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Chemical constituents of volatile oil from Artemisia annua residue and theirantibacterial activity

黄花蒿残渣挥发油化学成分及其抑菌活性分析



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 12 期 2011 年 12 月

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黄花蒿残渣挥发油化学成分及其抑菌活性分析
张晓蓉 1, 2,彭光花 3,陈功锡 1, 2 *,徐定华 2,常大成 2
1. 吉首大学 植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室,湖南 吉首 416000
2. 吉首大学生物资源与环境科学学院,湖南 吉首 416000
3. 华立(吉首)青蒿素制药有限公司,湖南 吉首 416000
摘 要:目的 对提取青蒿素后的黄花蒿残渣中挥发油进行综合利用。方法 采用水蒸气提取法对黄花蒿残渣挥发油进行提
取,通过薄层色谱及 GC-MS 对提取的挥发油组分进行分析鉴定;并对黄花蒿残渣挥发油进行抑菌活性测试。结果 水蒸气
提取法提取的黄花蒿残渣挥发油,每 100 g 干植物得油量为 0.43 mL,提取总量约为黄花蒿挥发油总量的 69%;薄层色谱分
析黄花蒿残渣挥发油存在 5 个组分。GC-MS 鉴定黄花蒿残渣挥发油共 40 个成分,占挥发油成分 84%。抑菌活性测试表明黄
花蒿残渣挥发油对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有抑制作用。结论 黄花蒿残渣挥发油仍然保留与原植物相同的部分化学成
分,并有一定的抑菌活性,具有医药、化工等方面的开发利用价值。
关键词:黄花蒿;挥发油;水蒸气蒸馏;GC-MS 分析;抑菌活性
中图分类号:R284.1 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2011)12 - 2418 - 04
Chemical constituents of volatile oil from Artemisia annua residue and their
antibacterial activity
ZHANG Xiao-rong1, 2, PENG Guang-hua3, CHEN Gong-xi1, 2, XU Ding-hua2, CHANG Da-cheng2
1. Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Utilization in Hunan Provinee, Jishou University, Jishou 416000, China
2. College of Bio-resources and Environment Science, Jishou University, Jishou 416000, China
3. Holley (Jishou) Artemisinin Pharmaceutical Co., Ltd., Jishou 416000, China
Key words: Artemisia annua L.; volatile oil; water steam distillation; GC-MS analysis; antibacterial activity

黄花蒿 Artemisia annua L. 为重要的药用植
物,富含多种挥发性和非挥发性的活性成分[1-3]。
挥发性成分主要为挥发油,在植物体内的量约为
0.2%~0.5%。但其量及成分因地区分布不同而差
异很大[4-5]。如湖南雪峰山地区野生黄花蒿挥发油
收油率为 0.5 %,鉴定出 45 个化学成分[6];甘肃地
区野生黄花蒿挥发油超临界 CO2 萃取提取得率为
1.2%,鉴定出 86 种化合物[7];从山东地区黄花蒿
挥发油中共鉴定出 59 个化学成分[8]。药理活性研
究表明,黄花蒿挥发油具有广谱抑菌活性,对病毒、
真菌及细菌等多种微生物有抑制作用[9]。对蚊虫、
鳞翅目、鞘翅目、膜翅目等农业害虫均具有杀灭作
用[10-12]。
湖南武陵山地区黄花蒿资源丰富,全国大部分
青蒿素生产厂家分布于此,但提取青蒿素后的黄花
蒿残渣仍含有重要药用成分挥发油,被大量废弃。
基于对黄花蒿残渣挥发油资源的综合利用,本实验
对提取青蒿素后的黄花蒿残渣进行了挥发油再提
取,对其化学组分进行薄层色谱与 GC-MS 分析及
鉴定,对其抑菌活性进行测试,以期为黄花蒿残渣
工业利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
黄花蒿Artemisia annua L.于2010年8月采集自
湖南湘西地区,由吉首大学陈功锡教授鉴定为正品,
黄花蒿残渣为提取青蒿素后的黄花蒿,由华立(吉
首)青蒿素制药有限公司提供。大肠杆菌 Escherichia
coli(Migula)Castellani et Chalmers 和金黄色葡萄
球菌 Staphylococcus aureus Rosenbach,保存于吉首
大学生物工程微生物实验室。

收稿日期:2011-06-05
基金项目:湖南省科技计划项目(2009FJ3011);湖南省大学生研究性学习及创新性实验计划项目(2009-199);湖南省高校产学研合作示范基
地开放项目(2010JSJK003);湖南省生态学重点学科建设项目(JDS04)
作者简介:张晓蓉(1969—),女(土家族),副教授,硕士生导师,研究方向为生物分析化学。 Tel: (0743)8564416 E-mail: xrzhang0743@163.com
*通讯作者 陈功锡 Tel: (0743)8233309 E-mail: chengx@jsu.edu.cn
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 12 期 2011 年 12 月

