水蒸氣蒸餾法和超聲輔助提取法提取華細辛揮發(fā)油的比較

潘紅亮，歐陽天贄*

(武漢理工大學理學院化學系，湖北 武漢 430070)

水蒸氣蒸餾法和超聲輔助提取法提取華細辛揮發(fā)油的比較

潘紅亮，歐陽天贄*

(武漢理工大學理學院化學系，湖北 武漢 430070)

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對水蒸氣蒸餾法(SD)和超聲輔助提取法(UAE)提取的華細辛揮發(fā)油化學成分分離分析。結(jié)果表明：鑒定出的24種化合物，主要有甲基丁香酚、3,5-二甲氧基甲苯、黃樟醚、十五烷、卡枯醇、3,4-(亞甲基二氧)苯丙酮、優(yōu)葛縷酮、龍腦、2,4-二甲氧基-3-甲基苯丙酮、N-異丁基十二碳四烯酰胺、芝麻素。兩種方法提取的揮發(fā)油成分相同，但是超聲輔助提取法所得部分成分質(zhì)量分數(shù)比水蒸氣蒸餾法提取的高1.2～24倍，其中芝麻素和6-十八烯酸的質(zhì)量分數(shù)分別相差24及21倍，表明超聲輔助提取法對華細辛揮發(fā)油中熱不穩(wěn)定和非揮發(fā)性化合物有更好的提取效果。

華細辛；揮發(fā)油；水蒸氣蒸餾；超聲輔助提??；氣相色譜-質(zhì)譜法

細辛為我國傳統(tǒng)的常用中藥，最早可見于《神農(nóng)本草經(jīng)》，具有抗炎、鎮(zhèn)咳、祛痰、鎮(zhèn)痛等方面的功效[1-2]。近年來，研究表明細辛提取物還可以增強記憶力，治療老年癡呆癥[3]、刺激毛發(fā)生長，治療脫發(fā)[4]、對腫瘤細胞巨有殺傷性[5]、抗真菌[6]等藥理活性。

有關(guān)細辛揮發(fā)油的化學成分研究的提取方法有水蒸氣蒸餾法(steam distillation，SD)[7]、索氏提取法(sochlet extraction，SE)[8]、超臨界CO2流體提取法(supercritical fluid extraction，SFE)[9]，微波輔助提取法(microwaveassisted extraction，MAE)[10]等。近年來，超聲輔助提取法(ultrasonic asisted extraction，UAE)已發(fā)展為提取天然產(chǎn)物中活性成分的重要方法[11]，與其他傳統(tǒng)提取方法相比，對目標產(chǎn)物的提取率明顯增加，提取時間減少且提取溫度低、設(shè)備簡單便于操作[12]。研究表明，UAE法在提取過程中導致細胞壁破壞，提取溶劑容易滲透到細胞內(nèi)部，超聲產(chǎn)生的空化效應(yīng)致使固體樣品分散，增大樣品與萃取溶劑之間的接觸面積，提高目標物從固相轉(zhuǎn)移到液相的傳質(zhì)速率[13]。

本實驗采用SD法和UAE法對華細辛揮發(fā)油進行提取，并對兩種方法提取揮發(fā)油的化學成分進行氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometry，GCMS)分離鑒定，為華細辛的用藥安全和質(zhì)量控制以及進一步開發(fā)利用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

細辛藥材購于湖北省武漢市藥材市場(產(chǎn)地：湖北恩施州)，經(jīng)華中農(nóng)業(yè)大學植物科學技術(shù)學院張宏宇教授鑒定為華細辛(Asarum sieboldiiMiq.)的干燥根莖。樣品經(jīng)粉碎后密封保存。

甲醇、乙醚均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

KQ5200E型超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；TRACE DSQⅡGC-MS儀 美國Thermo公司。

1.3 華細辛揮發(fā)油的提取

1.3.1 水蒸氣蒸餾法

準確稱取20g干燥華細辛根粉末，置于500mL圓底燒瓶內(nèi)，加入100mL蒸餾水，連接水蒸氣蒸餾裝置后提取6h，向餾出液中加入NaCl，靜置后用乙醚萃取(20mL×3次)，合并萃取液，無水NaSO4干燥，過濾，旋蒸回收乙醚，40℃真空干燥1h，得有特殊香味淡綠色揮發(fā)油，乙醚溶解，過濾，定容至25mL，冰箱中儲存待用。

1.3.2 超聲輔助提取法

準確稱取20g干燥華細辛根粉末，置于250mL錐形瓶內(nèi)，用100mL甲醇浸泡3h后超聲提取2次，提取溫度40℃，每次30min。過濾，合并濾液，旋蒸回收甲醇，40℃真空干燥1h即得有特殊香味揮發(fā)油浸膏。乙醚溶解，過濾，定容至25mL，冰箱中儲存待用。

1.4 色譜條件

色譜柱：HP-5石英毛細管柱(15m×0.25mm，0.25 μm)；升溫程序：80℃保持3min，以10℃/min升至290℃，保持5min；載氣：He；柱壓：56kPa；進樣口溫度：250℃；進樣量：0.2μL；分流比：50:1。

