全 文 ：收稿日期:2008-04-22;修回日期:2008-07-11
基金项目:西北民族大学中青年科研基金项目资助
作者简介:康淑荷(1972～ ),女 ,甘肃会宁人 ,讲师 ,从事天然产物化学的研究。 E-mai l:kan gshuh e@163.com
第 30 卷 第 1 期
2009 年 1 月
质 谱 学 报
Journal o f Chinese Mass Spectrome try Society
Vo l.30 No.1
Jan.2009
超临界 CO2 萃取鸡骨柴精油正交试验及 GC/MS分析
康淑荷 ,师永清
(西北民族大学化工学院,甘肃 兰州 730030)
摘要:应用超临界 CO 2 萃取技术研究了鸡骨柴精油的萃取工艺 , 最佳萃取条件为压力 15 M Pa、温度 45 ℃、
萃取时间 1.5 h 、CO 2 流量 5 mL · min -1 , 在此工艺条件下超临界 CO2 萃取法得到的鸡骨柴精油收率为
2.87%。利用气相色谱-质谱联用法对鸡骨柴萃取物的化学组成进行分析 , 用归一化法测定其相对百分含
量 ,共分离出 44 种成分 ,鉴定了其中的 38 种成分 , 占出峰物质总量的 96.46%, 主要成分为对聚伞花素
(19.34%)、顺式-石竹烯(18.23%)、β-蒎烯(7.10%)、香荆芥酚(5.63%)、百里香酚(6.48%)、3-辛酮
(5.26%)等。并且在鸡骨柴精油中鉴定出十五烷醇乙酸酯(0.86%), 乙酸十二烷基酯(0.29%), 9 , 12-亚油
酸甲酯(1.58%), 9-十八烯酸甲酯(0.84%), 9-十八碳烯酸(0.92%)等成分。
关键词:超临界 CO 2 萃取;鸡骨柴;精油;气相色谱-质谱法(GC/MS)
中图分类号:O 657.63 文献标识码:A 文章编号:1004-2997(2009)01-36-05
Supercritical CO2Fluid Extraction of
Elsholtzia Fruticosa and GC/MS Analysis
KANG Shu-he , SHI Yong-qing
(School o f Chemical Engineering , Northwest Minorities University , Lanzhou 730030 , China)
Abstract:Essential oils we re ex t racted f rom E lsholtzia f rut icosa w ith supercrit ical CO 2
flurd ex t raction.The results of experiments indicate tha t the opt imum ex traction o f pres-
sure , tempe rature , ex t raction time and CO2 f luid are 15 M Pa , 45 ℃, 1.5 h , 5 mL·min-1 ,
respectively , and the yield of SFE-CO 2 ex tracts is 2.87%.The chemical const ituents o f ex-
t racts o f E lshol tz ia fruticosa were de termined by GC/MS.The relative contents of consti-
tutes w ere determined by area normalizing method.38 constituents are identif ied f rom 44
separated peaks , amounting to total mass f ract ion 96.46%.The main compounds are p-cy-
mene(19.34%), cis-caryophyll-ene(18.23%),β-pinene(7.10%), carvacrol(5.63%), thy-
mol(6.48%), 3-octanone (5.26%), etc.Acet ic acid dodecy l e ste r(0.29%), 2-octene-1-ol
(0.69%),pentadecano l acetate(0.86%), hexadecanoic acid(0.70%), 9 , 12-octadecadienoic
acid methy l ester(1.58%), 9-octadecenoic acid methy l ester(0.84%), 9-octadecenoic acid
(0.92%)are de termined in essent ial oils of Elshol tzia f rut icosa.