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1.2 仪器与试剂
超临界 CO2流体萃取装置(HA121-50-1)为江
苏南通华安超临界流体萃取有限公司生产,气相色
谱-质谱电脑联用分析仪(GCMS-QP2010)为日本
Shimadzu 公司生产,薄层色谱硅胶板为青岛海洋
化工公司生产,挥发油提取器为亚华生化仪器厂生
产。实验所用水为去离子水,试剂均为分析纯。
1.3 实验方法
1.3.1 挥发油提取 水蒸气提取法[6]:称量粉碎的
黄花蒿及黄花蒿残渣粉末 250 g,分别于 2 000 mL
圆底烧瓶中,加入去离子水 1 800 mL 浸泡 12 h,加
热蒸馏提取 6 h。蒸馏完毕后,以少量乙醚冲洗冷凝
管,待充分分层后,收集乙醚层,挥干乙醚得黄色
油状物即为挥发油,精密定量,4 ℃冰箱保存备用。
1.3.2 薄层色谱分析 薄层色谱分析水蒸气法提取
的黄花蒿及其残渣挥发油组分差异,以石油醚-丙酮-
冰醋酸-三氯甲烷(7∶2∶0.1∶1)为展开剂,含 2%
香草醛的 20%硫酸乙醇溶液为显色剂。
1.3.3 GC-MS 化学组分鉴定 气相色谱条件:进
样口温度 250 ℃,载气为高纯氦气,总流量为 30
mL/min,气相色谱柱为 HP-5MS 弹性石英毛细管
柱(25 m×0.25 mm,0.25 μm),柱体积流量为
1 mL/min,柱前压为 80 kPa,进样量为 0.1 μL,分
流比为 30∶1。程序升温:柱起始温度 60 ℃,保持
1 min,以 10 ℃/min 升至 160 ℃,保持 4 min,再以
5 ℃/min 升至 260 ℃,保持 5 min。然后以 5 ℃/min
升至 280 ℃,保持 10 min。MS 条件:用电子轰击
(EI)源分析,电子能量为 70 eV,离子源温度为 220
℃,接口温度为 280 ℃,选取全扫描模式,质量扫
描范围为 28~600 amu。
1.3.4 抑菌活性测定 采用滤纸片法测定水蒸气法
提取的黄花蒿残渣挥发油抑菌活性[7],将直径为 7
mm 的无菌滤纸片浸入乙醇溶解的黄花蒿残渣挥发
油,经 2 h 充分浸泡后,挥干溶剂,备用。将活化
的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌悬液 0.1 mL 于无菌
平板,涂布均匀,加入浸有挥发油滤纸片,37 ℃培
养 24 h。实验重复 3 次,以市售碘酊为阳性对照。
2 结果与分析
2.1 薄层色谱分析
为探究黄花蒿残渣挥发油组分的变化,采用
TLC 法对水蒸气法提取的黄花蒿残渣及黄花蒿挥
发油组分进行了比较分析。结果表明,黄花蒿残渣
挥发油显示有 5 个组分,黄花蒿挥发油显示有 7 个
组分。可见,黄花蒿经过提取青蒿素后,残渣挥发
油不仅量减少,并且有部分组分的损失。
2.2 挥发油 GC-MS 鉴定
采用 GC-MS 对挥发油组分进行鉴定,并通过
面积归一化法定量挥发油组分相对质量分数,结果
见表 1。黄花蒿及其残渣挥发油分别鉴定出 44 和 40
个组分,占挥发性成分 89.41%及 84.96%。其中,
两者挥发油存在 27 个相同组分,30 个差异组分。
但 27 个相同组分的相对质量分数有明显差异,黄花
蒿挥发油残渣较黄花蒿相对质量分数总和少 0.55%。
两者不同组分分析发现,黄花蒿挥发油检出 17 个不
同组分,而黄花蒿残渣检出 13 个不同组分。
27个相同组分中有 10个相对质量分数在 2%以
上的组分,在黄花蒿及其残渣中的挥发油质量分数
分别为:左旋樟脑(14.76%,12.42%)、合成右旋
龙脑(10.41%,11.94%)、丁子香烯(7.87%,7.31%)、
β-法呢烯(3.12%,2.76%)、2-异丙烯基-24α, 82-二
甲基-21, 2, 3, 4, 4α, 5, 6, 72-八氢化萘(2.18%,
2.13%)、大牛儿烯 D(3.51%,3.07%)、斯巴醇(3.5%,
3.96%)、石竹素(5.58%,7.3%)、雪松烯(5.25%,
6.49%)、β-人参烯(2.23%,2.16%)。相对质量分数
变化 0.01%~2.34%,这可能与青蒿素提取工艺有关。
黄花蒿挥发油 17 个差异组分中,有两个相对质
量分数在 2%以上的组分,分别为长叶醛(3.54%)
和 9-异丙基 -1-甲基 -2-亚甲基 -5-一氧杂三环
[5.4.0.0 (3, 8)]十一烷(2.15%)。黄花蒿残渣挥发油
13 个差异组分中仅 1 个相对质量分数在 2%以上组
分,为 2, 3, 4, 4a, 5, 6, 7-八氢-1, 4a-二甲基-7-(2-羟基-
1-甲基乙基)-2-萘酚(4.2%)。残渣新出现的组分可
能为青蒿素提取过程挥发油的分解产物。
2.3 黄花蒿残渣挥发油抑菌活性检测
为探究黄花蒿残渣挥发油的生物活性,采用
滤纸片法对其抑菌活性进行检测。黄花蒿残渣挥
发油的滤纸片周围均有透明圈,对大肠杆菌的抑
菌圈直径为 10 mm(碘酊的抑菌圈直径为 21 mm),
对金黄色葡萄球菌抑菌圈直径为 20 mm(碘酊的
抑菌圈直径为 9 mm)。黄花蒿残渣挥发油对大肠
杆菌和金黄色葡萄球菌均有一定的抑菌活性,对
金黄色葡萄球菌的抑制作用强于大肠杆菌。
3 讨论
对黄花蒿残渣进行挥发油提取,可采用水蒸气
提取法、乙醇有机溶剂法及超临界 CO2 萃取法 3 种
提取方法。后两种方法得到的提取物的光谱分析表
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 12 期 2011 年 12 月

