香茅揮發(fā)油的成分分析及包合工藝研究

歐陽(yáng)婷， 楊瓊梁， 顏 紅， 桂 卉， 許根華， 周莉莉

（湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410208）

香茅揮發(fā)油的成分分析及包合工藝研究

歐陽(yáng)婷， 楊瓊梁， 顏 紅*， 桂 卉， 許根華， 周莉莉

（湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410208）

目的 分析香茅揮發(fā)油的成分，制備其β-環(huán)糊精包合物并進(jìn)行鑒定。方法 GC-MS法對(duì)香茅揮發(fā)油成分進(jìn)行分析。以揮發(fā)油包合率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，正交試驗(yàn)法優(yōu)選研磨法的最佳包合工藝條件。薄層色譜、紫外可見吸收光譜、X射線衍射法對(duì)包合物進(jìn)行鑒定，并考察了其穩(wěn)定性。結(jié)果 香茅揮發(fā)油的主要成分為香葉醇 （39.37%）、檸檬醛（31.08%）、月桂烯 （14.01%）。最佳包合工藝為β-環(huán)糊精與揮發(fā)油投料比10：1，加5倍量水，研磨1 h，該工藝下?lián)]發(fā)油的穩(wěn)定性大大提高。結(jié)論 香茅揮發(fā)油中主要成分為醇醛類，本實(shí)驗(yàn)優(yōu)選的包合工藝穩(wěn)定可行。

香茅；揮發(fā)油；化學(xué)成分；GC-MS；β-環(huán)糊精包合物

香茅Gymbopogon citratus（DC.）Stapf又稱檸檬草，系香茅屬多年生草本植物，其性味辛、溫，具有疏風(fēng)通絡(luò)，溫中止痛之功效，臨床用于治療感冒周身疼痛、風(fēng)寒濕痹、脘腹冷痛、泄瀉、跌打損傷、月經(jīng)不調(diào)等癥［1］。其中，香茅揮發(fā)油是香茅中活性最高的成分，具有抑菌、抗氧化、抑制腫瘤等作用［2-4］，但不穩(wěn)定、易揮發(fā)，為增加其穩(wěn)定性及提高療效，可制成包合物應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)采用氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）法對(duì)香茅揮發(fā)油的成分進(jìn)行分析，β-環(huán)糊精包合，比較不同制備方法，通過正交試驗(yàn)優(yōu)選出最佳包合工藝，并用薄層色譜、紫外可見分光光度、X射線衍射法等對(duì)包合物進(jìn)行鑒定，為其進(jìn)一步研究和開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 6050真空干燥箱 （北京中興偉業(yè)儀器有限公司）；DF-101S集熱式恒溫磁力攪拌器 （鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；SK3300H超聲波清洗器 （上?？茖?dǎo)超聲儀有限公司）；AR11401C電子天平 （奧豪斯國(guó)際貿(mào)易上海有限公司）；揮發(fā)油測(cè)定器 （上海玻璃儀器廠）；TU-1900雙光束紫外可見分光光度計(jì)、XD2-X射線衍射儀 （北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）；QP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，包括GC-MSSolution色譜工作站（日本島津公司）；標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)為美國(guó)NIST質(zhì)譜檢索數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2 試藥 香茅草 （湖南省長(zhǎng)沙市天際嶺小山，系人工栽培，2014年5月份采摘）。β-環(huán)糊精 （百賽勤化學(xué)技術(shù)上海有限公司）。蒸餾水 （自制）；石油醚、無(wú)水乙醇、醋酸乙酯、正己烷、氯仿均為分析純 （國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

2 方法與結(jié)果

2.1 香茅揮發(fā)油的提取 按 《中國(guó)藥典》2010年版一部附錄XD的方法提取香茅揮發(fā)油。經(jīng)考察，其最佳提取工藝為將香茅草剪碎至0.5～0.7 cm、加8倍水量、提取1 h，用無(wú)水硫酸鈉脫水后，得到深黃色、具有濃郁檸檬香氣的透明液體，密封避光冷藏備用。

