全 文 :天然产物研究与开发 NatProdResDev2007, 19:869-873, 853
文章编号:1001-6880(2007)05-0869-06
收稿日期:2006-04-03 接受日期:2006-06-21
基金项目:湖南省教育厅优秀青年基金项目(04B030);湖南农业
大学后备人才团队项目(04TD04)
*通讯作者 Tel:86-731-4635292;E-mail:jhmcn@hotmail.com
湘产石香薷化学成分分析及挥发油提取工艺优化
蒋红梅 1 ,卢向阳 2* ,方 俊 2 ,徐向丽 2 ,易 克 2 ,胡仕凤3
1湖南农业大学理学院;2湖南农业大学生化与发酵工程实验室;3湖南农业大学动物科技学院 , 长沙 410128
摘 要:为探索湘产石香薷活性成分 , 本文对湘产石香薷成分进行检测。结果表明:石香薷中主要含多糖 、氨基
酸 、多肽 、蛋白质 , 鞣质 、黄酮及其甙类 、内脂 、香豆精及其甙类 、甾体 、挥发油 ,酚类和有机酸。采用正交试验对石
香薷挥发油的提取工艺进行优化 ,结果表明 , 采用有机溶剂法提取石香薷挥发油的最佳提取条件为:两步提取 ,
第一 、二次提取时间比为 5:3,溶剂与原料的投放总比例为 8:1(mL/g), 提取温度为 65 ℃。 GC-MS出峰 67个 ,
鉴定出 46种化学成分 ,其中百里香酚含量最高 , 占挥发油总量的 58.33%。
关键词:石香薷;成分检测;挥发油;提取工艺
中图分类号:R284.1 文献标识码:A
AnalysisonChemicalCompositionsofMoslachinensisMaximin
HunanandOptimizationofExtractionTechnologyofItsVolatileOil
JIANGHong-mei1 , LUXiang-yang2* , FANGJun2 , XUXiang-li2 , YIKe2 , HUShi-Feng3
1CollegeofScience, HunanAgriculturalUniversity;2LaboratoryofBiochemistry&Fermentation
Engineering, HunanAgriculturalUniversity;3CollegeofAnimal, HunanAgriculturalUniversity, Changsha410128 , China
Abstract:InordertoidentifythefunctionalcompositionsofMoslachinensisMaximinHunan, thechemicalcompositions
areanalyzedinthispaper.TheresultofqualitativeanalysisonMoslachinensisMaximinHunanshowedthatthematerial
containspolysaccharide, aminoacid, protein, tannins, flavonoides, coumarins, esters, phenols.Theorthogonaltestresult
suggesaedsthatthebestextractiontechnologyoforganicsolventmethod:toextractvolatileoildividingtwosteps, the
proportionsofthefirstextractedtimeandthesecondextractedtimeis3:1;thetotalproportionsofinputofthesolvent
andrawmaterialsare8:1(g/mL);temperatureis65 ℃.GC-MSanalysisresultssuggestedvolatileoilofMoslachinen-
sisMaxim(MCMVO)inHunancontain46 kindsofchemicalcompositions.Themaincompositionisthymol, itshighest
contentaccountsfor58.33% ofthetotal.