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表 1 挥发油 GC-MS 鉴定
Table 1 Identification of volatile oil by GC-MS
相对质量分数/% 变化率/%序号 化合物名称 保留时间/min 黄花蒿残渣 黄花蒿
1 莰烯 7.529 0.28 0.81 −0.53
2 蘑菇醇 8.681 - 0.31
3 邻-伞花素 10.098 - 0.65
4 1, 1-二甲基-2-(3-甲基-1, 3-丁二烯炔)-环丙烷 10.233 - 0.35
5 桉树脑 10.329 0.66 1.25 −0.59
6 海茴香烯 11.300 - 0.30
7 2, 2, 4-三甲基-3-环己烯-1-甲醛 14.101 - 0.32
8 1S-(1α, 3α, 5α)-6, 6-二甲基-2-亚甲基-二环[3.1.1]-3-庚醇 14.258 0.29 -
9 左旋樟脑 14.407 12.42 14.76 −2.34
10 合成右旋龙脑 15.280 11.94 10.41 +1.53
11 4-萜烯醇 15.644 0.94 0.90 +0.04
12 桃金娘烯醇 16.378 0.26 -
13 3-(10)-蒈烯-2-醇 16.901 0.47 -
14 异兰烯 22.312 0.79 0.94 −0.15
15 β-榄香烯 22.855 0.43 0.48 −0.05
16 丁子香烯 23.741 7.31 7.87 −0.56
17 (Z)-β-法呢烯 24.860 2.76 3.12 −0.36
18 [1S-(1α, 4β, 5α)]-螺环[4, 5]-7-癸烯-1, 8-二甲基-4-异丙烯基 25.020 0.28 0.36 −0.08
19 2-异丙烯基-4α, 8-二甲基-1, 2, 3, 4, 4α, 5, 6, 7-八氢化萘 25.491 2.13 2.18 −0.05
20 大牛儿烯D 25.686 3.07 3.51 −0.44
21 Β-瑟林烯 25.862 1.48 1.44 +0.05
22 大牛儿烯B 26.164 - 1.11
23 β-榄烯 26.163 1.00 -
24 γ-木罗烯 26.708 0.26 -
25 2-甲基-4-(2, 6, 6-三甲基-1-环己烯-1-基)-2-丁烯醛 26.851 0.60 0.73 −0.13
26 杜松烯 26.961 - 0.63
27 1, 2, 4a, 5, 8, 8a-六氢-4 ,7-二甲基-1-异丙基苯 26.965 0.56 -
28 3, 7, 11-三甲基-1, 6, 10-十二烷三烯-3-醇乙酸酯 28.181 0.27 0.23 +0.04
29 2-甲基-4-(2, 6, 6-三甲基-2-环己烯-1-基)-3-丁醛 28.346 0.61 0.56 +0.05
30 2-亚甲基-5-(1-甲乙烯)-8-甲基-[5.3.0]双环庚烯癸烷 28.514 1.19 1.10 +0.09
31 斯巴醇 28.713 3.96 3.50 +0.46
32 石竹素 28.811 7.30 5.58 +1.72
33 4-氰基苯酯 28.983 0.33 0.28 +0.05
34 2- (1, 4, 4-三甲基环己-2-烯基) 乙醇 29.122 0.46 0.62 −0.16
35 三甲基-2-戊烯酸-1, 7, 7-三甲基双环[2.2.1]庚-2-基酯 29.544 0.95 -
36 [S-(E, Z, E, E)]-3, 7, 11-三甲基-14-异丙基-1, 3, 6, 10-环十四碳四烯 29.839 0.99 -
37 长叶醛 30.047 - 3.54
38 2, 3, 4, 4a, 5, 6, 7-八氢-1, 4a-二甲基-7-(2-羟基-1-甲基乙基)-2-萘酚 30.046 4.20 -
39 雪松烯 30.227 6.49 5.25 +1.24
40 [1R-(1α, 4β, 4α, β, 8α, β)]-1, 2, 3, 4, 4a, 7, 8, 8a-八氢-1, 6-二甲基-4-
异丙基-1-萘酚
30.302 - 1.78
41 β-雪松烯-9-α-醇 30.418 1.04 1.20 −0.16
42 N, N-双(2, 6-二甲基-6-亚硝基)-2-烯-4-酮 30.525 0.87 -
43 蒿酮 30.528 - 0.65
44 桉烷-7 (11) -烯-4-醇 30.933 1.67 1.54 +0.13
45 蓝桉醇 31.015 - 1.45
46 2, 3, 3-三甲基-2-(3-甲基 1, 3-二烯醇)-6-亚甲基环己酮 31.161 - 0.62
47 4-亚甲基-1-甲基-2-(2-甲基-1-丙烯基-1)-1-乙烯基环庚烷 31.401 - 1.50
48 1, 6-二烯-3-醇石竹烯 31.676 1.35 -
49 α-比萨波稀醇 31.679 - 1.32
50 六氢法呢基丙酮 31.812 1.91 -
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 12 期 2011 年 12 月

