全 文 ：第 29卷第 4期
2009年 8月
林 产 化 学 与 工 业
ChemistryandIndustryofForestProducts
Vol.29 No.4
Aug.2009
枫香叶挥发油提取工艺及成分分析
收稿日期:2008-07-01
基金项目:国家 “十五 ”科技攻关计划资助(2004BA604A05)
作者简介:刘亚敏(1976-),女 ,河北石家庄人 ,讲师 ,硕士 ,主要从事天然产物化学研究;E-mail:yaminliu0511@163.com。
LIUYa-min
刘亚敏1 , 刘玉民 1 , 李鹏霞2 , 郭 莹 3 , 马 明1
(1.西南大学资源环境学院 , 重庆 400716;2.江苏省农业科学院农产品加工研究所;
江苏省农产品加工中心 , 江苏 南京 210014;3.吉林省广播电视研究所 , 吉林 长春 130041)
摘 要: 以挥发油的出油量为考查指标 , 采用正交设计筛选粉碎度 、浸泡时间 、提取时间的最佳组
合方式优化枫香叶挥发油的提取工艺。采用 GC-MS法对挥发油进行成分分析。结果表明枫香叶
挥发油提取的最佳工艺组合为打浆 、不浸泡 、蒸馏提取 6h。从挥发油中共分离出 51个色谱峰 ,鉴
定出 47个化合物 ,检出率为 98.11%;其中萜类化合物 30个 , 占挥发油总量的 82.28%;脂肪族成分为 14个 , 占挥发油
总量的 14.01%;芳香族成分为 3个 , 占挥发油总量的 1.82%。挥发油中主要成分为:β-蒎烯(21.18%)、 α-蒎烯
(20.70%)、(E)-2-已烯醛(7.64%)、柠檬烯(7.59%)、 β-石竹烯(6.08%)等。
关键词: 枫香叶;提取工艺;挥发油;成分分析
中图分类号:TQ351.014;R284.1 文献标识码:A 文章编号:0253-2417(2009)04-0077-05
ExtractionProcessandComponentAnalysisofVolatileOilfrom
LiquidambarformosanaLeaves
LIUYa-min1 , LIUYu-min1 , LIPeng-xia2 , GUOYing3 , MAMing1
(1.CollegeofResourceandEnvironment, SouthwestUniversity, Chongqing400716, China;
2.InstituteofAgri-productsProcess, JAAS;JiangsuAgri-productsProcessCenter, Nanjing210014, China;
3.BroadcastingandTelevisionInstitute, Changchun130041, China)
Abstract:TooptimizetheextractionprocessofvolatileoilinLiquidambarformosana, andanalyzethecomponentsofvolatileoil,
orthogonalexperimentwasconductedusingvolumeofvolatileoilasindexandgranularityofleaf, soakingtimeandextractingtime
asafectingfactors.TheoilwasanalyzedbyGC-MS.Theexperimentresultsindicatedthattheoptimumextractiontechnology
conditionisthefolowing:beatingwithoutsoakingandextractingfor6 h.ChemicalcomponentswereanalyzedbyGC-MS, 51
peakswereseparatedand47 compoundswhichaccountedfor98.11% ofcrudevolatileoilwereidentified.Theresultshows,
thatamong47 compounds, 30 compoundsareterpines, 14 compoundsarealiphaticsand3 compoundsarearomatics.Themajor
constituentswereβ-pinene(21.18%), α-pinene(20.70%), and(E)-2-hexenal(7.64%), limonene(7.59%), β-caryo-
phylene(6.08%), etc.
