乙醇提取雷竹葉芳香油及其紅外光譜分析＊

童曉濱

（武夷學(xué)院福建省高校綠色化工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 武夷山 354300）

乙醇提取雷竹葉芳香油及其紅外光譜分析＊

童曉濱

（武夷學(xué)院福建省高校綠色化工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 武夷山 354300）

以新鮮和干雷竹葉為材料提取雷竹葉中的芳香油，經(jīng)乙醇浸提、超聲處理、蒸餾以及精制，獲得了具有清香味的淡黃色透明液體芳香油.經(jīng)用紅外的光譜擬合及其差譜處理技術(shù)對(duì)2種芳香油的組分和基團(tuán)進(jìn)行測(cè)定和認(rèn)證，較簡(jiǎn)捷、方便、快速的給出了豐富信息，發(fā)現(xiàn)干竹葉較鮮竹葉組分的數(shù)量和種類增多，這對(duì)中藥利用干竹葉的原理及效用提供了有力支持.

雷竹葉；提??；芳香油；光譜擬合；差譜

竹子具有獨(dú)特的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特點(diǎn)及多用途.竹葉是中醫(yī)的一味傳統(tǒng)清熱解毒藥材，在食品中的使用也具有悠久的歷史，被認(rèn)為是竹葉特有的清香物質(zhì)在食用和藥用價(jià)值上的重要體現(xiàn).眾多的竹葉精細(xì)提取物中，揮發(fā)性芳香油是一種良好的天然香料，產(chǎn)品具有較高的藥用和商業(yè)價(jià)值，在香料、醫(yī)藥、食品等方面有較大用途［1］.隨著相關(guān)行業(yè)和對(duì)外貿(mào)易的迅速發(fā)展，對(duì)天然芳香油的需求量在不斷增加.有必要對(duì)其提取和組分予以進(jìn)一步的研究，這對(duì)探究中醫(yī)用干竹葉而不用鮮竹葉入藥的原理以及更好地利用廢棄竹葉資源、提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值并使之成為產(chǎn)業(yè)，具有實(shí)際意義.

由于用雷竹葉提取芳香油在國(guó)內(nèi)尚屬鮮見，所以本實(shí)驗(yàn)選用雷竹（CV.Ventricousinternode，福建特有竹種，禾本科竹亞科剛竹屬，又名早竹、早園竹，別名雷公竹）葉為原料進(jìn)行提取，并對(duì)提取物進(jìn)行光譜測(cè)試及分析.

1 材料與試劑

1.1 材料及處理

雷竹葉均采于武夷學(xué)院校內(nèi).將新鮮雷竹竹葉洗凈，自然去潮，置于磨口瓶?jī)?nèi)，并放在冰箱中保存?zhèn)溆?另部分采用同法處理、干后粉碎、在磨口瓶已放置2年多的干舊竹葉粉.

1.2 試劑

乙醚，無(wú)水硫酸鈉，無(wú)水氯化鈣，無(wú)水硫酸鎂，酒石酸鉀，磷酸氫二鈉，磷酸氫二鉀，無(wú)水乙醇，磷酸二氫鉀，均為分析純.溴化鉀晶體涂片，光譜純.以上全系上海國(guó)藥集團(tuán)試劑廠產(chǎn)品.有機(jī)物盡量回收、處理、重新利用.實(shí)驗(yàn)配劑用水均為2次重蒸水.

1.3 主要儀器

數(shù)顯恒溫水浴鍋（溫度0～1 000℃）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；TCL冰箱；BS224電子天平 Max 220±0.000 1g；SZ－Ⅲ自動(dòng)重純水蒸餾器；KQ－250B型數(shù)控超聲波清洗器；DF－101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器；SHB－旋片式真空泵；SHIMDZU 2K－82A型真空干燥箱；DHG－9240A型帶熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；RT04高速中藥粉碎機(jī).［美］尼高力FT－IR330傅立葉紅外光譜儀.玻璃儀器使用前均用重鉻酸鉀洗液洗滌，依次用粗水、去離子水和2次重蒸水洗凈、烘干、備用.

2 原理與步驟

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

揮發(fā)性芳香油（Aromatic Oil）是存在于竹葉中的一種具有芳香氣味且與水不相混溶的揮發(fā)性油狀成分的總稱.竹葉芳香油的在常溫下易揮發(fā)汽化、不溶于水、易溶于有機(jī)溶劑，是具有芳香氣味的多類型組分的混合物.一種揮發(fā)油含有幾十乃至上百種組分，其中數(shù)十種為主成分，且占較大的比重.對(duì)此，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室工作條件，本文改進(jìn)文獻(xiàn)方法［2-3］，注意了傳統(tǒng)提取工藝耗時(shí)耗能、成本較高的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了新的提取工藝路線和流程，選取無(wú)毒的有機(jī)溶劑浸取、超聲振蕩、蒸餾－萃取、再揮發(fā)掉溶劑的方法取提取雷竹葉芳香油.

