GC-MS提取茼蒿中揮發(fā)油的工藝條件及成分分析

陳 宇，陳小勤，許金河，劉桂煌，鄭仰仰，林青勇，黃瑞黎，李培坤

（莆田學院 環(huán)境與生命科學系，福建 莆田 351100）

GC-MS提取茼蒿中揮發(fā)油的工藝條件及成分分析

陳 宇，陳小勤，許金河，劉桂煌，鄭仰仰，林青勇，黃瑞黎，李培坤

（莆田學院 環(huán)境與生命科學系，福建 莆田 351100）

采用水蒸氣蒸餾和常壓蒸餾兩種方法對本地產(chǎn)茼蒿的揮發(fā)油進行提取，通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀研究揮發(fā)油的最佳提取工藝條件，再對茼蒿揮發(fā)油成分進行定性分析，并且采用面積歸一化法確定各成分在揮發(fā)油中的相對百分比含量.結(jié)果表明：水蒸氣蒸餾法比常壓蒸餾法效果更佳，二氯甲烷、乙醚、石油醚三種萃取劑中乙醚對茼蒿揮發(fā)油萃取的效果最好.茼蒿揮發(fā)油中共檢測出26個成分，占揮發(fā)油總量的94.45%.其中主要成分有2-乙氧基-3-氯代丁烷（20.1%）、四十烷（3.35%）、二丁基羥基甲苯（39.99%）、正十八烷（5.65%）、正二十烷（4.38%）、二苯胺（4.14%）、溴二十二烷（2.79%）、3,7-二甲基-1-辛醇（2.03%）、3-甲基十七烷（3.00%）、1-氯十四烷（2.06%）、正十五烷（1.44%）.

茼蒿；揮發(fā)油；蒸餾；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；乙醚

茼蒿別名春菊，蒿子桿.為菊科菊屬中的一、二年生草本植物，茼蒿具有特殊的氣味，以嫩莖葉為食.可炒食，也可涼拌.長期食用，具有清血、養(yǎng)心、清痰潤肺、降壓等功效［1］.茼蒿屬于線根性的蔬菜，它的莖顏色是綠色，形狀為圓形，其根、莖、葉、花均可藥用.茼蒿具有一種較為特殊的香味，這是由茼蒿的揮發(fā)油散發(fā)出來的.這種揮發(fā)油不僅有助于消食開胃，而且能夠明顯的增強食欲，因此其揮發(fā)油極具有研究意義.

植物揮發(fā)油是植物體內(nèi)一種有揮發(fā)性和芳香性的次生代謝物，能通過水蒸氣蒸餾.其化學成分主要為萜烯類、芳香族、脂肪族和含氮含硫化合物，植物揮發(fā)油在植物中花、果實、葉片、根莖等器官中含量最多［2-5］.大多數(shù)揮發(fā)油都具有一定的療效作用，如鎮(zhèn)咳、消毒、抗微生物等等，還有少部分揮發(fā)油能抗腫瘤.

提取揮發(fā)油的主要方法有水蒸氣蒸餾法、常壓蒸餾法、有機溶劑提取法、超臨界流體萃取法等.水蒸氣蒸餾法可以從大多數(shù)植物中分離并提取其有效成分，因此在揮發(fā)油的提取中大部分都采用此法［6-8］.揮發(fā)油能溶解于大多數(shù)有機溶劑，因此揮發(fā)油的萃取劑常用二氯甲烷、石油醚、乙醚，也有些是用氯仿、乙酸乙酯、正己烷等有機溶劑進行萃?。?-13］.本研究通過實驗來確定并選擇最佳的萃取劑，采用GC-MS對茼蒿揮發(fā)油的工藝與提取方法進行優(yōu)化選擇，以確定最佳條件，并對其成分鑒定并分析.

1 實驗材料與方法

1.1 實驗試劑與儀器

實驗試劑：二氯甲烷、石油醚、乙醚均為市售分析純.

實驗儀器：DRT-TW恒溫電熱套（北京市佳祥科利儀器有限公司），GCMS-QP2010氣質(zhì)聯(lián)用儀（日本島津），BS124S電子天平（賽多利斯科學儀器（北京）有限公司），RE52CS-1旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海亞榮生化儀器廠），SHB-III循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長城科工貿(mào)有限公司）.

1.2 實驗方法

1.2.1 茼蒿樣品的處理

將本地產(chǎn)茼蒿洗凈后，取其葉片，用小刀切成0.5 cm長的小段后放進塑料盆中讓其自然陰干.

