不大，而包合物在進(jìn)行20 d釋放之后其殘留率仍遠(yuǎn)高于7 d釋放的物理混合物，說明在薰衣草精油羥丙基-β-環(huán)糊精包合物中精油分子與環(huán)糊精之間有化學(xué)成鍵，使得分子間作用力增強(qiáng)，揮發(fā)緩慢。

3 結(jié)語

以無水乙醇溶劑提取包合物中的精油，以280 nm作為分析波長，建立了薰衣草精油含量測定的紫外-可見分光光度法，方法的檢測線性濃度在0.20～1.0 μL/mL，相關(guān)系數(shù)R=0.999 92，平均回收率為99.8%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.93%。并以此方法來考察室溫、50 ℃及75 ℃條件下薰衣草精油-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物中薰衣草精油隨時間變化的釋放情況，釋放實驗表明，包合物中精油的緩釋效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于物理混合物，且在一定時間內(nèi)殘留率較高（即釋放率較低），說明包埋效果較好。通過紫外光譜法對薰衣草精油羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的釋放過程進(jìn)行探究，為薰衣草精油的應(yīng)用和發(fā)展提供有力依據(jù)。