天竺桂葉精油的提取及成分分析

舒康云，陶永元 ，徐成東 ，蔡晨波 ，陳 靖 ，楊 剛

（楚雄師范學(xué)院 a. 物理與電子科學(xué)系；b. 化學(xué)與生命科學(xué)系，云南 楚雄 675000）

天竺桂葉精油的提取及成分分析

舒康云a，陶永元b，徐成東b，蔡晨波b，陳 靖b，楊 剛b

（楚雄師范學(xué)院 a. 物理與電子科學(xué)系；b. 化學(xué)與生命科學(xué)系，云南 楚雄 675000）

研究了從天竺桂葉中提取精油的方法，并對其精油的成分進(jìn)行分析。以天竺桂葉為研究材料，用水上水蒸汽蒸餾法提取天竺桂精油，并用GC-MS（氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)）對其組成成分進(jìn)行分析。結(jié)果表明：提取時間以4 h為宜，精油得率為0.42 mL/100 g；天竺桂葉精油中鑒定出了57種物質(zhì)，相對含量最高的成分為2-羥基-1,7,7-三甲基降冰片烯(18.55%)，其它依次為(-)-檸檬烯（7.68%）、乙酸冰片酯(7.55%)、l-石竹烯(7.34%)等。

天竺桂葉；精油；提取；化學(xué)成分分析

天竺桂Cinnamomum pedunculatum為樟科樟屬植物，又名山肉桂、野桂，為常綠喬木，其樹皮和葉可作調(diào)料，也可入藥，在我國主要分布于安徽、福建、江蘇、江西、臺灣、浙江等地，由于天竺桂樹冠發(fā)達(dá)，枝繁葉茂，四季常綠，樹形美觀，現(xiàn)已成為許多城市、鄉(xiāng)村綠化的主要樹種之一。由于天竺桂生長較快，城市綠化管理部門每年都要進(jìn)行修剪，大量的天竺桂樹枝和樹葉被作為廢棄物處理，資源浪費。

植物精油是從植物中提取的芳香物質(zhì)，人們早已認(rèn)識到許多植物精油具有治療和殺菌作用。由于天然植物精油具有低毒或無毒，對皮膚不會產(chǎn)生灼熱感，氣味清新，使用后無藥物殘留、易降解、對環(huán)境無污染等許多優(yōu)點而受到國內(nèi)外研究者的高度關(guān)注[1]。植物揮發(fā)油已廣泛應(yīng)用于食品、化裝品、醫(yī)藥等領(lǐng)域, 從不同植物中提取的揮發(fā)油具有各自特殊的藥理活性，揮發(fā)油主要具有抗過敏、酶抑制、抗突變、抗微生物、抗癌、抗病毒、驅(qū)蟲、抗氧化和對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的鎮(zhèn)靜作用等藥理活性并在醫(yī)學(xué)方面有多種用途[2]。

天竺桂葉可以提取精油，生長于湖南長沙的天竺桂葉出油率為0.52%，精油密度為0.96 g/mL，對蚊蟲（白蚊伊蚊和致倦庫蚊）的幼蟲和蛹有顯著的毒殺作用[1]。已有研究證明，天竺桂精油具有抑制炎癥的作用，對風(fēng)濕導(dǎo)致的發(fā)熱、關(guān)節(jié)紅腫有治療作用，還具有鎮(zhèn)痛和抗癲癇作用。天竺桂揮發(fā)油對大腸桿菌、枯草桿菌和金黃色葡萄球菌都有明顯的抑菌作用[3]。體外抗菌試驗表明天竺桂精油對普通變形桿菌、藤黃八疊球菌、甘藍(lán)黑腐菌、白菜軟腐菌等均具有較強的抑菌活性[4]。

提取植物精油的方法有很多種，如水蒸氣蒸餾法、溶劑提取法、同時蒸餾—萃取法、超臨界CO2流體萃取法、亞臨界水提取法、分子蒸餾技術(shù)等；另外還有輔助提取方法，如超聲波輔助萃取法、微波輔助提取技術(shù)、生物酶制劑輔助提取法等輔助提取方法[5-10]。水蒸氣蒸餾法又可分為水中蒸餾法、直接蒸汽蒸餾法和水上蒸餾法。水中蒸餾法是將原料放入鍋內(nèi)，然后向鍋中加適量的水，加熱煮沸蒸餾；水上蒸餾法是將原料只與蒸汽接觸，產(chǎn)生的低壓飽和蒸汽由于含濕量大，有利于精油的蒸出；直接蒸汽蒸餾法是指蒸餾器內(nèi)不加水，采用從鍋爐生產(chǎn)的蒸汽直接通入蒸餾器內(nèi)，由裝在器底的噴氣管噴出進(jìn)入料層進(jìn)行蒸餾[11]。

用水中蒸餾法提取天竺桂精油已有報道，尚未見用水蒸汽水上蒸餾法、直接蒸汽蒸餾法從天竺桂葉中提取精油的報道。本研究采用水蒸氣水上蒸餾法提取天竺桂葉精油，并用GC-MS分析方法研究精油的化學(xué)成分，為合理開發(fā)利用天竺桂這一植物資源提供參考。

