全 文 ：丁香油的超临界 CO2萃取工艺研究及 GC-MS 分析
袁雨婕1 ,2 ,宁德山1 ,曾荣华1 ,葛发欢1＊
1 中药提取分离过程现代化国家工程研究中心 ,广州 510240;
2 中山大学生命科学学院 ,广州 510275
【摘　要】　目的:研究超临界 CO2萃取丁香油的工艺。方法:探讨了萃取釜压力并采用单因素法研究了分
离釜Ⅰ压力对萃取效果的影响 ,确定了超临界 CO2萃取丁香油的较优条件。并将丁香油的超临界 CO2萃取法与
传统的水蒸气蒸馏法进行比较 ,用 GC-MS 法对丁香油进行分离鉴定 。结果:萃取釜压力范围为 25 ～ 30 MPa , 较
优的分离釜Ⅰ压力为 14MPa左右 , 分离釜Ⅱ压力为 5MPa ,温度 55 ℃左右。超临界 CO2法收率为 15%, 水蒸气
蒸馏法收率为 4%, GC-MS 分别鉴定出 11 种和 8种化学物质 , 主要由丁香酚 、乙酸丁香酯和 β-石竹烯组成。结
论:超临界 CO2萃取法用于提取丁香油具有时间短 、收率高等优点 , 比传统的水蒸气蒸馏法更优越。
【关键词】　超临界 CO2萃取;丁香油;水蒸气蒸馏;GC-MS 分析
【中图分类号】　R284.2;TQ460.7 +2　　【文献标识码】　A　　【文章编号】　1672-3651(2007)05-0363-03
【收稿日期】　2007-06-30
【＊通讯作者】　葛发欢:高工 , Tel:020-84442256 , Fax:020-
84254472
　　丁香为桃金娘科常绿乔木植物丁香(Eugenia
caryophyllata Thunb.)的干燥花蕾 ,其性温味辛 ,入
脾 、胃 、肾三经 ,具有温中降逆 、补肾助阳之功效 。
花蕾含挥发油即丁香油 ,主要含有丁香酚 、乙酸丁
香酯 、β-石竹烯等 。除作药用外 ,丁香油也常作为
食品及化妆品的香料 ,市场需求量大[ 1] 。丁香油
的提取通常采用的是水蒸汽蒸馏法或有机溶剂提
取法 ,但这些方法的缺点是精油提取率低 ,易破坏
精油中的部分组分或有溶剂残留。
超临界 CO2萃取技术是近十几年来迅速发展
的一种提取分离技术 ,具有提取效率高 、生产周期
短 、不造成环境污染 、操作简便等优越性[ 2] 。该技
术进行中药研究开发及产业化 ,较传统方法具有
极大优越性和市场潜力 。本文采用超临界 CO2萃
取法对丁香油的提取进行了工艺研究 ,与水蒸汽
蒸馏法进行了比较 ,用气相色谱 质谱联用技术分
析两种提取方法所得挥发油化学成分。
1　材料和仪器
1.1　药材
丁香花蕾 ,购于广东省药材公司 。经广州市
药材公司周路山主任中药师鉴定为桃金娘科植物
丁香(Eugenia caryophyllata Thunb.)的干燥花蕾 。
1.2　仪器
5升超临界萃取装置(HA-9508 型):自行设
计 ,华安超临界萃取有限公司加工生产;安捷伦
6890N气相色谱-质谱联用仪;上海WZZ-2A 数显
自动旋光仪;阿贝折射仪 。
2　实验方法与步骤
2.1　丁香油的超临界CO2萃取
按如下操作流程:CO2气瓶※贮罐※高压泵※
萃取釜※分离釜Ⅰ※分离釜Ⅱ※循环。将丁香花蕾
500 g粉碎后 ,投入萃取釜 ,分别对萃取釜 、分离釜Ⅰ、
分离釜Ⅱ、贮罐进行加热或冷却 ,当达到所选定温
度 ,对系统进行加压 ,当达到所选压力时 ,关闭 CO2
气瓶 ,开始循环萃取 ,并保持恒温恒压 ,到达所选定
的时间后 ,从分离釜Ⅰ、分离釜Ⅱ出料口出料得丁香粗
油 ,根据状态进行相应分层或离心处理 ,对所得样
品进行理化常数测定及GC-MS分析 。
2.2　丁香油的传统水蒸气蒸馏
取一定量同样的丁香花蕾 ,用水蒸气蒸馏法
蒸馏 6 h得丁香油 ,分析油的质量 。
2.3　丁香油的质量分析
GC-MS测定色谱条件:DB-WAX毛细管柱(30
m×0.25 mm ,0.25μm),柱温:90 ℃※230 ℃,升温
　2007年 9月　第 5卷　第 5期 Chin J Nat Med　Sep.2007　Vol.5　No.5　363　
速度 10 ℃·min-1 ,分流进样 ,分流比 1∶20 ,进样口
温度 280 ℃;质谱条件:EI 离子源温度 230 ℃,电
子能量 70 eV ,接口温度 280 ℃,质量扫描范围 30
～ 550 u ,载气为高纯氦气 ,流量 1 mL·min-1 。
相对密度 、比旋度 、折光率的测定 取超临界
CO2萃取所得丁香油和水蒸气蒸馏所得丁香油 ,根
据《中国药典》2005年版二部附录ⅥA相对密度测定
法 、Ⅵ E比旋度测定法 、ⅥF 折光率测定法进行测定。
3　结果与讨论
3.1　萃取釜压力对萃取结果的影响
在萃取釜 、分离釜Ⅰ 、分离釜 Ⅱ温度分别为 45
℃、55 ℃、50 ℃及分离釜 Ⅰ 、分离釜 Ⅱ压力分别为
8 MPa、5 MPa的条件下 ,改变萃取釜压力 ,则萃取
釜压力对总收率和分离釜 Ⅰ收率的影响见表 1。
Table 1　The effect of the extracting(E.)pot′s pressure on