提取物用傅立葉－紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)定，并進(jìn)行光譜擬合和差譜處理［4］，以確定芳香油含有的可能基團(tuán)和對(duì)比干、鮮竹葉芳香油的組分及含量的差異，以期能得到有益的結(jié)果和信息.

2.2 工藝流程

設(shè)計(jì)的鮮竹葉提取制備芳香油工藝流程見圖1.干竹葉粉的工藝流程省略“粉碎”.經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，此工藝和方法科學(xué)合理，提取效果較好.

圖1 乙醇提取鮮竹葉芳香油工藝流程圖

2.3 芳香油的提取

稱取已洗凈、自然去潮的新鮮竹葉250g，粉碎并放置冷凍過(guò)夜后再轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，加入乙醇，使其浸沒竹葉，蓋上橡皮塞，進(jìn)行超聲振蕩0.5h后，在回流裝置上回流3h.冷卻圓底燒瓶，轉(zhuǎn)移出內(nèi)容物并抽濾，去濾渣，得到乙醇與水的混合液.將濾液轉(zhuǎn)移到潔凈的圓底燒瓶，在80℃下進(jìn)行蒸餾，高效冷凝、收集餾分.餾分用適量已烘干的無(wú)水氯化鈣及無(wú)水硫酸鎂等干燥后，磨口器密閉，在冰箱的冰凍層下過(guò)夜.將上述餾分在80℃下進(jìn)行2次蒸餾精制，將收集的餾分在真空條件下?lián)]發(fā)乙醇，即得到產(chǎn)物.重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，共完成1 000g新鮮竹葉的提取，合并結(jié)果，密閉保存于冰箱，備測(cè)定.提取物的一些物理特征列于表1.

表1 雷竹葉芳香油的物理特征

經(jīng)實(shí)驗(yàn)考證及相關(guān)文獻(xiàn)分析，由于芳香油易揮發(fā)，為防止其損失，認(rèn)為提取芳香油用到回流及蒸餾時(shí)，都對(duì)溫度有嚴(yán)格要求，其蒸餾、收集、保存中始終要進(jìn)行低溫處理.根據(jù)芳香油的較易揮發(fā)的特性，必須選用沸點(diǎn)低的有機(jī)溶劑，筆者根據(jù)文獻(xiàn)對(duì)比選用了乙醇，因乙醇的沸點(diǎn)為78.3℃，較易揮發(fā)，所以溫度不宜過(guò)高，須控制在80℃左右.而收集餾分的容器更應(yīng)始終置于冰鹽浴中，才能使芳香油不會(huì)隨乙醇同時(shí)揮發(fā).用真空抽濾揮發(fā)乙醇時(shí)，也都應(yīng)把餾分容器始終置于冰鹽浴中.竹葉浸取后進(jìn)行超聲振蕩0.5h和回流3h，都有助于竹葉中芳香油的充分溶出.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明在以上條件下效果較佳.

稱取已處理好的干舊雷竹葉粉20g（按質(zhì)量比，干葉∶ 鮮葉＝1∶12.5），同上方法提取其中的芳香油，處理要點(diǎn)均與新鮮竹葉一致，共完成80g干葉粉的提取，提取物合并.此實(shí)驗(yàn)用于對(duì)比.

3 芳香油的光譜及分析

將得到的芳香油進(jìn)行紅外光譜測(cè)定，測(cè)定條件：紅外燈照射下，溴化鉀涂片窗口法，進(jìn)行紅外重復(fù)掃描，掃描次數(shù)為64次／min，波長(zhǎng)范圍4 000cm－1～500cm－1，分辨率＜0.04cm－1，選擇儀器的同一靈敏度條件下確定峰值，并進(jìn)行了光譜擬合及差譜技術(shù)處理，所得結(jié)果分別見圖2，3.

芳香油類的官能團(tuán)在紅外光譜圖上表現(xiàn)為相應(yīng)的特征吸收峰，常根據(jù)其特征吸收峰來(lái)鑒定芳香油類含有的官能團(tuán)，據(jù)此推斷芳香油的基本構(gòu)成.由紅外光譜數(shù)據(jù)并參考?xì)庀嗌V工作給出的芳香油主要成分［5］，推斷出的可能對(duì)應(yīng)基團(tuán)歸屬及組分分別見表2，3.