Keywords:MoslachinensisMaxim;compositionanalysis;volatileoil;extractiontechnology
石香薷(MoslachinensisMaxim),是唇形科(La-
biatae)荠苧属 (Molsa)一年生草本植物 ,是中国特
有中药材 , 主产于广西 ,广东 , 湖南 ,湖北 、江西等
地 [ 1] 。近年来有人对石香薷的活性成分作了一些
研究。结果表明石香薷主要含有挥发油 ,黄酮类等
物质[ 2-5] ,其成分的系统鉴定目前仍未见文献报道 。
石香薷挥发油有广谱抗菌 、消炎及解热 、镇静镇痛 、
增强免疫等作用 [ 6, 7] 。为探索其功能成分 ,为石香
薷开发利用提供依据 ,本文对湘产石香薷成分进行
了系统检测 。在阐明单因素对其挥发油提取影响的
基础上 ,采用正交试验对提取工艺进行了优化 。
1 实验部分
1.1 材料及试剂
石香薷 (采自湖南省长沙市江背镇 ,经阴干后
粉碎),重氮化试剂 ,硅钨酸试剂(Bertrand试剂),碘
化铋钾试剂(Dragendof试剂),碘化汞钾试剂(May-
er试剂),碱性酒石酸铜试剂(Feililing试剂),氯化
钠明胶试剂 , 碱性苦味酸试剂 (Baijet试剂 ),
0.2 mol/L氢氧化钾乙醇溶液等。
1.2 主要仪器
HA-6890GC/5973NMS气 -质联用系统(美国安
捷伦公司);阿贝折光仪 (上海精密仪器仪表有限公
司);LD5-10低速离心机(北京医用离心机厂);RE-
52AA旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);FZ102
型粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司)。
1.3 试验方法
1.3.1 石香薷试样的前处理及活性成分的检测
按文献 [ 8]介绍的方法进行。
1.3.2 石香薷挥发油(MCMVO)的提取工艺优化
正交实验设计 ,见表 1。
表 1 因素水平表
Table1 Factorlevelslist
水平
Level
因素 Factor
料液比
Solid∶liquid
提取时间比
Extractiontimeratio
(min/min)
温度
Temperature
(℃)
1 1:6 180:60 55
2 1:7 150:90 65
3 1:8 120:120 75
1.3.3 MCMVO中百里香酚含量测定
采用标准曲线外标法 [ 9] 。
气相色谱条件为:色谱柱 HP-5MS5% Phenyl
MethylSiloxane;柱长:30 m;液膜厚度:0.25 μm;内
径:0.25 mm;载气:He;流速:1.0 mL/min;柱温:程
序升温 40 ~ 230 ℃(4 ℃/min),恒温 25 min;柱前
压:82.8 kPa;进样量 2μL。
质谱条件:分流模式进样 ,分流比 40:1;进样口
温度:260 ℃;辅助线温度:280 ℃;离子源温度:230
℃;四极杆:150 ℃;电离方式:EI;电子能量:70eV;
电子倍增管电压:1347 kV;采集方式:扫描;扫描质
量范围:50 ~ 500amu。
1.3.4 挥发油理化常数的测定
按文献[ 10]介绍的方法进行 。
2 结果与分析
2.1 石香薷化学成分分析
石香薷化学成分分析结果见表 2,结果表明:湘
产石香薷中含有多糖 ,氨基酸 、多肽 、蛋白质 ,鞣质 ,
表 2 石香薷化学成分定性分析结果
Table2 QualitativeanalysisofMoslachinensisMaxim
项目 Item 试管预试法Tubedetection 结果 Result 项目 Item 试管预试法 Tabedetection 结果 Result
生物碱 硅钨酸试验 - 氨基酸 、多肽及蛋白质 加热沉淀试验 +
碘化铋钾试验 - 双缩脲试验 +
碘化汞钾试验 - 茚三酮试验 +
糖 、多糖 碱性酒石酸铜试验 + 黄酮类及其甙类 盐酸锌粉试验 +
α-萘酚试验 + 氨熏试验 +
多糖试验 + -
鞣质 氯化钠明胶试验 + 蒽醌及其甙类 醋酸镁试验 -
三氯化铁试验 + 碱性试验 -
强心甙 碱性苦味酸试验 - 内脂 、香豆精及其甙类 异羟肟酸铁试验 +
Keler-Kiliani反应 - 荧光试验 +
皂苷 泡沫试验 - 酚性成分重氮化试验 三氯化铁试验 +
三萜皂苷或甾体皂苷试验 - +
甾体 氯仿浓硫酸(Salkowski)反应 + 挥发油 挥发油试验 +
三氯醋酸(Rosen-Heimor)反应 + 20%磷钼酸试验 +
注:“ +”阳性反应 , “ -”表阴性反应。 Note:“ +”showspositiveaction, “ -”showsnegativeaction.