the total yield and separating(S.)pot Ⅰ′s yield
E.pot′s pressure (MPa) Total yield(%) S.pot I′s yield(%)
20 13.8 9.1
25 13.0 10.0
30 15.1 9.4
从总收率的变化可知 ,在 20 ～ 25 MPa 范围内
丁香油总收率随压力变化不明显 ,分离釜 Ⅰ收率
增大 。在 25 ～ 30 MPa ,总收率随压力的升高而增
加 ,分离釜 Ⅰ收率反而减小。
对萃取压力为 30 MPa 时的出料进行理化常
数测定(表 2),可知分离 Ⅰ上层相对密度偏大 ,这
是萃取压力过大所致 ,故萃取压力应小于30 MPa。
Table 2　The properties of separating pot Ⅰ and Ⅱ
Item
S.pot Ⅰ
upper layer
S.potⅠ
lower layer
S.pot Ⅱ
upper layer
S.pot Ⅱ
lower layer
ρ 1.2241 1.120 6 1.035 2 1.037 0
[ α] tD -0.49 -1.64 -1.21 -1.70
n 1.5253 1.525 8 1.523 0 1.522 5
本实验主要考察丁香油的主成分丁香酚 、β-
石竹烯 、乙酸丁香酯 。将分离釜 Ⅰ 、分离釜 Ⅱ出料
口所得油状液体分层后经GC-MS 分析 ,结果见表
3。
由表 3知 ,分离釜 Ⅱ上 、下层 β-石竹烯含量明
显较分离釜 Ⅰ高 ,这是因为 β-石竹烯在三种组分
中极性相对较小的原因;乙酸丁香酯极性相对较
大 ,易于析出 ,故分离釜 Ⅰ中乙酸丁香酯含量明显
高于分离釜Ⅱ;丁香酚极性介于 β-石竹烯与乙酸
丁香酯间 ,故含量变化不大。从分离釜 Ⅰ 、分离釜
Ⅱ中出料的外观看 ,分离釜 Ⅰ出油含大量乳黄色
泡沫状物 ,而分离釜 Ⅱ油体澄清 ,几乎没有乳状泡
沫物 ,故要得到澄清的油 ,尽量从分离釜 Ⅱ出料或
对分离釜 Ⅰ进行分层或离心 。
Table 3　Compounds ratios of the upper layer and the lower
layer of the separating potⅠ and Ⅱ
Compound
S.pot Ⅰ
upper layer
(%)
S.pot Ⅰ
lower layer
(%)
S.pot Ⅱ
upper layer
(%)
S.pot Ⅱ
lower layer
(%)
Eugenol 67.01 67.87 70.45 68.51
β-Caryophllene 9.11 9.85 16.98 15.82
Eugenol acetate 14.11 14.34 9.67 11.21
3.2　分离釜Ⅰ压力对萃取结果的影响
在萃取釜 、分离釜 Ⅰ 、分离釜 Ⅱ温度均为 50
℃及萃取釜 、分离釜 Ⅱ压力分别为 20 MPa 、5 MPa
的条件下 ,改变分离 Ⅰ压力 ,则分离釜Ⅰ压力对分
离釜 Ⅰ 、分离釜 Ⅱ收率 ,丁香酚含量的影响见图 1 ,
图 2。
Fig 1.The effect of the separating pot Ⅰ′s pressure on yields
of separating pot Ⅰ and Ⅱ
Fig 2.The effect of separating pot Ⅰ′s pressure on the ratio
of eugenol
由图 1可知 ,随着分离釜 Ⅰ压力升高 ,分离釜
364　　Chin J Nat Med　Sep.2007　Vol.5　No.5 　2007年 9月　第 5卷　第 5期
Ⅰ收率锐减至零 ,分离釜 Ⅱ收率锐增。这是因为
压力较低时 ,溶解度也较低 ,物料在分离釜 Ⅰ中迅
速饱和析出 ,随着压力升高 ,溶解度也增大 ,分离
釜Ⅰ中逐渐没有物质析出 。由图 2可知 ,压力在 5
～ 11 MPa ,丁香酚含量改变不大;在 11 ～ 14 MPa ,
丁香酚含量增大 ,为了得到较高的丁香酚含量 ,应
选择分离釜Ⅰ压力为 14 MPa左右 。
3.3　水蒸气蒸馏法与超临界 CO2法的比较与分析
将水蒸气法及超临界 CO2法所得丁香油进行
GC-MS分析 ,结果如表 4。
Table 4　Results of distillation and SFE-CO2 methods identi-
fied by GC-MS
No. Compounds Formula
weight
Distillat ion
(%)
SFE-CO2
(%)
1 α-Cubebene 204 　　- 0.16
2 Copaene 204 0.75 0.64
3 Isocaryophillene 204 1.17 　　-
4 β-Caryophyllene 204 14.75 16.98
5 α-Caryophyllene 204 1.42 1.92
6 α-Farnesene 204 　　- 0.17
7 Pterin-6-carboxylic acid 　　- 0.18