1.2.2茼蒿揮發(fā)油的提取

取陰干后的茼蒿樣品15 g，采用水蒸氣蒸餾和常壓蒸餾兩種方法提取茼蒿揮發(fā)油，選擇不同的萃取劑對蒸餾液進行萃取，用梨形分液漏斗分離，取溶劑層.旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)進行濃縮后，經(jīng)0.45 um微孔濾膜過濾，裝入樣品瓶中，放入冰箱保存，等待進行GC-MS分析.

1.2.3 茼蒿揮發(fā)油的GC-MS分析條件

氣相色譜條件：色譜柱為 DB-5 ms（30 m×0.25 mm×0.25 μm）彈性石英毛細管柱，載氣He，柱流速1.0 mL·min-1，載氣為恒壓模式，柱前壓為 76.2 kPa，進樣量 1.0 μL，進樣口溫度 240℃.

質(zhì)譜條件：離子源EI；離子源溫度200℃；電子能量為70 eV；四極桿溫度150℃；發(fā)射電流34.6 μA；倍增器電壓1 094 V；接口溫度240℃；溶劑延遲3 min；質(zhì)量范圍（m/z）40～355 amu.掃描間隔0.5 s.

進樣方式：分流，分流比為15∶1.

檢索譜庫：NIST05、NIST05S和PESTNCI3.采用面積歸一化法得各成分的相對含量.

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜進樣條件的確定

采用水蒸氣蒸餾法對茼蒿揮發(fā)油成分進行提取，提取時間為2 h，并用乙醚作為萃取劑進行萃取.分別采取下列升溫程序進行GC-MS進行分析.

升溫程序一：

起始溫度設定為60℃，保持時間設定1 min，升溫速度10℃·min-1升至150℃，保持時間設為5 min，從2 min開始采集，在14 min停止采集.總離子流量圖如圖1所示.

圖1 升溫程序一的總離子流量圖

升溫程序二：

起始溫度設定為45℃，設定保持時間5 min，升溫速度5℃·min-1，至150℃，保持時間設為10 min.從2 min開始采集，在27 min后停止采集，總離子流量圖如圖所示.

圖2 升溫程序二的總離子流量圖

升溫程序三：

起始溫度設定為45℃，設定保持時間2 min，升溫速度5℃·min-1，至150℃，保持時間設為10 min.從2 min開始采集，在27 min后停止采集，總離子流量圖如圖3所示.

圖3 升溫程序三的總離子流量圖

從圖1～圖3可看出，升溫程序一前半段的峰過于密集，分離效果差.只離有中間部分分效果還好.升溫程序二，峰分離效果較好，各個峰都能比較好的分離.不出現(xiàn)密集成一堆的現(xiàn)象.但是對比升溫程序二和升溫程序三的峰圖，可以看出升溫程序三所得出來的峰的形狀比升溫程序二更好，分離效果更佳，而且所得峰的數(shù)目，含量均優(yōu)于升溫程序二，后半段出峰效果更好，而升溫程序二后半段基本沒什么大峰出現(xiàn)，比較平坦.因此本實驗將采用升溫程序三作為茼蒿揮發(fā)油GC-MS分析的升溫程序.

2.2 不同萃取劑的萃取能力

分別采用乙醚、二氯甲烷、石油醚當萃取劑，對水蒸氣蒸餾2 h的茼蒿揮發(fā)油進行萃取，并分別標號，然后對它們進行GC-MS分析.所得總離子流量圖對比如圖4所示.

圖4 不同萃取劑萃取茼蒿揮發(fā)油的總離子流量圖比較（a-二氯甲烷；b-乙醚；c-石油醚）

由圖4可知采用石油醚做萃取劑提取出的揮發(fā)油成分不多，且峰的數(shù)量較少.相較而言用乙醚與二氯甲烷萃取的更好.同時從圖4可以看出，乙醚做萃取劑前半段所得出來的總離子圖比二氯甲烷的峰的形狀更好.因此本實驗的最優(yōu)萃取劑為乙醚.因為茼蒿揮發(fā)油在乙醚的溶解度比在二氯甲烷和石油醚中好，因此乙醚作為萃取劑進行檢測的效果比二氯甲烷和石油醚的好.

2.3 常壓蒸餾法和水蒸氣蒸餾法的對比

取茼蒿樣品15 g并采用水蒸氣蒸餾法和常壓蒸餾法對茼蒿提取2 h，用乙醚作為萃取劑，其揮發(fā)油通過GC-MS分析后得出來的總離子流量圖如圖5所示.

