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CO_2超临界萃取荔枝草挥发油及成分分析



全 文 :第 33 卷第 4 期
Vol. 33 NO. 4
重庆工商大学学报(自然科学版)
J Chongqing Technol Business Univ.(Nat Sci Ed)
2016 年 8 月
Aug. 2016
doi:10. 16055 / j. issn. 1672 - 058X. 2016. 0004. 004
CO2 超临界萃取荔枝草挥发油及成分分析
*
兰艳素,牛江秀,蒋余芳,李 娜
(黄山学院 化学化工学院,安徽 黄山 245041)
收稿日期:2015 - 12 - 01;修回日期:2016 - 02 - 06.
* 基金项目:安徽高校省级优秀青年人才基金重点项目(2013SQRL088ZD) ;安徽省自然科学基金项目(1308085QH139).
作者简介:兰艳素(1985 -) ,女,广西河池人,助教,硕士,从事天然产物提取分离与活性研究.
摘 要:采用 CO2 超临界法提取荔枝草挥发油,并结合气相色谱 -质谱联用技术(GC - MS)进行分析;
结果表明:荔枝草中的挥发油成分主要以烯烃、烷烃、酚、醇、酯为主,其中含量较高有 8 种成分:1-石竹烯、抗
氧剂 2246、角鲨烯、丙酸乙酯、二十一烷、黄曲霉素 B2、β-谷甾醇和二十七烷;方法合理、简便、高效,可为黄山
荔枝草资源的开发利用提供参考。
关键词:超临界 CO2;荔枝草;挥发油;气相色谱-质谱联用技术
中图分类号:R284 文献标志码:A 文章编号:1672-058X(2016)04-0022-06
荔枝草 (Salvia plebeia R. Brown) ,又叫蛤蟆
草、癞子草、雪里青等,为唇形科 (Labiatae)鼠尾草
属植物的全草[1]。常生长于河边,在我国浙江、江
苏、安徽等地均有大量分布。一般全草入药,民间
广泛应用于凉血止血,具有清热解毒、利尿等作
用[2]。临床上经常用于治疗咽喉肿痛、扁桃体炎、
痔疮肿痛,阴道炎、尿道炎等,均具有较好疗效[3-5]。
荔枝草中除含有黄酮类、萜类、苯丙素类、酚酸
以及无机元素等有效成分外,还含有挥发油成
分[6]。挥发油俗称精油,常用的提取方法有:溶剂
萃取、水蒸气蒸馏、超临界 CO2萃取、超声波辅助提
取等[7-8]。其中超临界 CO2 萃取法是一种新型的提
取技术,近几年发展较快,具有操作简单,节约成
本,无毒、无污染以及高效等优点[9],因而被广泛地
应用于挥发油、黄酮、生物碱等有效成分的提取[10]。
采用超临界 CO2 萃取黄山产荔枝草中的挥发
油,并利用气相色谱 -质谱联用技术(GC - MS)对
所含挥发油成分的结构以及相对含量进行分析,为
荔枝草资源的充分开发和利用提供参考。
1 材料与仪器
1. 1 材 料
新鲜荔枝草全草于 2015 年春天采摘于黄山学
院南校区,经黄山学院生命与环境科学学院方建新
老师鉴定为唇形科鼠尾草属植物荔枝草。乙醇,无
水硫酸钠等均为分析纯。
1. 2 仪 器
Waters MV - 10 超临界萃取系统(美国 waters
公司) ,Agilent 7890A -5975C气相色谱 -质谱联用
仪(美国 Agilent公司) ,电子分析天平(上海梅特勒
-托利多仪器有限公司)。
2 方法与结果
2. 1 超临界 CO2 流体萃取挥发油
新鲜荔枝草用清水洗净,剪碎,称取 8. 0 g 装入
萃取釜中,在压力为 300 bar,温度为 40 ℃,动态萃
取时间 10 min,静态萃取时间 10 min,CO2 流量 10
mL·min -1,夹带剂乙醇 1 mL·min -1的条件下循环
萃取 2 次。用无水硫酸钠干燥 24 h 后,即得到具有
浓郁香味的透明液体。
2. 2 GC - MS分析测定条件
色谱分析条件:选用 HP-5MS弹性石英毛细管柱
(0. 25 μm,30 m × 0. 25 mm) ,进样口温度为 280 ℃,
进样量为 1 μL,分流比为 10:1,载气为高纯度 He,
体积流量为 1. 0 mL·min -1,色谱柱初始温度为
40 ℃,恒定 3 min 后,以 4℃·min -1升至 160 ℃保
持 3 min,再以 6 ℃·min -1升至 285 ℃保持 10 min。