Keywords:Liquidambarformosanaleaves;extractionprocess;volatileoil;componentanalysis
枫香(LiquidambarformosanaHance),又名枫树 、三角枫 ,为金缕梅科枫香属的代表植物 ,主要分布
于秦岭 、淮河以南至珠江流域 ,台湾 、海南 、四川 、西藏等省区 [ 1] 。其叶 、树皮 、果序和树脂均有药用价
值 ,可辟瘴却疽 ,明目除湿 ,有舒经洛拘挛 、活血解毒 、止痛生肌的药理作用 ,用于月经不调 、水肿胀满 、小
便不利 、腰痛 、四肢痛 、皮肤疥癣 、胃肠炎 、顽癣等疾病的治疗 [ 2-3] 。枫香的成熟果序路路通中的路路通
酸具有抗炎镇痛作用 [ 4] ;枫香提取物可用于防止皮肤由于暴露于紫外线而导致的炎症 [ 5] ;叶可用于口
腔疾病的治疗 ,具有止血 、止痛及抗菌的功效 [ 6] ;枫香脂及其挥发油有抗血栓作用 [ 7] ,其叶的挥发性成
分对大肠杆菌 、白葡萄球菌 、枯草芽孢杆菌及酵母菌均有较好的抑制作用[ 8] 。目前 ,对枫香的研究多集
中于栽培方面 ,关于挥发油的研究较少 ,本研究采用正交设计方法对枫香叶挥发油提取工艺进行了优
78 林 产 化 学 与 工 业 第 29卷
化;并采用 GC-MS联用技术将所得挥发油进行了成分分析 ,以期为进一步合理开发枫香资源提供科学
依据。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
材料:枫香叶于 2007年 4月采自西南大学树木园 ,经西南大学资源环境学院林学教研室刘玉民讲
师鉴定为金缕梅科枫香属枫香(LiquidambarformosanaHance)。
仪器与试剂:HP6890/5973GC/MSD型气相色谱-质谱联用仪 ,美国惠普公司;乙醚分析纯 。
1.2 枫香叶挥发油提取方法及试验设计
参考预试验结果 ,以挥发油出油量为指标 ,选择粉碎度(A)、浸泡时间(B)、提取时间(C)作为考察
因素 ,各因素分 3个水平设计 L9(34)正交试验 。准确称取枫香树叶 100g用水蒸气蒸馏法 [ 9] ,按正交设
计表设计方案提取挥发油 ,再用少量乙醚多次萃取出挥发油 ,少量无水硫酸钠干燥挥去乙醚后得淡黄色
挥发油 ,记录出油量。
1.3 分析方法
气相色谱条件:色谱柱为 HP-1,石英毛细管柱 50m×0.25mm×0.25μm;载气为氦气;分流比
50∶1;体积流量 1.4mL/min;进样口温度 260℃, GC-MS界面温度 280℃,程序升温 50～ 280℃;进样量
0.5μL。质谱条件:离子源为 EI;离子源温度 230℃,四极杆温度 150℃;电子能量 70eV;扫描范围
20～450u(全扫描)。
2 结果与分析
2.1 提取工艺的优化
正交试验因素及结果表明(见表 1),叶的粉碎度(A)对枫香叶挥发油的出油量有极显著的影响 ,随
粉碎度的增大 ,出油速度 、出油量有明显增加;提取时间(C)对挥发油出油量影响显著 ,试验发现 6 h内
随提取时间的延长出油量增加明显 , 6h后油量基本不再增加;而浸泡时间(B)对挥发油的出油量影响
不显著 。各因素影响程度为 A>C>B。
表 1 不同提取条件对挥发油出油量的影响
Table1 Effectofdifferentextractionconditionsonvolatileoilyield
试验号
testNo.
A
粉碎度
granularity
B
浸泡时间 /h
soakingtime
C
蒸馏时间 /h
extractingtime
出油量 /mL1)
volumeofvolatileoil
1 整叶 wholeleaf 0 4 0.10dC
2 整叶 wholeleaf 5 6 0.23cdBC
3 整叶 wholeleaf 10 8 0.29cABC
4 剪碎 cut 0 6 0.49abAB
5 剪碎 cut 5 8 0.51abAB
6 剪碎 cuted 10 4 0.37bcABC
7 打浆 beat 0 8 0.59aA
8 打浆 beat 5 4 0.48abAB
9 打浆 beat 10 6 0.57aAB
k1 0.62 1.18 0.95
k2 1.37 1.22 1.29
k3 1.64 1.23 1.39
R 0.2067 0.3933 0.3167
1)大写和小写字母分别表示 1%和 5%显著水平Differentcapitalsandsmallletersindicatedthatsignificantlevelsare1% and5%, respec-
tively.