Key words:supercrit ical CO 2 f luid ex t raction;E lsholtz ia f ruticosa ;essent ial oil;gas chro-
matography-mass spect rometry (GC/MS)
鸡骨柴(E lsholtz ia f rut icosa)又叫双翎
草 ,系唇形科香薷属植物 ,一年生草本或亚灌木 ,
高 0.5 ～ 1 m , 全株有香气 , 是一种可供观赏的
芳香族植物 ,花期 7 ～ 9月 ,果期 10 ～ 11 月。我
国主要分布于甘肃南部(白龙江流域)、湖北西
部 、四川 、西藏 、云南 、贵州及广西等地 ,生于海拔
1 200 ～ 3 200 m 的山谷侧边 、谷底 、路旁 、开旷山
坡及草地中[ 1] 。鸡骨柴具有很高的药用价值 ,
能治疗多种疾病 , 主要功效为温经通络 、祛风除
湿 、治疗关节疼痛等[ 2] 。朱干培[ 3] 报道了水蒸气
蒸馏法提取昆明产鸡骨柴精油的化学成分;郑尚
珍等[ 4] 报道了水蒸气蒸馏法提取四川产鸡骨柴
精油的化学成分 。超临界流体萃取技术具有操
作温度低 ,提取率高 ,有效成分不易被分解破坏 ,
无溶剂残余等优点[ 5-6] 。直接采用超临界流体萃
取鸡骨柴全草精油的研究未见报道 ,为进一步开
发利用该植物 ,本工作对超临界 CO 2 流体萃取
(SFE-CO 2)鸡骨柴全草精油的萃取条件进行研
究 , 并利用气相色谱-质谱(GC/MS)法分析萃取
精油的组成 ,为实际应用提供理论和试验依据 。
1 试验部分
1.1 主要仪器与试剂
色谱-质谱联用仪:色谱为 HP-5890A 型 ,质
谱为 HP-5988A 型 ,并配有 Incos 图谱检索系
统;超临界 CO2 流体萃取仪:美国 Hew let t-
Packo rd 7680T , 输送 CO2 流体的泵为 HP 1050
型泵 ,HP 专用萃取池容积为 7 mL ,收集池容积
为 3 mL ;CO 2 气体为食品级。
1.2 主要材料与试剂
鸡骨柴全草于 2006 年 7 月采自昆明 ,经西
北师范大学生命科学学院廉永善教授鉴定为鸡
骨柴 ,自然阴干 、粉碎 、过 60目筛 ,备用 。
1.3 试验条件
1.3.1 色谱条件 色谱柱:HP-5 石英弹性毛
细管柱;升温程序:70 ℃保持 3 min , 以 4 ℃·
min
-1升至 300 ℃, 保持 20 min;汽化温度 300
℃;载气(氮气)流速:2 mL·min-1 ;进样量0.11
μL;分流比 50∶1 。
1.3.2 质谱条件 电子轰击(EI)离子源 ,电子
能量 70 eV ,传输线温度 275 ℃, 离子源温度
250 ℃,发射电源 1 mA , 质量扫描范围 m/z
50 ～ 550。
2 结果与讨论
2.1 鸡骨柴精油的正交试验因素水平设计
为了全面考察超临界 CO 2 萃取各因素对鸡
骨柴全草精油萃取效率的影响 ,根据预试验 ,采
用超临界 CO2 流体萃取精油 ,以精油提取量为
考察指标 ,选择萃取压力(A)、萃取温度(B)、萃
取时间(C)、CO2 流量(D)4个因素 ,选定 4因素
3水平进行 L9(34)正交试验 , 因素水平列于
表 1 。
2.2 正交试验方法及结果
按 L9(34)作正交试验 ,记录鸡骨柴精油得
量 , 结果列于表 2。
表 2 中 K 1 、K 2 、K 3 为相应水平所得萃取率
的总和 , K 1 、 K 2 、 K 3 分别为 K 1 、K 2 、K 3的平均
值 , R为极差 , 即 R = K max - K min 。从表 2可以
看出 ,(A)K 2 >K 3 >K 1 、(B)K 2 >K 3 >K 1 、(C)
K 3 >K 1 >K 2 、(D)K 1 >K 2 >K 3 。因此 ,超临界
CO 2 流体萃取法萃取鸡骨柴精油的最佳组合条
件是 A2B2C3D1 ,即萃取压力为 15 MPa 、萃取温
度为 45 ℃、萃取时间为 1.5 h 、CO 2 流量为 5
mL ·min-1 。用此条件萃取鸡骨柴精油 ,得到
的产品提取率为 2.87%,高于文献报道的水蒸
表 1 鸡骨柴 SFE-CO2 提取工艺考察因素水平
Table 1 Technological factors analysis of SFE-CO2 extracting Elsholtzia f ruticosa
水平 压力(A)/MPa 温度(B)/℃ 时间(C)/ h CO 2 流量(D)/(mL ·min-1)
1 10 35 0.5 5
2 15 40 1 10
3 20 45 1.5 15
37 第 1 期 康淑荷等:超临界 CO2 萃取鸡骨柴精油正交试验及 GC/MS 分析