1.5 質(zhì)譜條件

電子轟擊(EI)離子源；電子能量：70eV；傳輸線溫度：250℃；離子源溫度：250℃；質(zhì)量掃描范圍35～500u。

2 結(jié)果與分析

按照1.4、1.5節(jié)優(yōu)化的氣相色譜-質(zhì)譜條件對SD和UAE法提取的華細辛揮發(fā)油進行分析，所得的總離子流圖如圖1、2所示。根據(jù)華細辛揮發(fā)油的總離子流圖，用GC-MS 儀NIST 譜庫自動檢索被分析組分的質(zhì)譜，并對檢索結(jié)果進行人工核對。成分的鑒定結(jié)果及各化合物的色譜峰面積、質(zhì)量分數(shù)見表1 (質(zhì)量分數(shù)利用毛細管氣相色譜面積歸一化法計算)。

圖1 SD提取華細辛揮發(fā)油總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile oil from Asarum sieboldii Miq. extracted by steam distillation

圖2 UAE提取華細辛揮發(fā)油總離子流圖Fig.2 Total ion current chromatogram of volatile oil from Asarumsieboldii Miq. extracted by ultrasound-assisted method

據(jù)表1可知，分別鑒定出24個化合物，鑒定成分占SD法和UAE法提取成分總峰面積的比例分別為90.1%和91.31%。

兩種方法提取的華細辛揮發(fā)油中主要成分有優(yōu)葛縷酮、龍腦、草篙腦、3,5-二甲氧基甲苯、黃樟醚、甲基丁香酚、環(huán)苜蓿烯、肉豆蔻醚、十五烷、3,4-(亞甲基二氧)苯丙酮、欖香素、卡枯醇、2,4-二甲氧基-3-甲基苯丙酮、N-異丁基十二碳四烯酰胺、芝麻素等。其中甲基丁香酚質(zhì)量分數(shù)最高，分別占總質(zhì)量分數(shù)的29.38%和19.47%。

UAE法提取的化合物質(zhì)量分數(shù)普遍高于SD提取，如優(yōu)葛縷酮、草篙腦、2-異丙-5-甲基茴香醚、環(huán)苜蓿烯、十五烷、十七烷、棕櫚酸、貝殼杉烯、6-十八烯酸、十八酸、N-異丁基十二碳四烯酰胺、芝麻脂素的質(zhì)量分數(shù)相差1.2～20倍，其中6-十八烯酸相差近21倍，芝麻脂素相差24倍。由于中藥成分的復雜性，產(chǎn)生上述質(zhì)量分數(shù)差別很大的原因可能是，UAE法提取溫度低，一些熱穩(wěn)定性差的化合物被完全的提取出來，另可能由于現(xiàn)代儀器技術(shù)的發(fā)展，一些存在于植物中的高沸點物質(zhì)、不易揮發(fā)的化合物被分離鑒定，具體原因還有待進一步研究。

表1 SD和UAE提取華細辛揮發(fā)油化學成分的鑒定結(jié)果及各化合物的質(zhì)量分數(shù)Table 1 Components of the volatile oil extracted from Asarum sieboldii Miq. by SD and by UAE and mass fractions of these compounds

研究表明甲基丁香酚具有抗組胺、鎮(zhèn)咳作用，是主要活性成分[14]。黃樟醚具有抗驚厥、降體溫、局部防腐等作用，但也有致癌毒性[15]。SD法和UAE法提取的甲基丁香酚和黃樟醚的質(zhì)量分數(shù)的比分別為2.3和1.7。因此，在臨床用藥的同時既要保證用藥效果，又要注意適用范圍。

本實驗提取分析得到的N-異丁基十二碳四烯酰胺僅發(fā)現(xiàn)存在于細辛中，是細辛揮發(fā)油中特有的成分，具有鎮(zhèn)咳作用[16]。由表1可知，UAE法提取的該化合物質(zhì)量分數(shù)是SD法提取的2.8倍。

3 結(jié) 論

3.1 SD法和UAE法提取的華細辛揮發(fā)油中主要成分有

甲基丁香酚、3,5-二甲氧基甲苯、黃樟醚、十五烷、卡枯醇、3,4-(亞甲基二氧)苯丙酮、優(yōu)葛縷酮、龍腦、2,4-二甲氧基-3-甲基苯丙酮、N-異丁基十二碳四烯酰胺、芝麻素，其中甲基丁香酚、優(yōu)葛縷酮、N-異丁基十二碳四烯酰胺等含量較多，它們是華細辛的主要藥效成分。

3.2 SD法和UAE法提取的華細辛揮發(fā)油成分相同，但是超聲輔助提取法所得部分成分質(zhì)量分數(shù)比水蒸氣蒸餾法提取的高1.2～24倍，其中芝麻素和6-十八烯酸的質(zhì)量分數(shù)分別相差24及21倍，超聲輔助提取法對華細辛揮發(fā)油中熱不穩(wěn)定和非揮發(fā)性化合物有更好的提取效果，UAE法優(yōu)于SD法。

[1] 程孟春, 張峰, 徐青, 等. 三種細辛屬植物揮發(fā)油的鎮(zhèn)痛消炎作用研究[J]. 中華中醫(yī)藥雜志, 2006, 21(5): 307-308.

