超临界 CO2萃取和水蒸汽蒸馏法研究乌药中挥发性有机物

何桂霞,易海燕,郭建生,3,裴 刚

1湖南中医药大学药学院;2湖南省教育厅中药现代化研究重点实验室; 3国家中医药管理局药性与药效研究三级实验室,长沙 410208

乌药为樟科植物乌药 Lindera aggregata(Sims) Kosterm的干燥块根[1],为常用中药,具有顺气止痛、温肾散寒的功效,广泛用于胸腹胀痛、气逆喘急、膀胱虚冷、遗尿尿频、疝气、痛经等证[2-5]。现代研究表明,乌药主要含有挥发油、异喹啉生物碱、呋喃倍半萜及其内酯类成分[6]。对于乌药挥发油成分的分析,只见于水蒸汽蒸馏法提取和微波-蒸馏法报道[7-9]。超临界流体萃取是近 20年来发展起来的一项新型物理萃取技术,在中草药研究方面显示出越来越广阔的发展潜力[10,11]。本文通过超临界 CO2流体萃取(SFE-CO2)与传统水蒸气蒸馏法 (SD)提取乌药中的挥发性成分,运用 GC-MS对两种提取方法进行化学成分的比较分析,为合理高效地开发利用乌药提供依据。

1 仪器与试剂

GC-MS-QP2010型气相质谱联用仪 (日本 Shimadzu公司);超临界 CO2萃取装置 (杭州华黎泵业有限公司);乌药药材,购于岳阳药材公司,经湖南中医药大学中药鉴定教研室刘塔斯教授鉴定为樟科植物 L indera aggregata(Sims)Kosterm的干燥块根。

2 方法

2.1 乌药挥发油的制备

2.1.1 超临界 CO2萃取法

将乌药粉碎后,过 20目筛,称取 400.0 g装入超临界萃取斧中,萃取温度 45℃,萃取压力 30 Mpa,分离釜Ⅰ压力 10MPa,温度为 40℃,分离釜Ⅱ压力 5 MPa,温度为 27℃,萃取时间为 2 h,得到挥发油为橘黄色,得率为 6.67%。

2.1.2 水蒸汽蒸馏法

取上述乌药粗粉 200.0 g装入 1000 mL圆底烧瓶中,加蒸馏水 600 mL,连接挥发油测定器,按药典2005版附录 XD挥发油测定法甲法[9]操作,连续蒸馏 8 h,所得挥发油用无水硫酸钠干燥,得到淡黄色挥发油,产率为 0.60%。

2.2 GC-MS分析条件

2.2.1 色谱条件

RTX-5MS石英毛细管柱 (30 m×0.25 mm× 0.25μm);色谱柱程序升温条件:柱温 60℃(保持 2 min),以 5℃/min升温至 160℃(保持 5 min),再以2℃/min升温至 200℃(保持 2 min),再以 8℃/ min升温至 240℃,然后保持至分析完成;汽化室温度 260℃;载气为高纯度氦气;柱前压 57.4 KPa;载气流量 1.00 mL/min;进样量 2μL;分流比 1∶30。

2.2.2 质谱条件

离子源为电喷雾离子源,电子能量 70 eV,离子源温度为 200℃,质量扫描范围 35～400 amu。GCMS接口温度为 260℃。

3 结果与分析

将 SFE-CO2萃取物及水蒸气蒸馏提取挥发油分别取适量,用正己烷稀释 100倍。经 GC-MS分析,得到 SFE-CO2萃取挥发油总离子图 (图 1)和水蒸气蒸馏法提取挥发油总离子图 (图 2),结合计算机系统内N IST27和N IST147谱库检索并查阅文献,共鉴定出 58个成分,其中超临界 CO2萃取法挥发油被鉴定的成分有 46个(占总产物 91.32%),水蒸汽蒸馏法提取挥发油被鉴定的成分有 36个 (占总产物的 92.60%),两者共有成分 24个。应用色谱峰面积归一法确定各化学成分的相对含量,结果见表1。

表 1 超临界 CO2萃取法与水蒸气蒸馏法提取乌药挥发油化学成分分析结果Table 1 Constituent of essential oil from RadixLinderae obtained by SFE-CO2and SD

