全 文 ：第 17卷第 5期
2007年 9月 　
江 苏 大 学 学 报(医 学 版)
Journa l o f Jiangsu Un ive rsity(M ed icine Edition) 　 Vo.l 17 No. 5Sep. 2007
　 　 　 　 　 　茅苍术挥发油超临界萃取工艺及气质联用分析
杨　凌1 , 欧阳臻 1 , 宿树兰 1 , 韩　丽 1 , 冯　煦 2
(1.江苏大学药学院制药工程系 , 江苏 镇江 212013;2. 江苏省中国科学院植物研究所 , 江苏南京 210094)
[摘　要 ] 　目的:研究茅苍术挥发油超临界 CO2萃取的最佳工艺条件和挥发油的化学成分。方法:以挥发油得率为
指标 , 采用正交试验优选超临界 CO 2萃取茅苍术挥发油的最佳工艺;气质联用法 (GC-MS)分析挥发油化学成分。结
果:超临界 CO
2
萃取茅苍术挥发油的最佳工艺为:萃取时间 3. 5 h,萃取温度 45℃,萃取压力 30MPa,流量 3 L /m in,挥
发油得率为 13. 80%。 GC-MS分析结果显示 84个色谱峰 ,鉴定出 67种化学成分 , 占总馏出峰面积的 96. 07%。含量
最高的为苍术酮(24. 92%),其次为苍术素(22. 26%), β-桉叶醇(10. 67%)等。结论:超临界 CO2萃取茅苍术挥发油
具有得率高 , 萃取时间短 ,温度低 , 无溶剂残留等优点。
[关键词 ] 　茅苍术;挥发油;正交试验;超临界萃取
[中图分类号 ] 　R284. 2　　[文献标志码 ] 　A　　[文章编号 ] 　1671 - 7783(2007)05 -0393 - 03
[基金项目 ] 江苏省自然科学基金资助项目(BK2004062)
[作者简介 ] 杨　凌(1979 -),女 ,硕士研究生;欧阳臻(联系人),教授 ,硕士生导师 , E-m ail:yshkong@ u js. edu. cn
Technology of extracting the essencial oilw ith supercrit ical from
A trac ty lodes lancea(Thunb. )DC. and GC-MS ana lysis
YANG Ling
1 , OUYANG Zhen1 , SU Shu-Lan1 , HAN Li1 , FENG Xu2
(1. Departm en tof Ph arm aceu tica Engineering , Co llege of Ph arm acy, JiangsuUn iversity, Zh en jiang J iangsu;2. Jiangsu Ins titu te ofB otany, C hina
Academ ic of Science, Nan jing Jiangsu 210014, Ch ina)
[ Abstract] 　Objective:To study the op timal technical condition o f extracting the essencial oilw ith super-
critical CO2 from Atracty lodes lancea(Thunb. )DC. and chem ical composition in the oi.l M ethods:Opti-
m ized the technology of ex tracting the essencia l oilw ith supercriticalCO2 from Atracty lodes lancea(Thunb. )
DC. by simple factor and o rthogona l experiment as guided by the y ield of the essencia l o il;GC-MS ana lyzed
chem ical composition. Results:The optimum techno logy of extrac ting the essencial o il w ith supe rcritical
CO 2 was as fo llow s:3. 5 h as ex traction time, 45℃ as ex traction temperature, 30 MPa as ex traction pres-
sure, 3 L /m in as f low rate, 13. 80%as yie ld . The ana ly tic re sult ofGC-MS displayed 84 chromatog raphic
peaks, iden tified 67 chem ica l compositions, that w as 96. 07 percent of who le run-down peak area. The su-
p reme con tentw as atrac ty lone(24. 92%), nex t a trcty lodine(22. 26%), β-eudesmo l(10. 67%)and so on.