黄酮及其甙类 ,内脂 、香豆精及其甙类 ,甾体 ,挥发
油 ,酚类 ,有机酸 。
2.2 挥发油提取工艺优化
2.2.1 百里香酚标准曲线
由百里香酚标准品的气相色谱图看出百里香酚
保留时间在 8.659 min(见图 1),以外标法对百里香
酚作标准曲线 ,见图 2。 图 1 百里香酚标准品的气相色谱图
Fig.1 TheGCspectrumofthymol
870 天然产物研究与开发 Vol.19
图 2 百里香酚标准曲线
Fig.2 Thestandardcurveofthymol
2.2.2 MCMVO中百里香酚含量测定
由图 2得到标准曲线的线性方程为 y=86954x
-998.6 , R=0.9963(n=6),查表得 R>R0.01 ,线性
显著相关 ,所得到的线性回归方程可靠。用外标法
测得 MCMVO中百里香酚含量见表 3。
2.2.3 正交实验结果
按正交实验设计进行正交实验 ,结果见表 4, 9
组实验均得到棕黄色油状物。综合 MCMVO的提取
率 、溶剂回收率和百里香酚含量气相分析结果(见
表 3)进行方差分析 ,结果见表 5。
表 3 石香薷挥发油中百里香酚含量
Table3 ThecontentofthymolinMCMVO
组次 No. 挥发油质量M(g)
百里香酚的峰面积
Peakareaofthymol
(μV*s)
百里香酚含量
Thymolcontent
(%)
1 0.0680 248963 43.38
2 0.0340 126561 45.59
3 0.0325 107150 40.62
4 0.0446 162969 44.17
5 0.0275 103955 46.91
6 0.0445 181614 48.94
7 0.0252 99666 49.21
8 0.0281 110185 48.40
9 0.0186 57830 40.86
表 4 正交试验结果
Table4 Theresultoforthogonaltest
组次 No.
投料量
Dryweight
(g)
溶剂比
Ratioofsolvent
料夜比
Solid∶liguid
(g/mL)
提取时间比
Extarction
timeratio
(min/min)
时间
Time
(min)
温度
Temperature
(℃)
溶剂回收率
Recovery
(%)
提取率
Extractionrate
(%)
百里香酚含量
Thymolcontent
(%)
综合评分
Index
1 50 4:2 1:6 180:60 240 55 51.33 2.312 43.38 97.022
2 50 4:2 1:6 150:90 240 65 48.67 2.188 45.59 96.448
3 50 4:2 1:6 120:120 240 75 46.00 2.338 40.62 88.958
4 50 4:3 1:7 180:60 240 75 49.14 1.358 44.17 94.668
5 50 4:3 1:7 150:90 240 55 61.14 2.042 46.91 110.902
6 50 4:3 1:7 120:120 240 65 54.86 1.538 48.94 105.338
7 50 4:4 1:8 180:60 240 65 65.75 2.304 49.21 117.264
8 50 4:4 1:8 150:90 240 75 64.25 1.820 48.40 118.720
9 50 4:4 1:8 120:120 240 55 68.50 1.544 40.86 106.654
K1 282.428 308.954 314.578 T=935.974
K2 310.908 326.070 319.050 CT=97338.59
K3 342.638 300.950 302.346
K1 94.143 102.985 104.859
K2 103.636 108.690 106.350
K3 114.213 100.317 100.782
R 20.07 8.373 5.568
表 5 方差与显著性分析
Table5 Analysistableofmeansquareandvariancesignificance
误差来源
Erorsource
平方和
S
自由度
f
均方
MS
方差比
F
显著性
P
A 604.80 2 302.40 12.13 极显著
B 109.78 2 54.89 2.20 显著
C 103.73 2 51.86 2.08 显著
误差(e) 49.85 2 24.93
总合 T 868.168 8
注:F0.10(2, 2)=9, F0.25(2, 2)=3
方差及显著性分析结果表明 A因素(溶剂与原
料的投放总比)对试验结果的显著性影响最大 , B、C
因素(第一 、二次提取时间比 ,提取温度)对试验结
果的影响也达到统计学意义上的显著水平。表 4可
看出 A3B2C2为最佳方案。对该方案验证 ,挥发油
的提取率为 2.503%,溶剂回收率为 66.65%,百里
香酚的质量百分数为 50.43%,高于各处理组。
871Vol.19 蒋红梅等:湘产石香薷化学成分分析及挥发油提取工艺优化
2.2.4 MCMVO的化学成分
按 A3B2C2方案提取 MCMVO经 GC-MS分析 ,
出峰 67个 ,共鉴定出 46个组分 ,占出峰物质总量的
80.26%(见表 6)。对上述峰组分通过计算机谱库
检索和有机化合物质谱断裂的一般规律及有关数据
进行定性分析 ,通过离子流图的峰面积归一化后得
到百分含量(表 6)。
表 6 MCMVO的主要化学成分(A3B2C2)