粉碎度(A)单因素多重比较确定最佳提取条件为打浆;提取时间(C)单因素多重比较发现 C2和 C3
差异不显著 ,从节约成本和保证挥发油质量的角度考虑确定最佳的提取时间为 C2;浸泡对出油量影响
第 4期 刘亚敏 ,等:枫香叶挥发油提取工艺及成分分析 79
不大 ,可不进行浸泡处理。枫香叶挥发油提取的最佳工艺组合为 A3B1C2 ,即将枫香叶打浆 ,不浸泡 ,蒸
馏提取 6h;与试验设计中最佳处理 A3B1C3(表 2)不完全吻合 ,主要是考虑单因子多重比较 C2与 C3差
异不显著 ,且加热时间过长可能引起成分的化学分解 ,影响挥发油质量 。
表 2 不同提取条件对挥发油出油量影响的方差分析
Table2 Varianceanalysisforeffectofdifferentextractionconditionsonvolatileoilyield
变异来源
sources
离均差平方和
SS
自由度
df
均方
meansquare F p
A 0.1862 2 0.0931 147 <0.01
B 0.0005 2 0.0002 0.3684 >0.05
C 0.0355 2 0.0177 28 0.01
总和 total 0.2234
为验证上述正交试验结果 ,以优选出的提取方案 A3B1C2做了 5组平行实验 ,挥发油出油量分别为
5.6、 5.7、 5.7、 5.8和 5.7mL;RSD为 1.24%。可见 ,以此工艺组合不仅挥发油出油量较高 ,而且重现
性好。
2.2 枫香叶挥发油化学成分分析
采用 GC-MS联用技术 ,在上述条件下对枫香叶挥发油进行分离 ,得到挥发油的总离子流图 。经计
算机数据处理和 NIST-98, WILEY275标准质谱图库检索 ,并按峰面积归一化法计算各组分的 GC含量 ,
结果见表 3。从枫香叶挥发油中共检测出 51个色谱峰 ,初步鉴定了 47个化合物 ,鉴出率为 98.11%。
表 3 水蒸气蒸馏法提取枫香叶挥发油化学成分分析结果
Table3 AnalysisresultsofthevolatileoilfromleavesofL.formosanabysteamdistilation
峰号
peakNo.
保留时间 /min
retentiontime
化合物名称
compounds
分子式
molecularformula Mr
GC含量 /%
GCcontent
1 2.83 乙酸乙酯 aceticacidethylester C4H8O2 88 0.14
2 3.15 1-戊烯-3-醇 1-pentene-3-ol C5H10O 82 0.30
3 3.77 2-戊烯-1-醇 2-pentene-1-ol C5H10O 82 0.33
4 4.00 己醛 n-hexanal C6H12O 100 1.08
5 4.57 (E)-2-己烯醛 (E)-2-hexenal C6H10O 98 7.64
6 4.70 叶醇(Z)-3-hexen-1-ol C6H12O 100 2.68
7 4.83 1-己醇 1-hexanol C6H14O 102 0.62
8 5.84 α-侧柏烯 α-thujene C10H16 136 0.50
9 6.01 α-蒎烯 α-pinene C10H16 136 20.70
10 6.18 莰烯 camphene C10H16 136 0.39
11 6.68 β-蒎烯 β-pinene C10H16 136 21.18
12 7.35 4-异丙基甲苯 4-isopropyltoluene C10H14 134 1.24
13 7.55 柠檬烯 limonene C10H16 136 7.59
14 7.83 (E)-β-罗勒烯 (E)-β-ocimene C10H16 136 3.56
15 8.07 γ-萜品烯 γ-terpinene C10H16 136 0.36
16 8.27 (Z)-氧化芳樟醇 (Z)-linalooloxide C10H18O2 170 0.24
17 8.60 对甲基异丙烯基苯 p-methyl-isopropenylbenzene C10H12 132 0.18
18 8.72 异萜品油烯 terpinolene C10H16 136 0.91
19 8.86 L-芳樟醇 L-linalool C10H18O 154 2.38
20 9.23 葑醇 fenchol C10H18O 154 0.40
21 9.81 (E)-松香芹醇 (E)-pinocarveol C10H18O 154 0.43
22 10.48 内龙脑 endo-borneol C10H18O 154 0.13
23 10.83 4-萜品醇 4-terpineol C10H18O 154 2.33
24 11.17 α-萜品醇 α-terpineol C10H18O 154 4.59
25 11.29 桃金娘烯醇 myrtenol C10H16O 152 0.32
27 12.87 香叶醇 geraniol C10H18O 154 1.05
28 17.53 β-波旁老鹳草烯 β-bourbonene C15H24 204 0.20
80 林 产 化 学 与 工 业 第 29卷
续表 3
峰号
peakNo.