质谱条件:电子轰击(EI)离子源,电子能量
70 eV,四极杆温度 150 ℃,离子源温度 230 ℃,扫描
质量数范围 m / z为 35 ~ 450,质谱数据库为 NIST08。
2. 3 荔枝草挥发油成分分析
按以上的 GC - MS 条件对荔枝草挥发油进行
测定,得到荔枝草挥发油的总离子流图(图 1)。
图 1 荔枝草挥发油总离子流图
Fig. 1 Total ion chromatograms of volatile
oils from Salvia plebeia R. Brown
经 NIST08 谱库检索、查阅相关质谱文献、对比
标准质谱以及人工谱图解析,确定挥发油的化学成
分,并通过面积归一化法计算得到各组分的相对含
量。结果如表 1 所示。
表 1 荔枝草中挥发油化学成分
Table 1 The chemical constituents of volatile oils from Salvia plebeia R. Brown
序 号 保 留(t /min) 化合物 分子式
分子
质量
相对含量 /%
1 5. 07 丙酸乙酯 C5H10O2 102 3. 94
2 5. 59 吡啶 C5H5N 79 0. 05
3 6. 03 甲苯 C7H8 92 0. 11
4 6. 18 乙酸异丁酯 C6H12O2 116 0. 12
5 8. 55 乙苯 C8H10 106 0. 06
6 8. 83 对二甲苯 C8H10 106 0. 17
7 9. 55 苯乙烯 C8H8 104 0. 11
8 9. 66 环己酮 C6H10O 98 0. 33
9 10. 39 苯甲醚 C7H8O 108 0. 02
10 12. 05 苯甲醛 C7H6O 106 0. 05
11 13. 08 β-蒎烯 C10H16 136 0. 17
12 13. 16 1-癸烯 C10H20 140 0. 02
13 14. 76 苄醇 C7H8O 108 0. 02
14 15. 12 苯乙醛 C8H8O 120 0. 03
32第 4 期 兰艳素,等:CO2 超临界萃取荔枝草挥发油及成分分析
序 号 保 留(t /min) 化合物 分子式
分子
质量
相对含量 /%
15 15. 91 苯乙酮 C8H8O 120 0. 03
16 16. 68 异松油烯 C10H16 136 0. 07
17 16. 76 N,N-二甲基苯胺 C8H11N 121 0. 10
18 17. 28 芳樟醇 C10H18O 154 0. 92
19 17. 46 壬醛 C9H18O 142 0. 09
20 17. 71 苯乙醇 C8H10O 122 0. 05
21 17. 95 1,2,4,5-四甲苯 C10H14 134 0. 02
22 19. 98 1,7,7-三甲基二环[2. 2. 1]-2-庚醇 C10H18O 154 0. 34
23 20. 39 萘 C10H8 128 0. 11
24 20. 68 水杨酸甲酯 C8H8O3 152 0. 03
25 21. 30 2-苯基丙烯醛 C9H8O 132 0. 04
26 22. 09 (Z)-3-甲基丁酸-3-己烯酯 C11H20O2 184 0. 05
27 22. 24 癸醛 C10H20O 156 0. 05
28 22. 49 3-苯基-2-丁酮 C10H12O 148 0. 02
29 23. 98 乙酸冰片酯 C12H20O2 196 0. 06
30 24. 34 1-甲基萘 C11H10 142 0. 05
31 25. 25 1,5,5,-三甲基-6-亚甲基-1-环己烯 C10H16 136 0. 08
32 26. 24 2-甲氧基-3-(2-烯丙基)苯酚 C10H12O2 164 0. 13
33 27. 85 N,N-二甲基-4-溴-苯胺 C8H10BrN 200 0. 08
34 28. 16 环十二烷 C12H24 168 0. 09
35 28. 56 1-石竹烯 C15H24 204 15. 62
36 29. 66 α-石竹烯 C15H24 204 1. 68
37 30. 67 (+)-香橙烯 C15H24 204 0. 28
38 30. 82 莪术烯 C15H20O 216 0. 95