表2 乙醇提取鮮竹葉芳香油紅外光譜峰值數(shù)據(jù)及可能基團(tuán)歸屬（／cm－1）［6-7］

表3 乙醇提取干竹葉芳香油紅外光譜峰值數(shù)據(jù)及可能基團(tuán)歸屬（／cm－1）［6-7］

由表2，3可知：用乙醇提取鮮竹葉或干竹葉中的芳香油，提取結(jié)果差別較大，在儀器相同的靈敏度條件下，鮮竹葉顯示的基團(tuán)峰數(shù)僅16個(gè)，干竹葉顯示的基團(tuán)峰位數(shù)雖仍有22個(gè)，但與乙醚提取2種竹葉峰位數(shù)（分別為22個(gè)和19個(gè)）對(duì)比，一方面反映了干竹葉中含有更多的提取成分，另一方面也說(shuō)明乙醇提取能力不如乙醚.對(duì)比干竹葉與鮮竹葉同一基團(tuán)的峰位，在基團(tuán)歸屬峰位范圍內(nèi)及允許的誤差下，相互發(fā)生了不同程度的紅移或藍(lán)移.由其紅外擬合光譜（見圖2）可見，乙醇提取二者的光譜雖具有一定的擬合度，但在基團(tuán)歸屬峰位范圍內(nèi)及允許的誤差下，干竹葉與鮮竹葉對(duì)應(yīng)的僅有8～9個(gè)相同或相近（包括適度紅移或藍(lán)移的）的峰位可以擬合，而乙醚提取的擬合峰位數(shù)有14個(gè)，可見能擬合的峰位數(shù)卻相對(duì)要少，這里還包括了同一或相鄰峰位分裂為2個(gè)相連的肩峰數(shù).經(jīng)統(tǒng)計(jì)，峰位可以擬合的擬合度占全部峰位數(shù)的40.9%（干竹葉）～56.2%（鮮竹葉），比乙醚提取的擬合度63.6%～73.7%，要低得多，而峰強(qiáng)度也有所不同.

經(jīng)分析，芳香油的官能團(tuán)主要由C、H、N、O、S、P等元素組成［8］.竹葉提取物的成分包括烷、烯及醇、醛、酮、醚、胺、羧酸等及其高級(jí)脂肪酸、芳香衍生物，還有氨基酸和有機(jī)磷、硫及其干竹葉放置后的降解化合物和新的化合物等.值得注意的是，鮮竹葉的有些元素基團(tuán)變?yōu)樾碌幕鶊F(tuán)、乃至消失、而干竹葉中又有一些新的基團(tuán)、組分出現(xiàn)，這可能與官能團(tuán)或元素的重新分配和組合，相互影響的結(jié)果有關(guān)，也應(yīng)是同一基團(tuán)峰位產(chǎn)生不同程度紅移或藍(lán)移的原因.干竹葉有一些新的基團(tuán)形成，如出現(xiàn)銨根離子，顯然與含N元素的相應(yīng)化合物發(fā)生了不同程度的氧化甚至降解關(guān)聯(lián).

這些也可從差譜的譜圖（見圖3）標(biāo)示二者組分基團(tuán)及含量不能對(duì)消的結(jié)果直接看到，說(shuō)明干竹葉中應(yīng)提取出了更多的組分，有一些環(huán)狀或開環(huán)化合物基團(tuán)形成，相關(guān)類型組分的成分也較鮮竹葉要更為復(fù)雜、也更為高級(jí).而這與筆者氣相色譜工作［4］得到的結(jié)果：（1）干竹葉的有機(jī)化合物數(shù)目增加，干竹葉要較鮮竹葉芳香油成分要更為復(fù)雜、也更為高級(jí)；（2）在鮮、干竹葉質(zhì)量折合相同的情況下，其各自的芳香油的含量（%），鮮竹葉為0.248 1而干竹葉為0.267 0，同比含量增加了7.62%，進(jìn)一步說(shuō)明了這一變化和差異情況，不同工作的一致性結(jié)果可以互為印證［4］.由于是用同一溶劑提取，說(shuō)明干竹葉中應(yīng)提取出了更多的組分.

筆者據(jù)此認(rèn)為：這能夠說(shuō)明，鮮竹葉在干燥后及數(shù)年儲(chǔ)放過(guò)程中可能自動(dòng)發(fā)生了開環(huán)、氧化、加成、取代、脫水、降解、重構(gòu)、增（斷）鏈等復(fù)雜的化學(xué)作用，經(jīng)這些化學(xué)變化不僅增加了新的組分，且原有組分及其轉(zhuǎn)化組分也有一定增加和變化所致.至于發(fā)生這些變化的機(jī)理、過(guò)程及推動(dòng)力目前尚不完全清楚，有待于進(jìn)一步研究.而以上結(jié)果也提示了，這可能是中醫(yī)采用干竹葉而不用鮮竹葉入藥的可能的藥理原因之一.