8 16.25 Hexadecane(十六烷) C16H34 226 93 – 0.31 9 16.35 4-Isopropyl-1-cyclohexene-1-carbaldehyde (4-异丙基-1-环己烯-1-醛) C10H16O 152 84 0.48 –10 16.63 Bornyl acetate(龙脑乙酸酯) C12H20O2 196 97 8.31 3.14 11 18.04 .delta.-Elemene(δ-榄香烯) C15H24 204 92 – 0.41 12 19.04 .alpha-Ylangene(α-依兰烯) C15H24 204 97 0.34 0.52 13 19.07 3-Isopropenyl-2-methylenecyclohexyl acetate (3-异丙烯基-2-亚甲基环己基乙酸酯) C12H18O2 194 86 0.94 –14 19.17 Copaene(柯巴烯) C15H24 204 94 – 0.74 15 19.58 .beta.-Elemene(β-榄香烯) C15H24 204 97 0.75 1.83 16 19.89 .alpha.-Gurjunene(α-古云烯) C15H24 204 94 0.96 0.41 17 20.41 .beta.-Caryophyllene(β-石竹烯) C15H24 204 96 – 0.43 18 20.72 .alpha.-Bergamotene(α-香柠檬烯) C15H24 204 91 – 0.34 19 20.85 .alpha.-Guaiene(α-愈创木烯) C15H24 204 95 0.52 0.22 20 21.64 n-Dodecanol(正十二醇) C12H26O 186 97 0.97 –21 21.78 Longifolene(长叶烯) C15H24 204 93 2.84 0.32 22 21.86C15H24 204 92 – 2.07 23 22.20 Eudesma-4(14),11-diene(桉叶4(14),11-二烯) C15H24 204 91 1.64 2.57 24 22.42 .delta.-Guaiene(δ-愈创木烯) C15H24 204 90 2.01 2.74 25 22.46 1,1,3a-Trimethyl-7-methylenedecahydro-1 H-cyclopropa[a]naphthalene (1,1,3a-三甲基-7-亚甲基-1-H-环戊并[a]十氢萘) C15H20O 216 88 1.38 –26 22.51 .alph.a-Muurolene(α-木罗烯) C15H24 204 93 – 1.94 27 23.20 .delta.-Cadinene(δ-杜松烯) C15H24 204 91 0.97 1.81 28 23.63 .beta.-Guaiene(β-愈创木烯) C15H24 204 92 1.39 2.48 29 23.79 Eudesma-3,7(11)-diene(桉叶3,7(11)-二烯) C15H24 204 88 – 2.51 30 24.31 Germacrene B(大根香叶烯B) C15H24 204 91 – 0.80 31 23.93 Elemol(榄香醇) C15H26O 222 92 1.80 0.47 32 25.36 Spathulenol(斯巴醇) C15H24O 220 86 0.81 0.68 33 25.91 1-Isopropyl-4,8-dimethylspiro[4.5]dec-8-en-7-one (1-异丙基-4,8-二甲基螺[4,5]-8-癸烯-7-酮) C15H24O 220 80 0.45 –34 26.35 Selina-6-en-4-ol(蛇床-6-烯-4-醇) C15H26O 222 92 1.51 0.72 35 26.64 .gamma.-Eudes mol(γ-桉叶油醇) C15H26O 222 93 1.02 0.63 36 26.95 Agarospirol(沉香螺醇) C15H26O 222 85 – 0.75 37 27.17 4,4′-Dimethyl-2,2′-dimethylene bicyclohexyl-3,3′-diene (4,4′-二甲基-2,2′-二亚甲基双环己基-3,3′-二烯) C16H22 214 92 23.69 8.65 38 27.41 .tau.-Cadinol(tau-杜松醇) C15H26O 222 94 4.36 1.91 39 27.89 beta.-Eudes mol(β-桉叶油醇) C15H26O 222 98 4.11 1.42 40 28.12 (9E,12E,15E)-9,12,15-Octadecatrien-1-ol [(9E,12E,15E)-9,12,15-十八三烯-1-醇] C18H32O 264 89 – 2.39 41 28.54 Tetradecyl alcohol十四醇 C14H30O 214 90 0.76 –42 29.40 n-Heptadecane(正十七烷) C17H36 240 91 – 0.52 43 29.78 10-Isopropenyl-3,7-cyclodecadien-1-one 10-异丙烯基-3,7-环癸二烯-1-酮 C13H18O 190 90 – 0.62 44 29.85 Ger macrone(吉马酮) C15H22O 218 90 3.35 –5-Isopropenyl-3,6-dimethyl-6-vinyl-4,5,6,7-tetrahydro-1-benzofuran (5-异丙烯基-3,6-二甲基-6-乙烯基-4,5,6,7-四氢-1-苯骈呋喃) C15H24O 220 81 0.89 –46 32.88 .gamma.-Gurjunenepoxide-(2) C15H24O 220 83 – 0.92 45 30.31 6-Isopropenyl-4,8a-dimethyl-1,2,3,5,6,7,8, 8a-octahydronaphthalen-2-ol (6-异丙基-4,8a-二甲基-1,2,3,5,6,7,8,8a-八氢萘-2-醇)