39 31. 07 2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚 C15H24O 220 0. 30
40 31. 22 2,4-二叔丁基苯酚 C14H22O 206 0. 14
41 32. 85 橙花叔醇 C15H26O 222 0. 43
42 33. 51 氧化石竹烯 C15H24O 220 1. 55
43 35. 90 β-律草烯 C15H24 204 0. 12
44 36. 05 Α-毕橙茄醇 C15H26O 222 0. 29
42 重庆工商大学学报(自然科学版) 第 33 卷
序 号 保 留(t /min) 化合物 分子式
分子
质量
相对含量 /%
45 37. 38 吉马酮 C15H22O 218 0. 24
46 39. 64 十四酸 C14H28O2 228 0. 66
47 40. 06 己酸十一酯 C16H32O2 256 1. 52
48 44. 33 十六酸 C16H32O2 256 1. 42
49 44. 83 十六酸乙酯 C18H36O2 284 0. 65
50 44. 95 二十烷 C20H42 282 0. 09
51 46. 78 二十一烷 C21H44 296 3. 68
52 47. 04 二十三烷 C23H48 324 0. 48
53 47. 50
2,2-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁
基苯酚)
C23H32O2 340 11. 62
54 49. 59 二十四烷 C24H50 338 1. 70
55 49. 64 2,4-双-(1-苯基乙基)苯酚 C22H22O 302 1. 92
56 49. 79 二十醛 C20H40O 296 1. 17
57 51. 58 二十六烷 C26H54 366 0. 62
58 54. 10 香叶基香叶醇 C20H34O 290 1. 78
59 55. 24 二十七烷 C27H56 381 2. 59
60 55. 56 黄曲霉素 B2 C17H14O6 314 3. 56
61 56. 45 二十八烷 C28H58 394 0. 54
62 56. 60 角鲨烯 C30H50 410 7. 74
63 56. 87 十二烯基丁二酸酐 C16H26O3 266 1. 02
64 58. 25 1-溴-11-碘十一烷 C11H22BrI 361 0. 38
65 59. 34 1,2-环氧十八烷 C18H36O 268 0. 51
66 59. 40
3,4-二氢-2,7,8-三甲基-2-
(4,8,12-三甲基十三烷)-
2H-1-苯并吡喃-6-醇
C28H48O2 416 0. 89
67 59. 62 二十九烷 C29H60 408 0. 51
68 59. 93 1-氯十八烷 C18H37Cl 289 0. 31
69 60. 55 天然维生素 E C29H50O2 430 0. 82
70 62. 05 甲酸二十九酯 C30H60O2 452 0. 45
71 62. 20 菜油甾醇 C28H48O 400 0. 41
72 63. 70 十四烷基环氧乙烷 C16H32O 240 2. 09
73 63. 98 β-谷甾醇 C29H50O 414 2. 79
74 64. 09 羊毛甾醇 C30H50O 426 0. 90
75 64. 58 1-氯二十七烷 C27H55Cl 415 1. 45
76 66. 58 1-二十六烯 C26H52 364 0. 21
由表 1 可见:荔枝草中的挥发油成分比较复杂,
从荔枝草中共分离、鉴定出 76 种化合物,占其挥发
油总量的 83. 69%,植物所含挥发油成分中含量最
高的为 1 -石竹烯(15. 62%) ,其次为抗氧剂 2246
(11. 62%) ,除外含量相对较高的还有角鲨烯
(7. 74%)、丙酸乙酯(3. 94%)、二十一烷(3. 68%)、
黄曲霉素 B2(3. 56%)、β-谷甾醇(2. 79%)和二十
七烷(2. 59%)。这 8 种主要成分的含量占总挥发
油总含量的 51. 54 %。在所确定的 76 种挥发性化
学成分中,有烯烃、烷烃、酚、醇、酯、酸、醛、酮等成
52第 4 期 兰艳素,等:CO2 超临界萃取荔枝草挥发油及成分分析
分,相对含量分别为:29. 84%、15. 93%、15. 03%、8.