2.2 香茅揮發(fā)油的成分分析

2.2.1 GC-MS實(shí)驗(yàn)的條件［2］GC條件為SE-54石英毛細(xì)管柱 （250μm×30 m，0.25μm）；程序升溫 （初始溫度90℃，最終溫度260℃，保持6 min，升溫速率5℃/min）；載氣為氦氣；模式為恒流模式；平均線速度37 cm/s；柱流量1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度250℃；進(jìn)樣量0.5μL；分流比60：1。

質(zhì)譜條件為EI電離模式；電子倍增管電壓1 846 V；

電子能量70 eV；離子源溫度220℃；四級(jí)桿溫度150℃；掃描質(zhì)量范圍m/z30～550。根據(jù)揮發(fā)油總離子流圖，采用面積歸一化法計(jì)算各成分的含有量。

2.2.2 香茅揮發(fā)油氣質(zhì)色譜分析結(jié)果 見圖1、表1。由此可知，香茅揮發(fā)油中的成分較多，而且含有量相差較大，該方法分離效果較好。其中，主要成分為香葉醇、檸檬醛、月桂烯，含有量分別為39.37%、31.08%、14.01%，次要成分為5，8，8-三甲基-3-氧雜三環(huán) ［5.1.0.02，4］辛烷、2-十一烷酮、2-十三烷酮等。

圖1 香茅揮發(fā)油總離子流圖

表1 香茅揮發(fā)油化學(xué)成分GC-MS分析

2.3 香茅揮發(fā)油的包合及其工藝優(yōu)選

2.3.1 香茅揮發(fā)油包合物的制備方法［5-9］研磨法：稱取β-環(huán)糊精6 g，加蒸餾水24mL研勻，逐滴加入50%香茅揮發(fā)油的無(wú)水乙醇溶液2 mL，手工研磨3 h，減壓抽濾，石油醚30 mL分3次沖洗包合物，40℃下真空干燥5 h，得干包合物。

飽和水溶液法：稱取β-環(huán)糊精6 g，加蒸餾水150 mL使之混勻，置40℃恒溫磁力攪拌器上，逐滴加入50%香茅揮發(fā)油的無(wú)水乙醇溶液2 mL，攪拌3 h，冷卻至室溫，4℃下冷藏24 h，減壓抽濾，以下操作同上。

超聲法：稱取β-環(huán)糊精6 g，加蒸餾水150 mL，超聲使其混勻，逐滴加入50%香茅揮發(fā)油的無(wú)水乙醇溶液2 mL，40℃下超聲3 h，冷卻至室溫，4℃下冷藏24 h，減壓抽濾，以下操作同上。

2.3.2 揮發(fā)油的空白回收率測(cè)定 精密量取揮發(fā)油1 mL，置于500 mL圓底燒瓶中，加蒸餾水150 mL，振搖混勻，提取1 h，測(cè)定揮發(fā)油體積并計(jì)算回收率，重復(fù)三次。結(jié)果，香茅揮發(fā)油的平均空白回收率為90%。

2.3.3 包合物中揮發(fā)油回收率的測(cè)定 取β-環(huán)糊精包合物適量，置于500 mL圓底燒瓶中，加蒸餾水150 mL混勻，提取1 h，測(cè)定揮發(fā)油體積并計(jì)算回收率。上述方法制得的三種包合物平行做3份，計(jì)算揮發(fā)油的包合率，并以其為指標(biāo)比較三種制備方法。結(jié)果表明，包合率依次為研磨法＞飽和水溶液法＞超聲法。然后，采用SPSS17.0軟件對(duì)三組數(shù)據(jù)進(jìn)行完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的方差分析，LSD法進(jìn)行兩兩比較，發(fā)現(xiàn)研磨法與飽和水溶液法、研磨法與超聲法之間有顯著性差異 （P＜0.05），而飽和水溶液法與超聲法之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P＞0.05），見表2。