表 2 L9(34)表及试验结果
Table 2 L9(34)table and experiment results
水平 因素
A1 B2 C3 D4
鸡骨柴精油得率/ %
1 1 1 1 1 0.42
2 1 2 2 2 0.93
3 1 3 3 3 0.54
4 2 1 2 3 2.01
5 2 2 3 1 2.87
6 2 3 1 2 2.36
7 3 1 3 2 1.52
8 3 2 1 3 2.10
9 3 3 2 1 1.94
K 1 1.890 3.951 4.881 5.229
K 2 6.839 5.901 4.878 4.809
K 3 4.959 4.839 4.929 4.650
K 1 0.630 1.317 1.627 1.743
K 2 2.413 1.967 1.626 1.603
K 3 1.853 1.613 1.643 1.550
优化水平 A2 B2 C3 D1
极值 R 1.783 0.650 0.017 0.193
主次顺序 A>B>D>C
气蒸馏法的得率(0.75%)[ 5] , 此提取条件与正
交试验任意组对比 ,大于所有提取率 ,验证了所
确定的条件为最佳工艺条件。正交试验结果的
方差分析列于表 3 ,由表 3可知 ,因素对试验结
果的影响依次为萃取压力 、萃取温度 、CO 2 流
量 、萃取时间。分析结果表明 ,在试验范围内萃
取压力对萃取鸡骨柴挥发油收率有显著性影响 ,
而萃取温度 、萃取时间 、CO2 流量对萃取收率的
影响不显著。
表 3 方差分析
Table 3 Analysis of variance
方差来源 偏差平方和 自由度 F 比 显著性
A 4.990 2 83.167 显著
B 0.635 2 10.583 有影响
C 0.001 2 0.017 不显著
D 0.640 2 1.000 不显著
2.3 精油的 GC/MS分析
按上述的 GC/MS 条件对超临界 CO 2 萃取
的鸡骨柴精油进行分析 ,得其总离子流图。根据
质谱离子峰面积归一法测得各成分的百分含量 ,
对总离子流图中各峰的质谱图 ,用 Incos数据系
统检索和质谱资料[ 7-8] 核对及人工解析 ,共鉴定
出 38个成分 ,列于表 4 。
3 结 论
超临界 CO 2 萃取鸡骨柴精油的最佳萃取条
件为:萃取压力 15 MPa 、萃取温度45 ℃、萃取时
间 1.5 h 、CO2 流量 5 mL ·min-1 ,在此条件下
鸡骨柴精油提取率为 2.87%。采用超临界 CO 2
萃取的鸡骨柴精油经 GC/MS 分析共鉴定出 38
种化学成分 ,占出峰物质总量的 96.46%,其中
总含量在 1%以上的有:萜类化合物 13 种 , 占
56.69 %;醇类化合物 8 种 ,占 3.03 %;酮类化
合物 4 种 , 占 8.62%;酚类化合物 2 种 , 占
12.11 %;酯类化合物 6种 ,占 6.53%;脂肪酸 2
种 , 占 1.62 %。主要成分为对聚伞花素
(19.34%)、顺式-石竹 烯(18.23%)、β-蒎烯
(7.10%)百 里 香 酚 (6.48%)、 香 荆 芥 酚
(5.63%)、3-辛酮(5.26%)等 ,并且在鸡骨柴精
38 质 谱 学 报 第 30 卷
表 4 鸡骨柴精油化学成分及其含量
Table 4 The chemical compounds and concent of essential oils from Elsholtzia f ruticosa
序号 化合物 相对分子质量 分子式 相对百分含量/ %
1 糠醛 Furfural 96 C5H4O 2 0.07
2
2-甲基-5-(1-甲基乙基)-双环[ 3.1.0] 己-2-烯
2-Methy l-5-(1-m ethylethyl)-bicyclo[ 3.1.0] hex-2-ene 136 C10H 16 0.18
3 未知物 128 0.55
4 α-蒎烯α-Pinene 136 C10H 16 2.03
5 莰烯 Camphene 136 C10H 16 0.18
6 β-蒎烯 β-Pinene 136 C10H 16 7.10
7 水芹烯α-Phellandrene 136 C10H 16 0.12
8 月桂烯 β-Myrcene 136 C10H 16 0.28
9 对聚伞花素 p-Cymene 134 C10H 16 19.34
10 异松油烯 T erpin olene 136 C10H 16 4.21
11 3-辛酮 3-Octanone 128 C 8H 16O 5.26
12 3-辛醇 3-Octanol 128 C 8H 16O 0.62
