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香茅挥发油的成分分析及包合工艺研究
欧阳婷， 杨琼梁， 颜 红* ， 桂 卉， 许根华， 周莉莉
(湖南中医药大学药学院，湖南 长沙 410208)
收稿日期:2014-10-14
基金项目:林业公益性行业科研专项 (201404608) ;2014 年湖南省研究生科研创新项目 (CX2014B367) ;湖南省“中药学”重点学科
项目 (湘教通 ［2011］ 76 号)
作者简介:欧阳婷 (1990—)，女，硕士，研究方向为天然产物及药物新剂型的开发。E-mail:592507033@ qq． com
* 通信作者:颜 红 (1978—) ，女，副教授，硕士生导师，研究方向为活性物质及药物新剂型。Tel: (0731)88458231，E-mail:
yh8632@ 126． com
摘要:目的 分析香茅挥发油的成分，制备其 β-环糊精包合物并进行鉴定。方法 GC-MS 法对香茅挥发油成分进行
分析。以挥发油包合率为评价指标，正交试验法优选研磨法的最佳包合工艺条件。薄层色谱、紫外可见吸收光谱、X
射线衍射法对包合物进行鉴定，并考察了其稳定性。结果 香茅挥发油的主要成分为香叶醇 (39. 37%)、柠檬醛
(31. 08%)、月桂烯 (14. 01%)。最佳包合工艺为 β-环糊精与挥发油投料比 10 ∶ 1，加 5 倍量水，研磨 1 h，该工艺下
挥发油的稳定性大大提高。结论 香茅挥发油中主要成分为醇醛类，本实验优选的包合工艺稳定可行。
关键词:香茅;挥发油;化学成分;GC-MS;β-环糊精包合物
中图分类号:Ｒ284. 1 文献标志码:B 文章编号:1001-1528(2015)11-2558-04
doi:10. 3969 / j． issn． 1001-1528. 2015. 11. 053
香茅 Cymbopogon citratus (DC．)Stapf 又称柠檬草，系
香茅属多年生草本植物，其性味辛、温，具有疏风通络，
温中止痛之功效，临床用于治疗感冒周身疼痛、风寒湿痹、
脘腹冷痛、泄泻、跌打损伤、月经不调等症［1］。其中，香
茅挥发油是香茅中活性最高的成分，具有抑菌、抗氧化、
抑制肿瘤等作用［2-4］，但不稳定、易挥发，为增加其稳定性
及提高疗效，可制成包合物应用。本实验采用气质联用
(GC-MS)法对香茅挥发油的成分进行分析，β-环糊精包
合，比较不同制备方法，通过正交试验优选出最佳包合工
艺，并用薄层色谱、紫外可见分光光度、X 射线衍射法等
对包合物进行鉴定，为其进一步研究和开发奠定基础。
1 仪器与试药
1. 1 仪器 6050 真空干燥箱 (北京中兴伟业仪器有限公
司);DF-101S集热式恒温磁力搅拌器 (巩义市予华仪器有
限责任公司) ;SK3300H 超声波清洗器 (上海科导超声仪
有限公司) ;AＲ11401C电子天平 (奥豪斯国际贸易上海有
限公司) ;挥发油测定器 (上海玻璃仪器厂) ;TU-1900 双
光束紫外可见分光光度计、XD2-X 射线衍射仪 (北京普析
通用仪器有限责任公司) ;QP2010 气相色谱-质谱联用仪，
包括 GC-MS Solution色谱工作站 (日本岛津公司) ;标准谱
库为美国 NIST质谱检索数据库。
1. 2 试药 香茅草 (湖南省长沙市天际岭小山，系人工栽
培，2014 年 5 月份采摘)。β-环糊精 (百赛勤化学技术上
海有限公司)。蒸馏水 (自制);石油醚、无水乙醇、醋酸
乙酯、正己烷、氯仿均为分析纯 (国药集团化学试剂有限
公司)。
2 方法与结果
2. 1 香茅挥发油的提取 按《中国药典》2010 年版一部
附录 XD的方法提取香茅挥发油。经考察，其最佳提取工
艺为将香茅草剪碎至 0. 5 ～ 0. 7 cm、加 8 倍水量、提取 1 h，
用无水硫酸钠脱水后，得到深黄色、具有浓郁柠檬香气的
透明液体，密封避光冷藏备用。
2. 2 香茅挥发油的成分分析
2. 2. 1 GC-MS实验的条件［2］ GC 条件为 SE-54 石英毛细