表2 3種包合方法的比較

2.3.4 正交試驗(yàn)優(yōu)選包合工藝條件 根據(jù) “2.3.3”項(xiàng)下結(jié)果，選擇研磨法來(lái)制備香茅揮發(fā)油包合物，采用L9（34）正交表安排試驗(yàn)，以香茅揮發(fā)油包合率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)包合工藝條件進(jìn)行優(yōu)選，見表3～5。由表可知，影響揮發(fā)油包合率的因素大小順序?yàn)锳＞C＞B，三者均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01，P＜0.05），以A3B3C1包合工藝為佳，即β-環(huán)糊精與揮發(fā)油的投料比為10：1，加5倍量水，研磨1 h。在此工藝下，三次試驗(yàn)的包合率分別為93.30%、94.41%、95.52%，平均94.41%。

2.4 包合物的鑒定［9-11］

2.4.1 包合物薄層色譜（TLC）檢驗(yàn) 取從香茅草中提取的未包合揮發(fā)油5滴，加無(wú)水乙醇1 mL，搖勻，制成樣品溶液1；取β-環(huán)糊精0.1 g，加無(wú)水乙醇1 mL，振搖，濾過，制成樣品溶液2；取β-環(huán)糊精包合物0.1 g，加無(wú)水乙醇1 mL，振搖，濾過，制成樣品溶液3；取從包合物中提取的揮發(fā)油5滴，加無(wú)水乙醇1 mL，制成樣品溶液4。等量吸取上述4種溶液，點(diǎn)樣于同一硅膠薄層板 （預(yù)先于105℃下活化1 h）上，以醋酸乙酯-正已烷-氯仿 （1：11：3）為展開劑展開，用5%香草醛濃硫酸噴霧顯色。結(jié)

果見圖2。由圖可知，樣品2、3無(wú)斑點(diǎn)出現(xiàn)，說明揮發(fā)油已形成包合物；樣品1、4在同一位置上呈相同顏色的斑點(diǎn)，說明在包合前后揮發(fā)油的主要成分無(wú)明顯差異。

表3 正交設(shè)計(jì)因素水平

表4 香茅揮發(fā)油β-CD包合工藝正交試驗(yàn)結(jié)果

表5 方差分析結(jié)果

圖2 香茅揮發(fā)油的薄層色譜圖

2.4.2 包合物紫外可見吸收光譜（UV-Vis）檢驗(yàn) 分別取香茅揮發(fā)油、包合物回收的香茅揮發(fā)油、β-環(huán)糊精、香茅揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物、香茅揮發(fā)油與β-環(huán)糊精混合物少量，無(wú)水乙醇溶解，置于紫外可見分光光度計(jì)上，于300～600 nm范圍內(nèi)掃描，測(cè)定吸光度。結(jié)果，β-環(huán)糊精和香茅揮發(fā)油包合物溶液的紫外可見吸收?qǐng)D譜無(wú)明顯差異，而香茅揮發(fā)油包合物其與β-環(huán)糊精混合物的紫外可見吸收?qǐng)D譜有顯著差異，說明香茅揮發(fā)油已形成包合物，而且在包合前后其理化性質(zhì)沒有發(fā)生變化，見圖3。

圖3 包合物的紫外可見吸收光譜圖

2.4.3 包合物的X衍射鑒定［12-13］

2.4.3.1 X衍射試驗(yàn)條件 X射線管為銅靶；單色化方法：石墨單色器；工作電壓36 kV；工作電流20mA；連續(xù)掃描；掃描速度4°/min；衍射角5～80°。分別取β-環(huán)糊精、香茅揮發(fā)油和β-環(huán)糊精 （0.5 mL：5 g）混合物、香茅揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物適量，采用Jade5分析軟件繪制其X射線粉末衍射圖，見圖4。