Table6 ChemicalcompositionsofMCMVO(A3B2C2)
峰号 PeakNo. 化合物 Compound 分子式 Molecularformula分子量 M 含量Content(%)
1 Neohexane C6H14 86 0.34
2 3-Methyl-pentane C6H14 86 Δ
3 Hexane C6H14 86 0.27
4 2, 3-Dimethyl-pentane C7H16 100 0.21
5 3-Methyl-hexane C7H16 100 Δ
6 P-Cymene C10H14 134 -
7 O-Cymene C10H14 134 2.35
8 Γ-Terpinene C10H16 136 0.43
9 Myrcene C10H16 136 -
10 Α-Pinene C10H16 136 0.25
11 Α-Terpinolene C10H16 136 0.93
12 1-Linalool C10H18O 154 0.55
13 Α-Terpineol C10H18O 154 0.57
14 2-Methyl-2-phenyl-pentane C12H18 162 0.35
15 Terpinen-4-ol C10H18O 154 0.26
16 Thymol C10H14O 150 58.33
17 Carvacrol C10H14O 150 22.54
18 Elsholtziaketonl C10H14O2 166 -
19 Methylthymyiether C11H16O 164 0.16
20 Gasmone C11H16O 164 0.20
21 Octenyacetate C10H18O2 170 0.49
22 Thymolacetate C12H16O2 192 1.39
23 Carvacrolacetate C12H16O2 192 1.12
24 Α-Caryophylene C15H24 204 0.33
25 Α-Farnesene C15H24 204 0.28
26 Santalene C15H24 204 Δ
27 Humulene C15H24 204 2.21
28 Cadinene C15H24 204 0.32
29 Farnesol C15H26O 222 0.12
30 Nerolidiol C15H26O 222 -
31 Hexadecane C16H34 226 0.21
32 Heptadecane C17H36 240 Δ
33 Pentadecene, 2, 6, 10, 14-tetramethyl C19H38 266 0.27
34 Hexadecane, 2, 611, 15-tetramethyl C20H42 282 0.11
35 Heptadecene, 2-methyl* C18H36 252 1.63
36 Heptadecene, 2-ethoxy* C19H38O 292 0.43
37 3-Heptadecene, 4, 8, 12, 16-tetramethyl C21H42 294 0.16
38 Hexadecanoicacid C16H32O2 256 0.12
39 Hexadecanoicacid, ethylester C18H36O2 284 0.37
40 Octadecanoicacid C18H36O2 284 0.52
41 Heptadecanoicacid, 8, 11-diene C18H32O2 280 0.55
42 3, 7, 11, 15-tetramethyl-2-hexadecene-1-ol C20H40O 296 0.61
43 Octadecanoicacid, ethylester C20H34O2 306 0.02
44 Eicosatrienoicacid C20H40O 312 0.17
45 3, 10, 13-Trimethyl-17-(2-6′-methyl-5′-ethylheptyl)-5-steroidalkene C28H48 384 -
46 2, 6, 10, 14, 18, 22-Tetracosahexaene2, 6, 10, 15, 19, 23-hexamethyl C30H50 410 0.83
872 天然产物研究与开发 Vol.19
2.2.5 石香薷挥发油的理化常数测定结果
在提取出的 9组 MCMVO中抽样进行理化常数
的检测 ,其理化常数见表 7。
表 7 石香薷挥发油理化性质及功能团鉴定结果
Table7 Theresultsofphysicochemicalpropertyandfunctional
groupofMCMVO
检测项目 Item 检测方法 Method 挥发油 MCMVO
密度(g/mL) 比重法 0.893±0.002
pH值 pH计 5.603±0.059
酸值(mgKOH/g) 滴定法 46.59±0.042
折光率 直接测量(温度:26.8℃) 1.689±0.013
酯值(mgKOH/g) 滴定法 99.48±0.010
皂化值(mgKOH/g) 滴定法 146.07±0.052
酚类 三氯化铁 +
羰基化合物 硝酸银的氨溶液反应 +
2, 4-二硝基苯肼 +
氨基脲试剂 +
羟胺试剂 +
不饱和化合物 溴的氯仿溶液反应 +
BH奥类衍生物 溴的氯仿溶液反应 +
浓硫酸反应 +
内酯类化合物 亚硝酰氰化钠及氢氧化钠反应 -
“ +”阳性反应 , “ -”阴性反应。
“ +”showspositiveaction, “ -”showsnegativeaction.