管柱 (250 μm × 30 m，0. 25 μm);程序升温 (初始温度
90 ℃，最终 温 度 260 ℃，保 持 6 min，升 温 速 率 5
℃ /min) ;载气为氦气;模式为恒流模式;平均线速度 37
cm /s;柱流量 1. 0 mL /min;进样口温度 250 ℃;进样量
0. 5 μL;分流比 60 ∶ 1。
质谱条件为 EI 电离模式;电子倍增管电压 1 846 V;
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电子能量 70 eV;离子源温度 220 ℃;四级杆温度 150 ℃;
扫描质量范围 m/z 30 ～ 550。根据挥发油总离子流图，采用
面积归一化法计算各成分的含有量。
2. 2. 2 香茅挥发油气质色谱分析结果 见图 1、表 1。由
此可知，香茅挥发油中的成分较多，而且含有量相差较大，
该方法分离效果较好。其中，主要成分为香叶醇、柠檬醛、
月桂烯，含有量分别为 39. 37%、31. 08%、14. 01%，次要
成分为 5，8，8-三甲基-3-氧杂三环 ［5. 1. 0. 02，4］辛烷、2-十
一烷酮、2-十三烷酮等。 图 1 香茅挥发油总离子流图
表 1 香茅挥发油化学成分 GC-MS分析
序号 保留时间 /min 化合物 分子式 相对分子质量 含有量 /%
1 6. 840 月桂烯 C10H16 136. 23 14. 01
2 9. 775 (Ｒ)-3，7-二甲基-1，6-辛二烯-3-醇 C10H18O 154. 25 0. 84
3 12. 183 5，8，8-三甲基-3-氧杂三环［5. 1. 0. 02，4］辛烷 C10H16O 152. 24 2. 82
4 13. 842 柠檬醛 C10H16O 152. 23 31. 08
5 14. 700 香叶醇 C10 H18O 154. 25 39. 37
6 15. 267 2-十一烷酮 C11H22O 170. 30 2. 20
7 15. 726 (E)-3，7-二甲基-2，6-辛二烯-1-醇乙酸酯 C12H20O2 196. 29 1. 43
8 20. 500 2-十三烷酮 C13H26O 198. 35 1. 84
2. 3 香茅挥发油的包合及其工艺优选
2. 3. 1 香茅挥发油包合物的制备方法［5-9］ 研磨法:称取
β-环糊精 6 g，加蒸馏水 24 mL研匀，逐滴加入 50%香茅挥
发油的无水乙醇溶液 2 mL，手工研磨 3 h，减压抽滤，石
油醚 30 mL分 3 次冲洗包合物，40 ℃下真空干燥 5 h，得
干包合物。
饱和水溶液法:称取 β-环糊精 6 g，加蒸馏水 150 mL
使之混匀，置 40 ℃恒温磁力搅拌器上，逐滴加入 50%香
茅挥发油的无水乙醇溶液 2 mL，搅拌 3 h，冷却至室温，4
℃下冷藏 24 h，减压抽滤，以下操作同上。
超声法:称取 β-环糊精 6 g，加蒸馏水 150 mL，超声
使其混匀，逐滴加入 50%香茅挥发油的无水乙醇溶液 2
mL，40 ℃下超声 3 h，冷却至室温，4 ℃下冷藏 24 h，减
压抽滤，以下操作同上。
2. 3. 2 挥发油的空白回收率测定 精密量取挥发油 1 mL，
置于 500 mL 圆底烧瓶中，加蒸馏水 150 mL，振摇混匀，
提取 1 h，测定挥发油体积并计算回收率，重复三次。结
果，香茅挥发油的平均空白回收率为 90%。
2. 3. 3 包合物中挥发油回收率的测定 取 β-环糊精包合
物适量，置于 500 mL圆底烧瓶中，加蒸馏水 150 mL混匀，
提取 1 h，测定挥发油体积并计算回收率。上述方法制得的
三种包合物平行做 3 份，计算挥发油的包合率，并以其为
指标比较三种制备方法。结果表明，包合率依次为研磨法
＞饱和水溶液法 ＞超声法。然后，采用 SPSS17. 0 软件对三
组数据进行完全随机设计的方差分析，LSD 法进行两两比
较，发现研磨法与饱和水溶液法、研磨法与超声法之间有
显著性差异 (P ＜ 0. 05)，而饱和水溶液法与超声法之间差