圖5 不同提取方法茼蒿揮發(fā)油的總離子流量圖比較（a-水蒸氣蒸餾；b-常壓蒸餾）

由圖5可以看出用水蒸氣蒸餾得出來的圖比用常壓蒸餾所得出來的圖所得的峰更多，高含量組分也更多，峰的形狀更好.因此，可以得出水蒸汽蒸餾法比常壓蒸餾法更適合對茼蒿進行揮發(fā)油的提取，且效果更佳.常壓蒸餾由于直接加熱茼蒿，溫度控制不如水蒸氣來的穩(wěn)定，過熱會導致?lián)]發(fā)油成分破壞，而水蒸氣蒸餾是在茼蒿和水中通入水蒸氣，溫度基本保持不變，且整體受熱好，揮發(fā)油成分不易被破環(huán)，流失.因此水蒸氣蒸餾法得到的揮發(fā)油成分比常壓蒸餾得到的更好.

2.4 茼蒿揮發(fā)油成分分析

從本實驗中確定的最優(yōu)方案是：采取水蒸氣蒸餾法對茼蒿提取2 h，萃取劑為乙醚.升溫程序為起始溫度設定為45℃，設定保持時間2 min，升溫速度5℃·min-1，至150℃，保持時間設為10 min.因此在最優(yōu)方案下提取和測定茼蒿揮發(fā)油，之后用標準數(shù)據(jù)譜庫定性來鑒別各個成分的組成，采用面積歸一化法來確定揮發(fā)油中各個組分的相對含量.其揮發(fā)油成分分析如表1所示.

表1 茼蒿揮發(fā)油成分及含量

3 結(jié)論

本實驗研究了常壓蒸餾法和水蒸氣蒸餾法對提取茼蒿揮發(fā)油的萃取特點，對不同的萃取劑萃取效果進行了討論，并結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用技術(shù)對茼蒿揮發(fā)油的成分進行了分析，在用標準數(shù)據(jù)譜庫定性來鑒定各個成分，采用面積歸一化法來確定揮發(fā)油各組分的相對含量.

（1）通過實驗得出提取茼蒿揮發(fā)油的最佳實驗條件：水蒸氣蒸餾法作為提取方法，提取時間為2 h，最佳萃取劑應選擇乙醚.

（2）本實驗較好的氣相色譜程序升溫條件為：起始溫度設定為45℃，設定保持時間2 min，升溫速度5℃·min-1，至150℃，保持時間設為10 min.

（3）水蒸氣蒸餾法提取茼蒿揮發(fā)油的總離子圖共檢測出60個峰，對茼蒿揮發(fā)油的成分進行分析，其揮發(fā)油中含有26種物質(zhì)，主要成分如下：2-乙氧基-3-氯代丁烷（20.1%）、四十烷（3.35%）、二丁基羥基甲苯（39.99%）、正十八烷（5.65%）、正二十烷（4.38%）、二苯胺（4.14%）、溴二十二烷（2.79%）、3,7-二甲基-1-辛醇（2.03%）、3-甲基十七烷（3.00%）、1-氯十四烷（2.06%）、正十五烷（1.44%）等.

（4）采用GC-MS聯(lián)用技術(shù)分離分析茼蒿的揮發(fā)油物質(zhì)，并確定茼蒿揮發(fā)油的成分，然后采用面積歸一化法來確定各個成分的相對含量，結(jié)果可靠而且重復性好，鑒別精度高.

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GC-MS analysis of volatile oil components in the chrysanthemum

CHEN Yu,CHEN Xiao-qin,XU Jin-he,LIU Gui-huang,ZHENG Yang-yang,LIN Qing-yong,HUANG Rui-li

（Department of Environment and Life science,Putian University,Putian 351100,Fujian,China）

Steam distillation and atmospheric distillation method was used to extracte chrysanthemum volatile oil,and gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS） technology to establish the optimum extraction condition of volatile oil.Area normalization methods were used to determine the relative percentage content of each composition in volatile oil.Results showed that steam distillation method was better than the effect of atmospheric distillation.Ethyl ether was the best extractant than dichloromethane and petroleum ether.26 components were detected,accounting for 94.45%of the total chrysanthemum volatile oil.Main composition were 2 ethoxy-3-chlorinated butane (20.1%),40 alkanes (3.35%),dibutyl hydroxy toluene (39.99%),octadecane(5.65%),eicosanoic(4.38%),diphenylamine(4.14%),bromine docosane(2.79%),3,7-dimethyl-1-octyl alcohol(2.03%),3-methyl heptadecane chlorine(3.00%),1-tetradecyl(2.06%),pentadecane(1.44%).

chrysanthemum；volatile oil；steam distillation；gas chromatography-mass spectrometry；ethyl ether

TS207.3

1007-5348（2013）08-0042-05

2013-06-02

莆田學院大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目（201219）.

陳宇（1980-），女，遼寧沈陽人，莆田學院環(huán)境與生命科學系講師，碩士，主要從事天然產(chǎn)物的提取分離與測試方面的研究.

（E D.:X， J）