保留时间 /min
retentiontime
化合物名称
compounds
分子式
molecularformula Mr
GC含量 /%
GCcontent
29 17.69 β-榄香烯 β-elemene C15H24 204 0.27
30 18.62 β-石竹烯 β-caryophylene C15H24 204 6.08
31 19.51 蛇麻烯 α-humulene C15H24 204 0.17
32 20.25 大香叶烯 germacreneD C15H24 204 0.58
34 21.35 δ-杜松油烯 δ-cadinene C15H24 204 0.20
35 22.32 d-橙花叔醇 d-nerolidol C15H26O 222 0.32
36 22.68 (-)-匙叶桉油烯醇 (-)-spathulenol C15H24O 220 0.40
37 22.79 氧化石竹烯 caryophylleneoxide C15H24O 220 .0.97
38 24.06 γ-桉叶醇 γ-eudesmol C15H26O 222 1.18
40 24.57 依兰油醇 muurolol C15H26O 222 1.27
41 26.55 菲 phenanthrene C14H10 178 0.40
42 27.69 6, 10, 14-三甲基-2-十五烷酮
6, 10, 14-trimethyl-2-pentadecanone C18H36O 268 0.22
43 28.76 异植醇 isophytol C20H40O 296 0.16
44 29.95 (E)-植醇 (E)-phytol C20H40O 296 3.42
46 31.14 二十三烷 tricosane C23H48 324 0.09
47 31.76 三十六烷 hexatriacontane C36H74 506 0.10
48 32.09 1, 2-环氧-1-乙烯基环十二烯
1, 2-epoxy-1-vinylcyclododecene C14H22O 206 0.30
49 32.44 二十烷 eicosane C20H42 282 0.14
50 34.08 二十七烷 heptacosane C27H56 380 0.14
51 36.37 二十九烷 nonacosane C29H60 408 0.23
在已鉴定成分中萜类成分为 30个 ,占挥发油总量的 82.28%,其中单萜成分及其衍生物为 17个 ,
占挥发油总量的 67.06%,倍半萜及其衍生物 11个 ,占挥发油总量的 11.64%,二萜为 2个 ,占挥发油
总量的 3.58%;脂肪族成分为 14个 ,占挥发油总量的 14.01%;芳香族成分为 3个 ,占挥发油总量的
1.82%。
挥发油中含量在 1%以上的成分有:β-蒎烯 (21.18%)、α-蒎烯 (20.70%)、(E)-2-己烯醛
(7.64%)、柠檬烯(7.59%)、 β-石竹烯(6.08%)、 α-萜品醇(4.59%)、 (E)-β-罗勒烯(3.56%)、
(E)-植醇(3.42%)、叶醇(2.68%)、 L-芳樟醇(2.38%)、 4-萜品醇(2.33%)、依兰油醇(1.27%)、
4-异丙基甲苯(1.24%)、 γ-桉叶醇(1.18%)、己醛(1.08%)、香叶醇(1.05%)。
2.3 讨论
从理论上讲 ,粉碎度对挥发油提取的影响主要是由于粉碎度高颗粒小 ,可使植物材料在装填时更均
