超臨界及亞臨界萃取澳洲薄荷揮發(fā)性成分的對(duì)比

張 思 謝紅旗,3,4 劉雪輝 王 靖 劉東波,3,4

(1. 國(guó)家中醫(yī)藥管理局亞健康干預(yù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；3. 湖南省作物種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410128；4. 湖南省植物功能成分利用協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

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超臨界及亞臨界萃取澳洲薄荷揮發(fā)性成分的對(duì)比

張 思1,2謝紅旗1,2,3,4劉雪輝1,2王 靖1,2劉東波1,2,3,4

(1. 國(guó)家中醫(yī)藥管理局亞健康干預(yù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；3. 湖南省作物種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410128；4. 湖南省植物功能成分利用協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

以澳洲薄荷為原料，采用超臨界CO2、亞臨界丁烷萃取技術(shù)萃取澳洲薄荷的揮發(fā)性成分，并通過(guò) GC—MS對(duì)其成分進(jìn)行分析。結(jié)果表明，超臨界CO2萃取的得率為2.5%，亞臨界丁烷萃取得率為1.4%；超臨界CO2的GC—MS分析出萃取揮發(fā)性成分為 21 種，薄荷醇的相對(duì)含量為70.33%；亞臨界丁烷萃取物的揮發(fā)性成分為11 種，薄荷醇的相對(duì)含量為60.83%。澳洲薄荷揮發(fā)性成分的超臨界CO2萃取優(yōu)于亞臨界丁烷萃取。

澳洲薄荷；超臨界CO2萃??；亞臨界丁烷萃取；GC—MS分析

澳洲薄荷，學(xué)名Prostantheraincisa，原產(chǎn)于澳大利亞新南威爾士州，是唇形花科薄荷屬的多年生草本植物，喜陽(yáng)光、肥，口感及香味較溫和，葉片和花的基礎(chǔ)油含量達(dá)到3%～4%。澳洲薄荷揮發(fā)性成分以薄荷醇、薄荷酮為主，有利肝利膽(消化系統(tǒng))、祛痰(呼吸系統(tǒng))、促進(jìn)透皮吸收、抗炎鎮(zhèn)痛、止癢(抗組胺抗過(guò)敏)等作用[1]。僅在《中華人民共和國(guó)藥典》(2000版一部)收載的含有薄荷醇的常用中成藥就有40多種，被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、食品、日用化工等領(lǐng)域[2]。

中國(guó)對(duì)于澳洲薄荷的研究主要集中在對(duì)酚類、黃酮類等非揮發(fā)性組分的分離鑒定上，而未見分析其揮發(fā)性成分的相關(guān)報(bào)道[3-4]。因此，選擇一種高效、低耗、綠色的萃取方法對(duì)于充分利用其主要揮發(fā)性成分至關(guān)重要。

目前萃取揮發(fā)性成分的方法主要有傳統(tǒng)的壓榨法、溶劑萃取法、水蒸氣蒸餾法以及新興的超臨界CO2萃取法、亞臨界萃取法及超聲波輔助萃取法等[5]。其中，水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法是從薄荷中提取揮發(fā)性成分的主要方法[6]。傳統(tǒng)的提取方法工藝繁瑣、溶劑殘留、提取率低[7-8]，而超臨界、亞臨界萃取技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、萃取效率高、非熱加工、易于分離等優(yōu)點(diǎn)，在食品工業(yè)應(yīng)用上發(fā)展十分迅速[9-10]。同時(shí)比較分析超臨界CO2、亞臨界流體萃取技術(shù)萃取澳洲薄荷揮發(fā)性成分的應(yīng)用未有報(bào)道。

本研究以澳洲薄荷為原料，分別采用超臨界CO2萃取、亞臨界丁烷萃取技術(shù)萃取其揮發(fā)性成分，并對(duì)獲得的揮發(fā)性成分進(jìn)行GC—MS成分對(duì)比分析，比較這兩種萃取方法萃取澳洲薄荷揮發(fā)性成分的效果，以期為澳洲薄荷揮發(fā)性成分的高效萃取提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