4 結(jié)果與討論

（1）選用雷竹鮮竹葉與干竹葉，用同一溶劑（乙醇）、方法提取芳香油，雖然提取效果不如乙醚，但考慮乙醚的殘留物有一定毒性，對(duì)油的品質(zhì)會(huì)有影響，故選用乙醇提取，不僅價(jià)廉且具有實(shí)際意義.

（2）傅立葉－紅外光譜儀測(cè)定2種竹葉中提取的芳香油結(jié)構(gòu)基團(tuán).較簡(jiǎn)捷、方便、快速、可靠的給出豐富的信息，干竹葉較鮮竹葉在官能團(tuán)和組成種類上和數(shù)量上有一定的差異和增多，同比有增重.

（3）測(cè)定2種竹葉中提取的芳香油，干葉的結(jié)構(gòu)基團(tuán)及組分種類方面都有一定的變化和增加.這可能與新鮮竹葉變干、放置后會(huì)經(jīng)自動(dòng)化學(xué)變化有關(guān)，這不僅會(huì)增加新的組分，且原有組分及其轉(zhuǎn)化組分也有一定的增加，且這點(diǎn)也得到了筆者的氣相色譜和乙醚提取工作結(jié)果的支持.

（4）關(guān)于竹葉自動(dòng)發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)作用及變化的機(jī)理、過(guò)程及推動(dòng)力目前尚不完全清楚，是有待于進(jìn)一步研究的課題.

（5）本實(shí)驗(yàn)結(jié)果也說(shuō)明了在中國(guó)傳統(tǒng)中醫(yī)取用干竹葉而不用鮮竹葉入藥的藥理及原因之一，這不僅對(duì)提高雷竹葉的中藥品質(zhì)給予了定性和半定量指證，也對(duì)其資源的開發(fā)利用提供了依據(jù).

［1］金旭東，陳慶宏，康平利，等.竹葉揮發(fā)油的提取及成分分析 ［J］.天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，1998（11）：71－74.

［2］丁湖廣.幾種芳香油的蒸餾提取技術(shù) ［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，1989，7（3）：21－24.

［3］陸韓濤，程玉鏡.利用分子蒸餾精制芳香油 ［J］.廣東化工，1992（2）：39－42.

［4］童曉濱.紅外差譜及光譜擬合對(duì)雷竹葉提取黃酮的品質(zhì)鑒定 ［J］.化學(xué)試劑，2010，32（11）：1 000－1 002.

［5］童曉濱.雷竹葉芳香油的提取及其化學(xué)成分的研究 ［J］.精細(xì)與專用化學(xué)品，2011，19（8）：21－25.

［6］吳謹(jǐn)光.近代傅立葉變換紅外光譜技術(shù)及應(yīng)用（上卷）［M］.北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1994：267，626.

［7］陳耀祖.有機(jī)分析 ［M］.北京：高等教育出版社，1983：589－598.

［8］劉建華，高玉瓊，霍 昕.慈竹葉精油化學(xué)成分研究 ［J］.天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2002，14（6）：31－32.

（責(zé)任編輯 陳炳權(quán)）

Extraction of Aromatic Oil from Lei－Bamboo Leaves with the Ethanol and FT－IR Spectrum Analysis

TONG Xiao－bin
（The Key Laboratory for Greenchemical Industry Technology of Fujian Higher Education，Wuyi College，Wuyishan 354300，F(xiàn)ujian China）

Using fresh and dry Lei bamboo leaves as the materials of the aromatic extract oil by the ethanol extraction and dealing with by ultrasonic，distillation，and refining，clear light yellow transparent liquid of aromatic oil was obtained.By means of subtractive spectroscopy and spectrum fitting of FT－IR，the composition and groups of the two kinds of aromatic oil are determined and authenticated.It is found that in dry leaves there are more components than in fresh leaves，which provides strong support for the principle and effects of selecting and using dry bambso leaves in traditional Chinese medicine.

Lei bamboo leaves；extraction；aromatic oil；spectrum－fitting；subtractive－spectroscopy

TQ654

B

10.3969／j.issn.1007－2985.2012.03.016

1007－2985（2012）03－0066－05

2012－02－15

福建省南平市科技局“武夷高教園科研開發(fā)項(xiàng)目”資助項(xiàng)目（N2007Z01－1）

童曉濱（1947－），男，浙江杭州人，武夷學(xué)院教授，主要從事生物無(wú)機(jī)配合物及精細(xì)化工研究.