1 材料、儀器與試劑

1.1 實驗材料

天竺桂鮮葉采于楚雄師范學(xué)院校園內(nèi)，從多棵天竺桂樹上采集樹葉，切碎混勻，備用。

1.2 儀器與試劑

主要有：電爐（1 000 W）、家用高壓鍋(口徑22 cm)、冷凝管、HH-S2恒溫水浴鍋（金壇市大地自動化儀器廠）、梨形分液漏斗、樣品管、GCMS-QP2010型氣質(zhì)聯(lián)用儀（日本島津公司）、無水硫酸鈉等。

2 試驗方法

2.1 精油的提取

采用水蒸汽水上蒸餾法，研究了蒸餾時間對精油得率的影響。用口徑為22 cm普通家用高壓鍋代替圓底燒瓶組裝成蒸餾裝置。在高壓鍋下層中加入2 500 mL水，稱取360 g碎葉放于高壓鍋蒸層上面，蓋上蓋子，不放加壓閥，高壓鍋蓋正中間的出氣孔連接冷凝裝置。將鍋放在功率為1 000 W的電爐上加熱，用水蒸汽水上蒸餾法提取精油。在云南楚雄地區(qū)大氣壓力約為82.3 kPa、水的沸點約為94.5℃的條件下蒸餾，將冷凝管中滴出的餾出液用梨形分液漏斗收集。由于精油不溶于水且密度比水小，在漏斗中會分為上下兩層，每隔一段時間將漏斗中的下層水放出，并從安裝在高壓鍋的另一個孔道中的分液漏斗倒回鍋內(nèi)；上層為精油，呈淡黃色，香氣較濃。每隔1 h，將收集到的精油用無水硫酸鈉除去水分，量取精油的體積，計算其產(chǎn)率。實驗完畢，合并各時段的精油，測定精油密度，將精油裝在玻璃瓶內(nèi)密封保存在4 ℃冰箱中，待測。

2.2 精油化學(xué)成分分析

天竺桂精油組成成分采用GC-MS法(氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用)分析。

氣相色譜條件：彈性石英毛細(xì)柱(HP-5MS，30 m×250 μm×0.25 μm)。柱溫：65 ～ 250℃程序升溫。初始溫度為65 ℃，保持5 min，以8 ℃/min的速度升至180 ℃，保持2 min，再以20 ℃/min的速度升至250 ℃，保持2 min。載氣為高純氮氣，柱流量為1.0 mL/min，以分流方式進(jìn)樣，分流比為20∶1，進(jìn)樣口溫度為250℃。

質(zhì)譜條件：采用EI電離方式，電離能量70 eV，離子源溫度250 ℃，接口溫度230 ℃，溶劑采集方式Scan，容積遲延時間4.2 min。間隔時間0.3 s，開始采集時m/z=50，結(jié)束時m/z=550，進(jìn)樣量0.2μL。采用wiley275標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫進(jìn)行檢索、分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 天竺桂葉精油得率

從開始有餾出液就有精油產(chǎn)生，在前4 h內(nèi)，精油得率與蒸餾時間基本呈正比，到4 h時精油得率為0.42 mL/100g。從4 h以后雖然仍有精油產(chǎn)生，但精油餾出速率下降，5 h以后精油已經(jīng)很少。所以，考慮到節(jié)約能源因素，蒸餾時間以4 h以內(nèi)為宜。經(jīng)測定，精油密度為0.95 g/mL。

圖1 蒸餾時間對天竺桂精油得率的影響Fig.1 Effect of distillation duration on yield of essential oil of C. edunculatum

本實驗天竺桂鮮葉采集時間為4月份，精油得率為0.42%左右，福建泉州四月份天竺桂葉（陰干）精油得率僅為0.35%左右[4]，相對而言楚雄地區(qū)的天竺桂葉精油含量較高，具有綜合開發(fā)利用價值。目前，在云南省各地區(qū)，部分農(nóng)民已會用水蒸氣蒸餾法提取桉葉油，所以可用提取桉葉油的設(shè)備和方法提取天竺桂精油，無需再另外增加設(shè)備。

3.2 精油的化學(xué)成分分析

對天竺桂葉精油進(jìn)行GC-MS分析，其總離子流圖見圖2，化學(xué)成分定性分析及相對含量(以面積歸一化法測得)結(jié)果見表1。

圖2 天竺桂葉精油的總離子流Fig.2 Total ion current of essential oil of C. edunculatum

表1 天竺桂精油化學(xué)成分Table 1 Chemical components of essential oil of C. edunculatum

由圖2可知，共檢測出60個峰，譜庫比對共檢出化學(xué)成分匹配度大于85%的57種，占精油總量的99.99%。由表1可知，在檢出的成分中，天竺桂葉精油中化合物主要以烯烴、酯類、醇類以及烷烴化合物為主，相對含量最高的成分為2-羥基-1,7,7-三甲基降冰片烯(18.55%)，其它依次為(-)-檸檬烯（7.68%）、乙酸冰片酯(7.55%)、l-石竹烯(7.34%)、（1E，5E）1，5-二甲基 -8-（1-甲基亞乙基）-1，5-環(huán)辛二烯（5.2%）、[3S-(3α,5α,8α)]-1,2,3,4,5,6,7,8-八 氫 化 -α,α-3,8-四甲基 -5-奧甲醇 (4.56%)、α-松油醇 (4.42%)、β-桉葉醇(4.33%)、鄰異丙基甲苯（3.76%）、欖[香]烯（3.31%）、1,1-乙基-甲基-2-（1-甲基乙烯基）-4-（1-甲基亞乙基）-環(huán)己烷（2.7%）、α-石竹烯（2.66%）等。