澳洲薄荷的干燥莖葉：亞洲農(nóng)業(yè)食品開發(fā)中心；

無(wú)水乙醚：色譜純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

CO2：食品級(jí)，純度 99.5%以上，長(zhǎng)沙市特種氣體廠。

1.2 主要儀器設(shè)備

超臨界萃取設(shè)備：HA231-50-06型，江蘇南通華安超臨界萃取有限公司；

亞臨界萃取設(shè)備：CBE-50+1L型，河南省亞臨界生物技術(shù)有限公司；

GC—MS 儀器：QP2010型，島津企業(yè)管理(中國(guó))有限公司。

1.3 方法

1.3.1 超臨界CO2、亞臨界流體萃取澳洲薄荷揮發(fā)性成分

根據(jù)前期研究結(jié)果，確定澳洲薄荷揮發(fā)性成分的超臨界CO2萃取工藝為：裝料1 200 g，萃取溫度45 ℃，萃取壓力25 MPa，分離溫度55 ℃，分離壓力5 MPa，萃取時(shí)間1.5 h；亞臨界萃取工藝為：根據(jù)設(shè)備規(guī)格，裝料100 g，萃取溶劑為丁烷，萃取溫度65 ℃，萃取壓力0.6 MPa，萃取時(shí)間1.5 h。按式(1)計(jì)算萃取得率。

(1)

式中：

W——萃取得率，%；

m1——萃取所得物質(zhì)的重量，g；

m2——澳洲薄荷裝料量，g。

1.3.2 澳洲薄荷揮發(fā)性成分的GC—MS分析

(1) 前處理?xiàng)l件：精密稱取萃取所得澳洲薄荷揮發(fā)油1.000 g于100 mL容量瓶，無(wú)水乙醚定容，混勻后準(zhǔn)確吸取2.0 mL于10 mL容量瓶中，無(wú)水乙醚定容，混勻，過(guò)0.45 μm濾膜，利用GC—MS進(jìn)行檢測(cè)。

(2) GC—MS分析條件：GC 條件：DB-5MS 毛細(xì)管柱，柱溫50 ℃，程序升溫 3 ℃/min 至 130 ℃，保持5 min；5 ℃/min 至 200 ℃，保持4 min；20 ℃/min 至 300 ℃，保持2 min。進(jìn)樣口溫度 280 ℃，載氣為氮?dú)?，分流?13∶1，柱流速1.0 mL/min，進(jìn)樣量1 μL。MS 條件：EI 離子源，電子能量70 eV，離子源溫度200 ℃，接口溫度220 ℃，質(zhì)核比掃描范圍40～500 m/z。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同萃取方法萃取得率比較

由表1可知，相同萃取時(shí)間下，超臨界CO2萃取法的得率是2.5%，亞臨界丁烷萃取法的得率是1.4%，前者是后者的約1.8倍。

表1 超臨界CO2、亞臨界萃取得率

2.2 澳洲薄荷揮發(fā)性成分的GC—MS分析結(jié)果

圖1、2為不同萃取方法萃取的澳洲薄荷揮發(fā)性成分經(jīng)GC—MS分析得到總離子流圖，采用G1701DA質(zhì)譜工作站，NIST08質(zhì)譜庫(kù)，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[11-12]，對(duì)各組分進(jìn)行結(jié)構(gòu)確定，并用峰面積歸一化法對(duì)各組分進(jìn)行相對(duì)定量。澳洲薄荷各組分的相對(duì)含量見表2，對(duì)各組分進(jìn)行分類整理的結(jié)果見表3。

由圖1、2和表2、3可知，超臨界CO2萃取澳洲薄荷揮發(fā)性成分 21 種，通過(guò)NIST08質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)檢索、人工譜圖解析，最終鑒定出 19 種，占總組分的99.4%；其中萜烯類 5 種，萜烯醇 4 種，萜烯酮 5 種。

亞臨界丁烷萃取澳洲薄荷揮發(fā)性成分 11 種，鑒定出有 10 種，占總組分的98.86%；其中萜烯類 1 種，萜烯醇 3 種，萜烯酮 5 種。

澳洲薄荷主要功效成分是薄荷醇，其在超臨界CO2及亞臨界丁烷萃取所得揮發(fā)物質(zhì)中的相對(duì)含量分別為70.33%和60.83%，超臨界CO2萃取所得含量高于亞臨界丁烷萃取。