47 33.12 n-Eicosane(二十烷) C20H42 282 90 0.55 0.29 48 33.23 Cyclopentanecarboxylic acid,3-isopropylidene-,bornyl ester (3-异丙烯基环戊羧酸龙脑酯) C19H30O2 290 79 1.11 –49 33.78 8-Methyl-2-phenyl-nona-4,7-dien-2-ol (8-甲基-2-苯基-4,7-二烯-2-壬醇) C16H22O 230 90 6.05 6.24 50 34.99 2-(4a,8-Dimethyl-2,3,4,4a,5,6,7,8-octahydro-2-naphthalenyl)-2-propanol(2-(4a,8-二甲基-2,3,4,4a,5,6,7,8-八氢-2-萘基)-2-丙醇) C15H26O 220 88 – 0.40 51 35.45 4-(5,5-Dimethylspiro[2.5]oct-4-yl)-2-butanone (4-(5,5-二甲基螺[2.5]-4-辛基)-2-丁酮) C14H24O 208 79 1.06 –52 35.89 2-Methyl-4-(2,6,6-trimethyl-1-cyclohexen-1-yl)butanal (2-甲基-4-(2,6,6-三甲基-1-环己烯基)正丁醛) C14H24O 208 78 2.37 –53 38.67 Heneicosane(廿一烷) C21H44 296 90 – 1.19 54 39.76 2-[2-(2,4-Dimethylphenyl)cyclopropyl]furan (2-[2-(2,4-二甲基苯基)环丙基]呋喃) C15H16O 212 93 11.61 13.35 55 41.90 n-Hexadecanoic acid(十六碳酸) C16H32O2 256 94 – 3.94 56 43.47 14,15-Didehydro-1,4,5,8,9,10,11,12,13,16,17,18,19,20-tetradecahydrocyclodeca[a]cyclotetradecene (14,15-二脱氢-1,4,5,8,9,10,11,12,13,16,17,18,19,20-十四氢环十并[a]环十四烯) C22H32 296 87 – 8.32 57 49.19 9,12-Octadecadienoic acid,methyl ester (9,12-十八碳二烯酸甲酯) C19H34O2 294 89 – 1.67 58 49.61 4,7,10,13,16,19-Docosahexaenoic acid,methyl ester, (all-Z)-(4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸甲酯) C23H34O2 342 86 – 2.26

从表 1可看出,乌药挥发油化学成分十分复杂,与文献报道相差较大,这主要由于药材产地、采摘时间、提取方法直接影响化学成分以及各化学成分的含量。SFE-CO2和 SD两种方法提取的乌药挥发油有柠檬烯、龙脑、龙脑乙酸酯、β-榄香烯、α-古云烯、桉叶 4(14),11-二烯、δ-愈创木烯、4,4′-二甲基-2, 2′-二亚甲基双环己基-3,3′-二烯、tau-杜松醇、β-桉叶油醇、8-甲基-2-苯基-4,7-二烯-2-壬醇、2-[2-(2,4-二甲基苯基)环丙基 ]呋喃等 24种成分完全一致,占 SFE-CO2方法挥发油成分的 54.56%,占 SD方法挥发油成分的 78.42%。其中 SFE-CO2方法中含量较高的成分有 2-[2-(2,4-二甲基苯基)环丙基 ]呋喃(13.35%)、4,4′-二甲基-2,2′-二亚甲基双环己基-3,3′-二烯 (8.65%)、14,15-二脱氢-1,4,5,8,9, 10,11,12,13,16,17,18,19,20-十四氢环十并[a]环十四烯 (8.32%)、8-甲基-2-苯基-4,7-二烯-2-壬醇(6.24%)、1,1-二乙氧基乙烷 (4.12%)、龙脑乙酸酯(3.14%),而 SD方法中含量较高的成分有 4,4′-二甲基-2,2′-二亚甲基双环己基-3,3′-二烯(23.69%)、2-[2-(2,4-二甲基苯基)环丙基 ]呋喃(11.61%)龙脑乙酸酯 (8.31%)、8-甲基-2-苯基-4, 7-二烯-2-壬醇(6.05%)、tau-杜松醇 (4.36%)、β-桉叶油醇(4.11%)。

通过以上实验分析,虽然与水蒸气蒸馏方法相比,SFE法在低温下进行萃取,有利于热不稳定以及易氧化的挥发油物质的提取,减少了成分的损失, SFE法得萃取物无溶剂残留,得到的挥发油在时间和萃取率上都比 SD具有明显优势,但两种方法提得的挥发油无论在成分还是其相对含量均存在一定差异。有文献提出 SFE方法可替代 SD法且较 SD法优越[12,13],本研究认为未必如此。SFE法与 SD法得到的乌药挥发油化学成分各有不同,研究其化学成分时必须注意这一点。

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