异无统计学意义 (P ＞ 0. 05)，见表 2。
表 2 3 种包合方法的比较
制备方法
挥发油包合率 /%
1 2 3 x ± s
研磨法 83. 33 81. 11 89. 78 84. 74 ± 4. 50* #
饱和水溶液法 72. 72 66. 67 71. 11 70. 17 ± 3. 13Δ
超声法 44. 44 41. 11 42. 22 42. 59 ± 1. 70
注: (1)包合率 =［包合物中实际含油量 /(投油量 ×空白回收
率) ］× 100%。(2)与饱和水溶液法比较，* P ＜ 0. 05;与超声法比
较，#P ＜ 0. 05，ΔP ＜ 0. 05
2. 3. 4 正交试验优选包合工艺条件 根据“2. 3. 3”项下
结果，选择研磨法来制备香茅挥发油包合物，采用L9(3
4)
正交表安排试验，以香茅挥发油包合率为评价指标，对包
合工艺条件进行优选，见表 3 ～ 5。由表可知，影响挥发油
包合率的因素大小顺序为 A ＞ C ＞ B，三者均有统计学意义
(P ＜ 0. 01，P ＜ 0. 05)，以 A3B3C1 包合工艺为佳，即 β-环
糊精与挥发油的投料比为 10 ∶ 1，加 5 倍量水，研磨 1 h。
在此工艺下，三次试验的包合率分别为 93. 30%、94. 41%、
95. 52%，平均 94. 41%。
2. 4 包合物的鉴定［9-11］
2. 4. 1 包合物薄层色谱 (TLC)检验 取从香茅草中提取
的未包合挥发油 5 滴，加无水乙醇 1 mL，摇匀，制成样品
溶液 1;取 β-环糊精 0. 1 g，加无水乙醇 1 mL，振摇，滤
过，制成样品溶液 2;取 β-环糊精包合物 0. 1 g，加无水乙
醇 1 mL，振摇，滤过，制成样品溶液 3;取从包合物中提
取的挥发油 5 滴，加无水乙醇 1 mL，制成样品溶液 4。等
量吸取上述 4 种溶液，点样于同一硅胶薄层板 (预先于
105 ℃下活化 1 h)上，以醋酸乙酯-正已烷-氯仿 (1 ∶
11 ∶ 3)为展开剂展开，用 5%香草醛浓硫酸喷雾显色。结
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果见图 2。由图可知，样品 2、3 无斑点出现，说明挥发油
已形成包合物;样品 1、4 在同一位置上呈相同颜色的斑
点，说明在包合前后挥发油的主要成分无明显差异。
表 3 正交设计因素水平
水平 β-环糊精∶ 挥发油(A，g ∶ mL)加水量(B)/倍 研磨时间(C)/h
1 6 ∶ 1 3 1
2 8 ∶ 1 4 2
3 10 ∶ 1 5 3
表 4 香茅挥发油 β-CD包合工艺正交试验结果
试验号 A B C D 包合率 /%
1 1 1 1 1 91. 08
2 1 2 2 2 81. 08
3 1 3 3 3 88. 86
4 2 1 2 3 89. 97
5 2 2 3 1 89. 97
6 2 3 1 2 96. 63
7 3 1 3 2 95. 52
8 3 2 1 3 95. 52
9 3 3 2 1 94. 41
k1 261. 02 276. 57 283. 23 275. 46 —
k2 276. 57 266. 57 265. 46 273. 23 —
k3 285. 45 279. 90 274. 35 274. 35 —
Ｒ 24. 43 13. 33 17. 77 2. 23 —
表 5 方差分析结果
方差来源 离差平方和 自由度 均方 F P
A 101. 94 2 50. 97 123. 00 ＜ 0. 01
B 32. 09 2 16. 04 38. 71 ＜ 0. 05
C 52. 63 2 26. 31 63. 50 ＜ 0. 05
误差(D) 0. 83 2 0. 41 — —
1． 香茅挥发油 (未包合)2． β-环糊精 3． β-环糊精包合物
4． 香茅挥发油 (已包合)
图 2 香茅挥发油的薄层色谱图
2. 4. 2 包合物紫外可见吸收光谱 (UV-Vis)检验 分别取
香茅挥发油、包合物回收的香茅挥发油、β-环糊精、香茅