Conc lusion:The SFE-CO 2 was o f advantage of:high yie ld, sho rt ex traction time, low temperature and w ith-
out residue o f so lven.t
[ Keywords] 　Atractylodes lancea(Thunb. ) DC. ;essential oil;orthogonal expe riment;SFE
　　苍术为菊科植物茅苍术 A tractylodes lancea
(Thunb. )DC.或北苍术 A tractylodes chinensis(DC. )
K oides的干燥根茎 ,具有燥湿健脾 ,祛风散寒 ,明目
的功能 ,用于脘腹胀满 ,泄泻 ,水肿 ,脚气痿痹 ,风湿
痹痛 ,风寒感冒 ,夜盲 [ 1] 。江苏茅山为其历史道地
产区 ,故称之为茅苍术 。茅苍术中挥发油是其主要
活性成分之一 ,现代药理表明具有抗胃溃疡 ,抗病
毒 ,以及抗缺氧和中枢神经抑制等作用 [ 2 - 4] 。目前
国内外对苍术挥发油的化学成分和药理作用的研究
较多 ,但对其提取方法的研究较少 。传统的提取方
法多以水蒸气蒸馏 、溶剂浸取为主 ,而采用超临界
CO 2萃取茅苍术挥发油的工艺研究还未见报道。本
研究采用超临界 CO 2萃取 (SFE-CO2)挥发油 ,用正
交试验法对影响萃取效果的诸因素进行考察 ,以挥
DOI牶牨牥牣牨牫牫牨牪牤j牣issn牣牨牰牱牨牠牱牱牳牫牣牪牥牥牱牣牥牭牣牥牪牰
发油得率为指标 ,确定最佳工艺参数;并采用 GC-
MS对萃取物进行化学成分分析 ,为进一步研究茅苍
术提供科学依据 。
1　材料与方法
1. 1　材料
茅苍术药材采于江苏省句容市茅山地区 ,经本
校制药工程系欧阳臻教授鉴定为菊科植物茅苍术
A tractylodes lancea(Thunb. )DC. 的干燥根茎。茅苍
术药材低温干燥 ,粉碎 ,过 80目筛 。乙酸乙酯及其
他试剂均为分析纯。
1. 2　仪器
SFE-CO2萃取实验台(江苏大学 、江苏海安应用
石油设备制造厂联合研制);Ag ilent6890 N气相色谱
仪和 5973型质谱联用仪(GC-MS)。谱库为 N IST98。
1. 3　茅苍术挥发油萃取方法
经预试验后 ,对萃取时间 ,萃取温度 ,萃取压力
和 CO2流量进行单因素考察 ,统一设定萃取时间为
3. 5 h,然后萃取工艺试验选定 3个因素 3个水平 ,
据正交试验表 L9(34)安排试验 ,以挥发油得率为考
察指标 ,因素水平安排见表 1。分离釜 Ⅰ温度为
45℃、压力 8 MPa, 分离釜 Ⅱ温度为 40℃、压力 6
MPa。萃取釜每次装 20 g茅苍术粉末 ,先对萃取釜
和分离釜进行预热 ,贮罐进行冷却 , 达到预定温度
时 ,打开 CO 2气瓶送气 ,并打开高压泵升压 ,达到预
定压力时 ,开始循环萃取 ,调节 CO2流量 ,恒温恒压
萃取预定时间后从分离釜收集萃取液 ,备用。
表 1　因素水平表
Tab 1　Tab le of leve l and factor
水平 A 温度(℃) B压力(MPa) C流量(L /m in)
1 35 20 2
2 45 25 3
3 55 30 4
1. 4　GC-MS分离和鉴定
色谱条件:DB-1毛细管色谱柱 (0. 25 mm ×30
m ×0. 25 μm);载气为氦气 ,流速 1 m l /m in;进样口
温度 250℃;分流比进样 ,分流比为 40∶1;进样量 2
μL;柱升温程序:起始 85 ℃,保留 5 m in,以 3 ℃ /
m in升温至 185℃,保持 10m in,再以 5℃ /m in升温
至 250℃,保持 5m in。用峰面积归一化法定量 。质
谱条件:EI离子源 ,源温 230 ℃,电子能量为 70 eV ,
连接器温度 280℃,溶剂延迟 5m in,扫描范围 33 ～
350 amu ,电子倍增器电压为 2400V。
2　结　果
2. 1　正交试验结果
正交试验结果见表 2。挥发油的最佳组合萃取
条件为 A 2B3 C2即萃取时间 3. 5 h,萃取温度 45℃,
萃取压力 30MPa,流量 3 L /m in;R值 B >A >C ,即
按照对结果的影响大小依次排列为萃取压力 、温度 、
流量 。对上述结果作方差分析 ,结果(表 3)表明:压
力和温度对萃取挥发油得率具有统计学意义 ,其中
压力影响最大;萃取流量在 2 ～ 4 L /m in范围内对萃
取结果影响不大。
表 2　L9(34)正交试验结果
Tab 2　R esu lts ofL
9
(34)orthogona l experim ent
试验 A温度(℃)
B压力
(M Pa)
C流量
(L /m in)
挥发油
得率(%)
1 35 20 2 8. 85
2 35 25 3 10. 45
3 35 30 4 11. 40
4 45 20 3 10. 94
5 45 25 4 12. 30
6 45 30 2 13. 78
7 55 20 4 9. 26
8 55 25 2 10. 43