[2] SUZUKI Y, YUZURIHARA M, HIBINO T, et al. Aqueous extract ofAsiasari Radixinhibits formalin-induced hyperalgesia via NMDA receptors[J]. Journal of Ethnopharmacology, 2009, 123(1): 128-133.

[3] HAN Y, KIM S J. Memory enhancing actions ofAsiasari Radixextracts via activation of insulin receptor and extracellular signal regulated kinase(ERK) Ⅰ /Ⅱ in rat hippocampus[J]. Brain Research, 2003, 974(1/2):193-201.

[4] RHO S S, PARK S J, HWANG S L, et al. The hair growth promoting effect ofAsiasari Radixextract and its molecular regulation[J]. Journal of Dermatological Science, 2005, 38(2): 89-97.

[5] CAI Shaoqing, YU Jie, WANG Xuan, et al. Cytotoxic activity of some Asarum plants[J]. Fitoterapia, 2008, 79(4): 293-297.

[6] DAN Yang, LIU Haiyan, GAO Weiwei, et al. Activities of essential oils fromAsarum heterotropoidesvar.mandshuricumagainst five phytopathogens[J]. Crop Protection, 2010, 29(3): 295-299.

[7] 徐植靈, 潘炯光, 王光輝, 等. 中國細辛屬植物揮發(fā)油的氣相色譜-質(zhì)譜分析Ⅰ[J]. 中藥通報, 1984, 9(1): 27-29.

[8] 張峰, 付紹平, 徐青, 等. 細辛GC指紋圖譜的初步研究[J]. 中國中藥雜志, 2004, 29(5): 411-413.

[9] 楊厚玲, 邱琴, 陳婷婷, 等. 不同方法提取的北細辛揮發(fā)油的氣質(zhì)聯(lián)用成分分析[J]. 中國藥學雜志, 2007, 42(13): 1031-1033.

[10] 曾虹燕, 金永鐘, 包羅濤, 等. 不同方法提取的遼細辛揮發(fā)油指紋圖譜分析[J]. 測試技術(shù)學報, 2004, 18(3): 232-236.

[11] VILKHU K, MAWSON R, SIMONS L, et al. Applications and opportunities for ultrasound assisted extraction in the food industry: a review[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2008, 9(2):161-169.

[12] KHAN M K, ABERT-VIAN M, FABIANO-TIXIER A S, et al. Ultrasound-assisted extraction of polyphenols (flavanone glycosides) from orange (Citrus sinensisL.) peel[J]. Food Chemistry, 2010, 119(2): 851-858.

[13] YANG Yi, ZHANG Fan. Ultrasound-assisted extraction of rutin and quercetin fromEuonymus alatus(Thunb.) Sieb.[J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2008, 15(4): 308-313.

[14] KOSUGE T, YOKOTA M, NUKAYA H, et al. Studies on antitussive principles ofAsiasari Radix[J]. Chem Pharm Bull, 1978, 26(7): 2284-2285.

[15] 孫文基, 繩金房. 天然活性成分簡明手冊[M]. 北京: 中國醫(yī)藥科技出版社, 1998: 493.

[16] YASUDA I, TAKEYA K, ITOKAWA H. Structures of amides fromAsiasarum heterotropoidesMaek. var.mandshuricumMaek[J]. Chem Pharm Bull, 1981, 29(2): 564-566.

Comparative Analysis of Volatile Oil Extracted fromAsarum sieboldiiMiq. by Steam Distillation and Ultrasound-assisted Extraction

PAN Hong-liang，OUYANG Tian-zhi*
(Department of Chemistry, School of Science, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)

In this paper, steam distillation (SD) and ultrasound-assisted extraction (UAE) methods were separately coupled to gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) to the chemical composition of volatile oil fromAsarum sieboldiiMiq. As a result, 24 compounds including methyleugenol, 3,5-dimethoxytoluene, safrole, pentadecane, kakuol, 3',4'-(methylenedioxy)propiophenone, eucarvone, borneol, 2',4'-dimethoxy-3'-methylpropiophenone,N-isobutyldodecatetraenamide and sesamin were identified. However, UAE revealed a 1.2－24-fold increase in partial components in comparison with SD. The contents of sesamin and 6-octadecenoic acid obtained by UAE were 24 and 21 times larger than that by steam distillation method,respectively. These studies suggested that UAE is superior to SD for both thermally unstable and non-volatile compounds in volatile oil fromAsarum sieboldiiMiq..

Asarum sieboldiiMiq.；volatile oil；steam distillation；ultrasound-assisted extraction；gas chromatography-mass spectrometry

R284.1

A

1002-6630(2011)10-0190-04

2010-07-06

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)專項(2010-Ia-034)

潘紅亮(1985—)，男，碩士研究生，研究方向為天然產(chǎn)物化學。E-mail：phl2433@126.com

*通信作者：歐陽天贄(1966—)，男，副教授，博士，研究方向為天然產(chǎn)物化學。E-mail：oytz@mail.whut.edu.cn