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续表 1
相对质量分数/% 变化率/%序号 化合物名称 保留时间/min 黄花蒿残渣 黄花蒿
51 9-异丙基-1-甲基-2-亚甲基-5-一氧杂三环 [5.4.0.0 (3, 8)]十一烷 31.813 - 2.15
52 6-异丙烯基-4, 8a-二甲基-1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 8a-八氢萘-2-酚 32.815 - 0.31
53 3a, 7a-二甲基亚甲基-2-苯并呋喃-4-醇 35.296 0.32 -
54 植酮 35.778 0.34 0.33 +0.01
55 β-人参烯 38.003 2.16 2.23 −0.07
56 半萜类-1, 6-二酮 39.287 - 0.65
57 叶绿醇 2.248 0.62 0.91 −0.29
合 计 84.96 89.41 0.55
“+”为黄花蒿残渣高于黄花蒿挥发油的相对质量分数;“-”为黄花蒿残渣低于黄花蒿挥发油的相对质量分数
“+” indicates that volatile oil contents are higher in A. annua residue than those in A. annua
“-” indicates that volatile oil contents are lower in A. annua residue than those in A. annua

明植物中某些脂溶性物质已被提取出来,需纯化才
能得到较纯的挥发油,故本实验采用水蒸气提取法
制备样品。结果表明,每 100 g 干黄花蒿残渣挥发
油得油量为 0.43 mL,黄花蒿残渣含有的挥发性成
分质量分数约为黄花蒿的 69%。薄层色谱分析表明,
黄花蒿残渣挥发油有部分损失,仅存在 5 个大组分。
进一步采用 GC-MS 法进行分析鉴定,结果揭示残
渣挥发油共鉴定 40 个组分,占挥发性成分 84.96%,
其中 27 个组分与黄花蒿挥发油相同,其相对质量分
数总和较黄花蒿少 0.55%,有两个相对质量分数在
2%以上的组分已丢失。此外,还发现残渣挥发油存
在 13 个新组分,这可能与青蒿素提取过程有关。
抑菌活性检测表明,黄花蒿残渣挥发油对大肠
杆菌及金黄色葡萄球菌均具有抑菌生物活性。可见,
黄花蒿残渣挥发油的抑菌活性成分尚未破坏,具有
再利用价值。
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