82%、6. 82%、2. 08%、1. 43%、0. 62%。3 个含 N 元
素的化合物为吡啶、N,N -二甲基 - 4 -溴 -苯胺、
N,N -二甲基苯胺,但含量均较少。
3 讨 论
首次将超临界 CO2 流体萃取技术应用于荔枝
草中挥发油成分的提取,并采用 GC - MS 分析其化
学成分。实验结果显示:采用超临界萃取得到的挥
发油以烷烃、烯烃和酚类为主,含量最丰富的是 1-
石竹烯,与文献报道有所差异[11]。可能是因为提取
方式不同,荔枝草的产地不同,采收的季节不同
引起。
采用超临界 CO2 萃取荔枝草中的挥发油成分,
共分离鉴定出 76 种化合物,与文献[11-12]报道的以
水蒸气蒸馏法相比,分别多出了 45 种、34 种。由此
可见,超临界 CO2 萃取法具有较强萃取能力,能提
取得到水蒸气蒸馏法较难得到的成分,且方法是低
温操作,能尽可能地不破坏成分结构,更加适用于
荔枝草挥发油的提取。
荔枝草中富含抗氧剂 2246、角鲨烯,抗氧剂
2246 是一种酚类化合物,结构中含有活泼氢,具有
较好的抗氧化活性[13]。角鲨烯能提高体内超氧化
物歧化酶活性,具有改善性功能、抗衰老、抗肿瘤以
及杀菌等多种药理活性,在保健品以及医药等相关
领域应用广泛[14]。因此,研究将为黄山荔枝草资源
的研究提供参考,可促进荔枝草资源的进一步开发
与利用。
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Analysis of Volatile Oil from Salvia plebeia R. Brown
by Supercritical CO2 Extraction
LAN Yan-su,NIU Jiang-xiu,JIANG Yu-fang,LI Na
(College of Chemistry and Chemical Engineering,Huangshan University,Anhui Huangshan 245041,China)
Abstract:The technology of CO2 supercritical extraction was used to extract volatile oil from Salvia plebeia R.
Brown,and the chemical constituents were analyzed by GC-MS. The results indicated that the dominant
components of the oils were alkene,alkane,phenol,alcohol,ester,the relative contents of 1-caryophyllene,2,
2-methylenebis(6-tert-butyl-4-methylphenol) ,squalene,ethyl propionate,heneicosane,aflatoxin B2,β-sitosterol
and heptacosane were high in Salvia plebeia R. Brown. This method is reasonable,simple and rapid,the
experiment provided scientific basis for developing and utilizing the resources of Salvia plebeia R. Brown in
Huangshan.
Key words:supercritical CO2;Salvia plebeia R. Brown;volatile oil;GC-MS
责任编辑:田 静
72第 4 期 兰艳素,等:CO2 超临界萃取荔枝草挥发油及成分分析