匀 ,有利于蒸汽的均匀通过 ,利于挥发油随水蒸气馏出[ 10] ,邓丽明等研究发现药材的粒径对抗病毒口服
液挥发油提取量有显著影响 [ 11] ,李奉勤等在对檀香挥发油提取工艺研究中发现药材的细度是影响挥发
油收率的关键[ 12] ,王地等报道粉碎度对莪术挥发油的提取有极显著的影响[ 13] 。本研究发现枫香叶的
粉碎度对挥发油的出油量有极显著的影响 ,随粉碎度的增加挥发油的出油量有明显增加。但也有研究
认为 ,粉碎度增大会使植物材料表面积增大 ,导致材料的吸附能力增大 ,粉碎度增大反而会使挥发油提
出率降低[ 14-16] 。作者认为 ,被提取物如为新鲜植物材料 ,并在提取时有足够加水量 ,随粉碎度的增加挥
发油出油量会有显著增加;提取原料若为干燥材料 ,粉碎度过大 ,且加水量不足 ,粉碎度的增加不利于挥
发油的提取;此结论还不尽完善有待进一步大量试验验证。
一些研究认为 ,浸泡可使组织细胞膨胀 ,细胞间隙大 ,加速细胞内外液态变换而有利于挥发油的提
取 [ 15] 。也有研究认为 ,挥发油提取中的升温过程相当于温浸可不进行浸泡处理 [ 17] 。本实验发现浸泡
对枫香叶挥发油提取影响不大 ,并考虑到夏季长时间浸泡易引起发霉变质故不进行浸泡处理。
提取时间对枫香叶挥发油的出油量有显著影响 ,在一定时间内随时间延长挥发油出油量明显增加。
枫香叶挥发油中有大量的萜类化合物 ,加热时间过长可能引起成分的化学分解 ,影响挥发油质量 。实际
第 4期 刘亚敏 ,等:枫香叶挥发油提取工艺及成分分析 81
生产中要考虑到挥发油充分馏出 ,也要考虑挥发油的质量来确定提取时间。
挥发油中的很多成分都具有医疗价值 。如:α-蒎烯对白色念球菌有明显的抑菌和杀菌作用 [ 18] , α-
蒎烯和 β-蒎烯具明显的镇咳 、祛痰和抗炎作用 [ 19] ;据大量文献报道 ,柠檬烯具有抗肿瘤活性并对多种细
菌和真菌有较强的抗菌活性[ 20-21] ,以 δ-柠檬烯为主要成分制成的复方柠檬烯胶囊 ,具有利胆溶石 、理气
开胃 、消炎止痛的功效 ,可用于治疗胆结石 、胆囊炎及胆道术后综合症等;芳樟醇具有防腐抗菌 、抗病毒 、
镇静的作用 [ 19] ;β-石竹烯具有平喘作用 ,是治疗老年慢性支气管炎的有效成分之一 [ 19] 。其它一些微量
成分也存在很好的抗菌活性 ,如 γ-萜品烯具有抗菌作用 [ 22] ,榄香烯具有镇痉 、抗病毒 、平喘 、抗菌等活
性 [ 23] 。鉴于枫香叶挥发油在医药方面的巨大潜力 ,为开发和利用枫香资源 ,对枫香有待进行深入细致
的研究 。
3 结 论
3.1 枫香叶挥发油提取的最佳工艺条件是:枫香叶打浆 ,不浸泡 ,蒸馏 6h。
3.2 本试验采用水蒸气蒸馏法提取枫香叶挥发油 ,通过 GC-MS法进行成分分析鉴定出 47个化合物 ,
鉴出率为 98.11%。主要成分为:β-蒎烯(21.18%)、 α-蒎烯(20.70%)、 (E)-2-己烯醛(7.64%)、
柠檬烯(7.59%)、 β-石竹烯(6.08%)、 α-萜品醇(4.59%)、 (E)-β-罗勒烯(3.56%)、 (E)-植醇
(3.42%)、叶醇(2.68%)、 L-芳樟醇(2.38%)、 4-萜品醇(2.33%)、依兰油醇(1.27%)、 4-异丙基
甲苯(1.24%)、 γ-桉叶醇(1.18%)、己醛(1.08%)、香叶醇(1.05%)。
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