挥发油 β-环糊精包合物、香茅挥发油与 β-环糊精混合物少
量，无水乙醇溶解，置于紫外可见分光光度计上，于300 ～
600 nm范围内扫描，测定吸光度。结果，β-环糊精和香茅
挥发油包合物溶液的紫外可见吸收图谱无明显差异，而香
茅挥发油包合物其与 β-环糊精混合物的紫外可见吸收图谱
有显著差异，说明香茅挥发油已形成包合物，而且在包合
前后其理化性质没有发生变化，见图 3。
1． 香茅挥发油 2． 包合物回收的香茅挥发油 3． 香茅挥发油与
β-环糊精混合物 4． 香茅挥发油 β-环糊精包合物 5． β-环糊精
图 3 包合物的紫外可见吸收光谱图
2. 4. 3 包合物的 X衍射鉴定［12-13］
2. 4. 3. 1 X 衍射试验条件 X 射线管为铜靶;单色化方
法:石墨单色器;工作电压 36 kV;工作电流 20 mA;连续
扫描;扫描速度 4° /min;衍射角 5 ～ 80°。分别取 β-环糊
精、香茅挥发油和 β-环糊精 (0. 5 mL ∶ 5 g)混合物、香茅
挥发油 β-环糊精包合物适量，采用 Jade5 分析软件绘制其
X射线粉末衍射图，见图 4。
1． β-环糊精 2． 香茅挥发油和 β-环糊精混合物
3． 香茅挥发油 β-环糊精包合物
图 4 包合物的 X衍射图
2. 4. 3. 2 X衍射结果分析 由图 4 可知，β-环糊精与混合
物相比，两者的衍射峰较为相似，但后者衍射峰稍微钝一
点，这可能是由于混合物中香茅挥发油仅占一小部分 (约
9. 09%)，这种简单的混合方式在 X 衍射分析时主要表现
出 β-环糊精的 X衍射特征峰。但香茅挥发油 β-环糊精包合
物的衍射峰与前两者有显著差别，它在 2θ为 2 ～ 12°和30 ～
40°时有着与 β-环糊精及混合物不同晶体结构的特征吸收，
说明包合物中形成了新物相，即香茅挥发油已包结在 β-环
糊精的分子空穴中。
2. 5 包合物的稳定性考察［14］ 分别称取 β-环糊精包合物
和混合物 (投料比与包合物制备方法相同)3 份，置于 60
℃恒温箱中，于第 0、1、3 天取样，测定挥发油的含有量，
并计算保留率。以第 0 天的挥发油含有量为 100%，比较其
对热的稳定性，见表 6。结果表明，包合物较为稳定，挥
发油经 β-环糊精包合后，其稳定性和利用率有较大提高。
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表 6 热稳定性实验结果 (x ± s)
受热时间 /d 包合物挥发油保留率 /% 混合物挥发油保留率 /%
0 100 100
1 71. 88 ± 6. 25 25. 33 ± 4. 62
3 51. 04 ± 4. 77 12. 00 ± 4. 00
3 讨论
本实验从香茅挥发油中分离出 3 个主要成分，分别为
香叶醇、柠檬醛、月桂烯，占总挥发油含有量的 84. 86%，
与文献［5，15］大致相同，但含有量上存在差异，可能与
香茅的产地、气候、土壤水质、采收时间、提取方式及干
燥方式等有关。
包合技术实际上是主体分子 β-环糊精和客体分子挥发
油间的结构互补和识别关系。本实验发现，研磨法的包合
率最高，可达 94. 41%，可能是由于试验条件适宜，香茅
挥发油的主要成分易被 β-环糊精分子识别，故易与其分子
结构匹配。
β-环糊精包合物可减少挥发性成分的挥发，掩盖药物
不良气味，增加稳定性，提高生物利用度，故相关研究报
道较多［10］。挥发油能否被 β-环糊精包合，以及包合前后其
理化性质是否会发生改变，这对包合物的研发及质量控制
具有重要意义。本实验采用 TLC、UV-Vis、X-衍射等方法
对制备的香茅挥发油 β-环糊精包合物进行鉴定，简便而可
靠，均能直观反映其形成，而且也表明包合前后香茅挥发
油成分未发生明显变化。综上所述，这些方法不仅可鉴定
包合物的形成，同时也能为挥发油 β-环糊精包合物的工艺
研究及质量控制提供参考。
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