3 讨论
目前 ,对石香薷成分的研究为数不多 ,除郑尚珍
(1996)[ 2]杨彩霞(2003)[ 4]等人对石香薷中成分进
行研究中发现石香薷中含黄酮类化合物外 ,大部分
的研究集中在对石香薷挥发油的研究 。本文对湘产
石香薷中成分进行系统检测 ,检测结果发现石香薷
中含有多糖 ,氨基酸 、多肽 、蛋白质 、鞣质 、黄酮及其
甙类 、内脂 、香豆精及其甙类 、甾体 、挥发油 、酚类和
有机酸等。其中内脂 、香豆精及其甙类 ,甾体均首次
在石香薷中发现 ,这些化合物的分离纯化 ,结构鉴定
以及生理活性的研究目前还尚未涉及 。
孙凌峰(1990)[ 3] ,郑尚珍(2001)[ 5]等人对 MCMVO
的成分进行了研究 ,普遍认为超临界 CO2萃取所获得
的组分较多 ,郑尚珍用超临界 CO2萃取(SFE-CO2)法
对湖南洞口产石香薷挥发油研究发现 ,石香薷挥发油
可分离出 58个组分 ,其中主要成分百里香酚占 32.
91%,与本文获得的 MCMVO成分基本类似。但用
SFE-CO2法分离的 MCMVO中 ,百里香酚含量均低于有
机溶剂提取 ,这可能是因为 SFE-CO2提取是在非极性
条件下 ,有一定极性的百里香酚溶出受到限制所致。
曾虹燕(2003)[ 11]对比了有机溶剂法 ,水蒸气蒸馏法 ,
SFE-CO2法对湖南邵东廉桥 MCMVO的提取 ,水蒸气蒸
馏法提取率为1.62%(6h),有机溶剂提取率为 1.87%
(12h), SFE-CO2法提取率为 3.56%(1.5 h)。本研究
有机溶剂提取所得 MCMVO的提取率为 2.503%,百里
香酚的质量百分数为 50.43%(4 h),均高于已有的相
关报道。
水蒸气蒸馏法温度较高 ,部分低沸点的有效成分
会部分挥发而损失 ,有些含氧的极性化合物还会溶解
在蒸馏水中;超临界 CO2萃取法是较新的一种萃取方
法 ,具有无有机残留 ,低温 ,萃取完全等优点 ,但成本较
高 ,限制了其大规模应用 ,此外在萃取工艺上远未臻成
熟 ,萃取条件 ,夹带剂种类 ,萃取流程都有待进一步研
究;有机溶剂法萃取温度低 ,减少了低沸点物质的散失
及有效成分的结构变化 ,又可满足规模化生产的要求 ,
是目前挥发油提取的切实可行的一种方法。本实验采
用有机溶剂法提取石香薷挥发油 ,设计正交试验对提
取工艺进行优化 ,得出最佳提取条件:两步法提取 ,第
一 、二次提取时间比为 5:3,溶剂与原料的投放总比例
为 8:1(mL/g),提取温度为 65℃。此条件下 ,挥发油
的提取率为2.503%,百里香酚含量最高 ,占挥发油总量
的 58.33%。
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