將表1數(shù)據(jù)與黃曉東等人[4]測定的福建泉州天竺桂葉精油成分、申鴿等人[1]測定的長沙天竺桂葉精油成分對比，3個地區(qū)天竺桂精油的許多成分不完全相同，部分組成成分雖然相同，但含量有較大差別。如，黃曉東等人測定的精油中桉葉油醇和芳樟醇含量分別為20.98%和5.94%，而本研究的含量則分別為0.29%和1.25%，含量相差非常大。表2中分別列出了云南楚雄、福建泉州和湖南長沙3地天竺桂精油中含量最高的4種物質(zhì)的情況。由表2可見，產(chǎn)地不同，其含量較高的幾種成分也不同。

表2 不同產(chǎn)地天竺桂精油中含量較高的4種化學(xué)成分及含量Table 2 Four higher-content chemical components of essential oil of C. edunculatum from different producing areas

4 討 論

用水蒸氣蒸餾法提取云南楚雄天竺桂葉（4月份）精油得率為0.42 mL/100g，精油得率不是很高，但在農(nóng)村已有桉葉油提取設(shè)備的條件下，無需增加投入就可進(jìn)行生產(chǎn)，是比較理想的方法。這一方法有許多優(yōu)點，一是原料來源豐富，可以利用從城鄉(xiāng)綠化樹天竺桂上修剪下來的葉子進(jìn)行提??；二是操作簡單易學(xué)，普通農(nóng)戶也能掌握提取方法；三是充分利用原有桉葉油提取設(shè)備，不需要另外購置設(shè)備；四是不需要化學(xué)提取劑從而減少污染；五是提取精油后的“廢樹葉”可作加熱蒸餾時的燃料，變廢為寶，且解決了生產(chǎn)廢料的處理問題。當(dāng)然，采用微波輔助提取、超聲波輔助提取，雖然精油得率提高了，但設(shè)備的投入也就增加了，對農(nóng)村來說沒有現(xiàn)實意義。

通過上面的比較可知，各地區(qū)的天竺桂精油成分有一定差異，各成分含量相差較大，同一地區(qū)采收樹葉的月份不同、樹齡不同，得到的精油成分也有差異，各地區(qū)天竺桂精油的主要組成成分都是醇類、烯烴類、酯類和少部分烷烴類，都含有具有殺蟲和驅(qū)蚊作用的檸檬烯、桉葉油醇、芳樟醇、乙酸龍腦酯等物質(zhì)。天竺桂精油具有香味純正、持久、無毒的特點，把從行道樹上修剪下來的天竺桂葉子充分利用（提取精油），且提取精油過程中具有原料來源廣泛、量大、生產(chǎn)成本低、不產(chǎn)生化學(xué)污染等特點，具有開發(fā)利用價值。

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Extraction of essential oil from leaves of Cinnamomum pedunculatum and chemical composition analysis

SHU Kang-yuna, TAO Yong-yuanb, XU Cheng-dongb, CAI Chen-bob, CHEN Jingb, YANG Gangb
(a. Dept. of Electronic Information Science and Technology; b. Dept. of Chemistry and Life Science, Chuxiong Normal University,Chuxiong 675000, Yunnan, China)

The methods for extracting essential oil from the leaves ofCinnamomum edunculatumwere studied, and the chemical components were analyzed. The leaves ofC. edunculatumwere cut to pieces, the essential oil was extracted out by on-water water vapor distillation method. The tests results indicate that the optimal extraction time was 4 hours, the yield of essential oil was 0.42 mL/100g. The oil extracted has been analyzed with GC-MS, and results show that there are 57 kinds of chemical materials, of them,the components with highest relative contents of essential oil were Bicyclo[2.2.1]heptan-2-ol,1,7,7-trimethyl-(18.55%), (-) - limonene（7.68%）, bornyl acetate (7.55%), and l- caryophyllene (7.34%).

leaves ofC. pedunculatum; essential oil; extraction; chemical components analysis

S789.2

A

1673-923X(2014)01-0107-05

2013-05-10

國家自然科學(xué)基金項目（31260095）；云南省社會發(fā)展科技計劃項目（2010CD087）

舒康云（1962-），女，云南大理人，副教授，本科，主要從事物理教學(xué)研究；E-mail：shuky@cxt.edu.cn

陶永元（1963-），男，云南祿勸人，副教授，本科，主要從事物理化學(xué)及植物化學(xué)研究；E-mail：taoyy@cxt.edu.cn

[本文編校：謝榮秀]