13 2-辛烯-1-醇 2-Octene-1-ol 126 C 8H 14O 0.69
14 紫苏烯 Peril len 150 C10H14O 0.38
15 8-羟基对聚伞花素 8-H ydroxy-cymen e 150 C10H14O 0.23
16 3 , 7-二甲基-1 , 6-辛二烯-3-醇 3 , 7-Dimethy l-1 , 6-octadien-3-ol 154 C10H18O 0.29
17 1 , 8桉叶油素 1 , 8-Cineole 154 C10H18O 0.31
18 乙酸辛烯酯 Octenylacetate 170 C 10H18O 2 3.82
19 芳樟醇 Linalool 154 C10H18O 1.20
20 松油烯-4-醇 Terpinen-4-ol 154 C10H18O 3.01
21 α-松油醇α-Terpineol 154 C10H18O 1.32
22 反式-松香芹醇 tran s-Pinocarveol 152 C10H16O 1.62
23 2-甲基-4-乙酰基-环已酮 2-Methy l-4-acetyl-cyclohexano 152 C10H16O 0.26
24 香薷酮 Elsholt zia k etone 166 C 10H14O 2 2.34
25 α-香柠檬烯α-Bergam otene 208 C 12H16O 3 0.12
26 未知物 164 0.11
27 香荆芥酚 Carvacrol 150 C10H14O 5.63
28 百里香酚 T hymol 150 C10H14O 6.48
29 顺式-石竹烯 cis-Cary ophyllene 204 C15H 24 18.23
30 律草烯 H umulene 204 C15H 24 4.21
31 未知物 204 1.18
32 十六烷 H excadecane 226 C16H 34 0.08
33 十二烷酮 Dodecanone 184 C12H24O 0.76
34 石竹烯氧化物 Cary ophyllene oxide 220 C15H24O 0.37
35 邻苯二甲酸二乙酯 Diethyl phthalate 222 C 12H14O 4 0.14
36 未知物 222 0.35
37 乙酸十二烷基酯 Acetic acid dodecy l ester 228 C 14H28O 2 0.29
38 未知物 254 1.13
39 十五烷醇乙酸酯 Pentadecanol acetate 270 C 17H34O 2 0.86
40 棕榈酸 H exadecan oic acid 256 C 16H32O 2 0.70
41 未知物 278 0.21
42 9 , 12-亚油酸甲酯 9 , 12-Octadecadienoic acid methy l ester 294 C 19H34O 2 1.58
43 9-十八烯酸甲酯 9-Octadecenoic acid methyl ester 296 C 19H36O 2 0.84
44 9-十八碳烯酸 9-Octadecenoic acid 282 C 18H34O 2 0.92
39 第 1 期 康淑荷等:超临界 CO2 萃取鸡骨柴精油正交试验及 GC/MS 分析
油中鉴定出十五烷醇乙酸酯 、乙酸十二烷基酯 、
9 ,12-亚油酸甲酯 、9-十八烯酸甲酯 、棕榈酸 、9-十
八碳烯酸等高级脂肪酸及高级脂肪酸酯。超临
界 CO 2 萃取法具有收率高 、萃取时间短 、鸡骨柴
精油品质好 、无溶剂残留等优点 , 适合天然产物
的分离精制 ,更适合精油中热敏性成分的提取。
试验还发现 ,昆明产鸡骨柴全草精油与郑尚珍
等[ 6]报道的四川产鸡骨柴全草精油的主要成分
及含量有明显不同。由此可见:同一个物种 ,产
地不同 ,挥发油组成存在较大差异;同一个物种 ,
产地相同 ,提取方法不同 ,所得挥发油组成也存
在较大差异。
参考文献:
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技术出版社 , 1985:311.
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草精油的化学成分[ J] .西北师范大学学报:自然
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[ 8] ST EN HAGEN.Reg is try o f mass spec tra da ta
[ M] .New yo rk:Wiley , 1974.
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