圖4 包合物的X衍射圖

2.4.3.2 X衍射結(jié)果分析 由圖4可知，β-環(huán)糊精與混合物相比，兩者的衍射峰較為相似，但后者衍射峰稍微鈍一點(diǎn)，這可能是由于混合物中香茅揮發(fā)油僅占一小部分 （約9.09%），這種簡(jiǎn)單的混合方式在X衍射分析時(shí)主要表現(xiàn)出β-環(huán)糊精的X衍射特征峰。但香茅揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物的衍射峰與前兩者有顯著差別，它在2θ為2～12°和30～40°時(shí)有著與β-環(huán)糊精及混合物不同晶體結(jié)構(gòu)的特征吸收，說明包合物中形成了新物相，即香茅揮發(fā)油已包結(jié)在β-環(huán)糊精的分子空穴中。

2.5 包合物的穩(wěn)定性考察［14］分別稱取β-環(huán)糊精包合物和混合物 （投料比與包合物制備方法相同）3份，置于60℃恒溫箱中，于第0、1、3天取樣，測(cè)定揮發(fā)油的含有量，并計(jì)算保留率。以第0天的揮發(fā)油含有量為100%，比較其對(duì)熱的穩(wěn)定性，見表6。結(jié)果表明，包合物較為穩(wěn)定，揮發(fā)油經(jīng)β-環(huán)糊精包合后，其穩(wěn)定性和利用率有較大提高。

表6 熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表6 熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

受熱時(shí)間/d 包合物揮發(fā)油保留率/% 混合物揮發(fā)油保留率/% 0 100 100 1 71.88±6.25 25.33±4.62 3 51.04±4.77 12.00±4.00

3 討論

本實(shí)驗(yàn)從香茅揮發(fā)油中分離出3個(gè)主要成分，分別為香葉醇、檸檬醛、月桂烯，占總揮發(fā)油含有量的84.86%，與文獻(xiàn)［5，15］大致相同，但含有量上存在差異，可能與香茅的產(chǎn)地、氣候、土壤水質(zhì)、采收時(shí)間、提取方式及干燥方式等有關(guān)。

包合技術(shù)實(shí)際上是主體分子β-環(huán)糊精和客體分子揮發(fā)油間的結(jié)構(gòu)互補(bǔ)和識(shí)別關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，研磨法的包合率最高，可達(dá)94.41%，可能是由于試驗(yàn)條件適宜，香茅揮發(fā)油的主要成分易被β-環(huán)糊精分子識(shí)別，故易與其分子結(jié)構(gòu)匹配。

β-環(huán)糊精包合物可減少揮發(fā)性成分的揮發(fā)，掩蓋藥物不良?xì)馕?，增加穩(wěn)定性，提高生物利用度，故相關(guān)研究報(bào)道較多［10］。揮發(fā)油能否被β-環(huán)糊精包合，以及包合前后其理化性質(zhì)是否會(huì)發(fā)生改變，這對(duì)包合物的研發(fā)及質(zhì)量控制具有重要意義。本實(shí)驗(yàn)采用TLC、UV-Vis、X-衍射等方法對(duì)制備的香茅揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物進(jìn)行鑒定，簡(jiǎn)便而可靠，均能直觀反映其形成，而且也表明包合前后香茅揮發(fā)油成分未發(fā)生明顯變化。綜上所述，這些方法不僅可鑒定包合物的形成，同時(shí)也能為揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物的工藝研究及質(zhì)量控制提供參考。

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R284.1

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1001-1528（2015）11-2558-04

10.3969/j.issn.1001-1528.2015.11.053

2014-10-14

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng) （201404608）；2014年湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目 （CX2014B367）；湖南省 “中藥學(xué)”重點(diǎn)學(xué)科項(xiàng)目 （湘教通 ［2011］76號(hào)）

歐陽(yáng)婷 （1990—），女，碩士，研究方向?yàn)樘烊划a(chǎn)物及藥物新劑型的開發(fā)。E-mail：592507033@qq.com

*通信作者：顏 紅 （1978—），女，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榛钚晕镔|(zhì)及藥物新劑型。Tel： （0731）88458231，E-mail：yh8632@126.com