9 55 30 3 11. 95
K1 30. 699 29. 049 33. 060
K2 37. 020 33. 180 33. 393
K3 31. 641 37. 131 32. 961
k1 10. 233 9. 683 11. 020
k2 12. 340 11. 060 11. 113
k
3 10. 547 12. 377 10. 987
优化水平 A2 B3 C2
R 2. 107 2. 694 0. 126
主次顺序 B>A>C
表 3　方差分析表
Tab 4　Orthogonal exper im en t ana lysis of var iance
因素 偏差平方和 自由度 均方 F 比 P
温度 7. 752 2 3. 876 89. 103 *
压力 10. 883 2 5. 442 125. 092 *
流量 0. 026 2 0. 013 0. 299
误差 0. 090 2 0. 045
　　F (2 , 2)0. 05 =19. 00;*:有统计学意义
2. 2　验证试验
为进一步考察上述最佳试验条件的萃取结果 ,再
次将 20 g茅苍术粉末按最佳条件萃取三次 ,挥发油
的平均得率为 13. 80%,高于正交试验中的 13. 78%,
验证了正交试验中优选的工艺 ,实验结果理想。
2. 3　GC-MS分析
对最佳萃取条件萃取的茅苍术挥发油按上述
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GC-MS条件进行分析 ,得其总离子流图 (如图 1所
示 ),共检出 84个色谱峰 ,对每个色谱峰的化合物
给出特定的 MS峰 ,经计算机贮存信号检索及对色
谱图进行解析并与文献核对确定化合物 ,共鉴定出
67种化合物结构 ,占色谱总馏出峰面积的 96. 07%,
并利用气相色谱峰面积归一化法计算各组分的相对
含量。结果表明:茅苍术挥发油大部分为倍半萜烯
类如:丁香烯 、榄香烯 、大根香叶烯 、芹子烯等和萜醇
类如:β-桉叶醇 、茅术醇 、榄香醇等 ,还有一些芳香族
化合物及其含氧衍生物如:2-甲基-1, 1′联苯 、1, 1′联
苯-4-甲醛 、4α-二甲基-3-(1-甲乙基)-4, 4α, 5, 6, 7, 8-
己氢-4-顺式 2(3)-萘酮等。在已鉴定的挥发油各
成分中 ,主要几种成分如:苍术酮 (24. 92%),苍术
素 (22. 26%), β-桉叶醇 (10. 67%), 4α-二甲基-3-
(1-甲乙基 l)-4, 4α, 5, 6, 7, 8-己氢-4-顺式 2(3)-萘
酮 (3. 67%), 大 根 香 叶烯 (3. 14%), 茅 术 醇
(2. 59%),异喇叭烯 (2. 39%)等。其中含量最高的为
苍术酮(24. 92%),其次为苍术素 (22. 26%), β-桉叶
醇(10. 67%),还含有较高的茅术醇(2. 59%),这与文
献报道基本相同 [ 5 -8] 。此外 ,在挥发油中还含有少量
的醛 、酮 、酚及酸类化合物。
图 1　茅苍术挥发油总离子流图
F ig 1　F igure of total ion-curren t of essen tial oil from
Atrac ty lodes lancea(Thunb. )DC
3　讨　论
传统的挥发油提取方法主要有水蒸气蒸馏法和
溶剂提取法 。挥发油受热 ,与空气及光线长时间接
触会氧化变质 ,原有的化学成分会发生变化 。而水
蒸气蒸馏法所需温度较高 ,提取完全需要的时间较
长 ,挥发油很容易氧化变质 ,甚至活性成分受到损失
和破坏 ,影响了挥发油原有的品质;溶剂提取法则不
可避免的有溶剂残留 ,有机溶剂对人体和环境不利 ,
一般为实验室分析和测试样品所用 ,较少用于生产 。
而超临界萃取在较低温度和密闭的环境中进行 ,且
以 CO2为溶剂避免了以上缺点 ,在防止氧化 、热解
　　
及提高品质方面具有其他方法无法比拟的优势。随
着近 10多年来对 SFE-CO2的大量研究 ,工艺技术
逐渐走向成熟 ,国产化推广应用 ,预期 SFE-CO 2在
中药及食品领域具有广阔的发展前景。
本研究萃取茅苍术挥发油结果显示的优点如
下:①挥发油得率高 (13. 80%),萃取时间短 (3. 5
h),萃取温度低(45℃)。挥发油得率达到 13. 80%,
远远高于水蒸气蒸馏法的 5. 21%和溶剂提取法的
7. 83%。②所得挥发油的品质好 。感观性状较好 ,
呈现澄亮的红棕色 ,气味芳香浓郁;有效成分含量
高 , GC-MS分析结果表明 ,茅苍术挥发油中的主要
有效成分[ 9]苍术酮 、苍术素 、β-桉叶醇 、茅术醇含量
较高 。
本研究优选了茅苍术挥发油超临界 CO 2萃取
工艺并分析了挥发油中化学成分 ,为茅苍术开发利
用和质量评价体系的建立提供了基础性研究依据 。
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[收稿日期 ] 　2007 - 04 -16　　[本文编辑 ] 　郭　欣
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