8 Caryophyllene oxide 220 0.30 0.41
9 Eugenol 164 71.15 70.45
10
Phenol , 2-methoxy-4-[ 1-
propenyl]- ,acetate 206 12.51 9.67
11 Phenol ,4-[ 2-propenyl]- 134 　　- 0.40
12
2′, 3′, 4′-Trimethoxyace-
tophenone
0.23 0.70
由表 4可以看出 ,超临界CO2萃取丁香油样品
中分离并鉴定出 11种化合物 ,其中主要成分为丁
香酚(70.45%)、乙酸丁香酯(9.67%)、β-石竹烯
(16.98%),水蒸汽蒸馏丁香油样品中分离并鉴定
出 8种化合物 ,其中主要成分为丁香酚(71.15%)、
乙酸丁香酯(12.51%)、β-石竹烯(14.75%)。超临
界法比水蒸气法提取出了更多的成分 ,两种方法
提取的丁香油中丁香酚含量几乎相等 。水蒸气蒸
馏收率为 4.0%,而超临界萃取的收率为 15.0%,
超过水蒸气法的三倍。超临界 CO2萃取技术用于
提取丁香油具有时间短 、收率高等优点 ,比传统的
水蒸气蒸馏法更优越。
4　小　结
4.1　通过对萃取釜 、分离釜 Ⅰ 、分离釜 Ⅱ参数的
调节 ,确定萃取釜压力范围为 25 ～ 30 MPa ,较优的
分离釜Ⅰ压力为 14 MPa 左右 ,较优的分离釜 Ⅱ压
力为 5 MPa ,温度 55 ℃左右 。
4.2　采用 GC-MS 技术测定超临界 CO2法与水蒸
气蒸馏法提取所得丁香油的化学成分 ,分别鉴定
出11种和 8种化学物质 ,其主要成分均为丁香酚 、
乙酸丁香酯 , β-石竹烯 ,且含量相近。
4.3　超临界 CO2法萃取丁香油收率为 15%,水蒸
气蒸馏法收率为4%,超临界 CO 2法收率比传统方
法显著提高。
参 考 文 献
[ 1] 　杨　琴(Yang Q).丁香酚质量控制方法的研究[ J] .时珍国医
国药(Lishizhen Med Mater Med Res),2006 , 17(7):1223-1225.
[ 2] 　刘小平(Liu XP),李湘南(Li XN),徐海星(Xu HX).中药分离
工程[M] .北京:化学工业出版社 , 2004:29-30.
Study on Extraction of Clove Bud by Supercritical Carbon
Dioxide and GC-MS Analysis
YUAN Yu-Jie1 ,2 , NING De-Shan1 , ZENG Rong-Hua1 , GE Fa-Huan1＊
1
National Engineering Research Center for Modernization of Extraction and Separation Process of TCM , Guangzhou
510240 ;
2
College of Life and Bioscience , Sun Yat-sen University , Guangzhou 510275 ;
【ABSTRACT】　OBJECTIVE:To investigate the feasibility of extracting clove oil by SFE-CO2.METHODS:The optimum extraction
conditions were determined.The separating potⅠ conditions were firstly discussed.The quality evaluation was conducted.The chemical
constituents of extracts of SFE-CO2 method and steam distillation method were compared and analyzed by GC-MS.RESULTS:The yield
of SFE-CO2 method was 15% and the yield of distillation was 4%.The contents of clove oil by supercritical CO2 and distilled extraction
were determined by GC-MS analysis , 11 and 8 kinds of compounds were identified selectively.CONCLUSION:The SFE-CO2 fluid ex-
traction has higher efficiencies , which is supreme to traditional extraction.
【KEY WORDS】　SFE-CO2;Clove oil;Steam-distillation;GC-MS analysis
　2007年 9月　第 5卷　第 5期 Chin J Nat Med　Sep.2007　Vol.5　No.5　365