超臨界CO2萃取得到的組分中沸點(diǎn)較高、相對(duì)分子質(zhì)量較大的比較多，分析是由于萃取過(guò)程在密閉系統(tǒng)中完成，操作溫度較低，因此易氧化成分和熱不穩(wěn)定性組分不會(huì)受到破壞。而亞臨界流體萃取所用溶劑為丁烷，存在溶劑殘留的問(wèn)題，在后續(xù)揮發(fā)溶劑的操作中，澳洲薄荷中一些易揮發(fā)組分隨之流失，造成組分減少，故萃取效率比超臨界萃取效率低。

3 結(jié)論

在本研究所定萃取工藝條件下，超臨界CO2、亞臨界丁烷萃取澳洲薄荷的得率分別為2.5%，1.4%；萃取物通過(guò)GC—MS分析，超臨界CO2萃取 21 種揮發(fā)性組分，比亞臨界丁烷多 10 種，主要是萜烯類、酯類等。超臨界萃取的薄荷醇相對(duì)含量為70.33%，亞臨界萃取的相對(duì)含量為60.83%。結(jié)果表明超臨界CO2萃取技術(shù)比亞臨界丁烷流體萃取技術(shù)更適用于澳洲薄荷揮發(fā)性成分的萃取。

圖1 超臨界CO2萃取澳洲薄荷揮發(fā)性成分總離子流圖

Figure 1 TIC (total ion current) of volatile components in Australia mint extracted with supercritical CO2

圖2 亞臨界萃取澳洲薄荷揮發(fā)性成分總離子流圖

Figure 2 TIC (total ion current) of volatile components in Australia mint extracted with subcritical

表2 超臨界CO2、亞臨界萃取澳洲薄荷揮發(fā)性成分組成?

Table 2 Volatile components of Australia mint extracted with supercritical CO2and subcritical

保留時(shí)間/min組分相對(duì)含量/%超臨界亞臨界7.290α-蒎烯0.16-8.861β-蒎烯0.21-9.290月桂烯0.18-9.5913-辛醇0.571.0710.898(-)-檸檬烯1.011.3716.127異胡薄荷醇0.32-16.476薄荷酮12.889.8416.872異薄荷酮3.732.9017.114異薄荷醇1.331.1217.348異胡薄荷酮0.31-17.513薄荷醇70.3360.8318.263松油醇0.29-19.161己酸乙烯酯0.30-19.353香芹醇-1.3520.125乙酸薄荷酯0.31-20.176胡薄荷酮1.390.9920.463香芹酮-15.4920.894胡椒酮3.953.9022.541乙酸薄荷酯0.82-28.133未鑒定-1.1428.2011-石竹烯0.64-33.0222,6-二叔丁基對(duì)甲酚0.30-36.516氧化石竹烯0.37-38.591未鑒定0.32-47.342未鑒定0.28-

? “-”表示沒(méi)有此物質(zhì)。

表3 超臨界CO2、亞臨界萃取澳洲薄荷揮發(fā)性成分分類

Table 3 Classifications of volatile components in Australia mint extracted with supercritical CO2and subcritical

分類超臨界數(shù)量相對(duì)含量/%亞臨界數(shù)量相對(duì)含量/%萜烯類52.2011.37萜烯醇472.27363.30萜烯酮522.26533.12脂肪醇10.5711.07酯類 21.4300.00酚類 10.3000.00其他 30.9711.14總含量21100.0011100.00

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Comparison of volatile components in Australia mint obtained by supercritical and subcritical extraction

ZHANGSi1,2XIEHong-qi1,2,3,4LIUXue-hui1,2WANGJing1,2LIUDong-bo1,2,3,4

(1.StateKeyLaboratoryofSub-healthInterventionTechnology,Changsha,Hunan410128,China;2.CollegeofHorticultureandLandscape,HunanAgriculturalUniversity,Changsha,Hunan410128,China;3.HunanProvincialKeyLaboratoryofCropGermplasmInnovationandUtilization,Changsha,Hunan410128,China;4.HunanCo-InnovationCenterforUtilizationofBotanicalFunctionalIngredients,Changsha,Hunan410128,China)

In this study, the volatile components in Australia mint were extracted, using supercritical CO2and subcritical butane, and then the extractives were analyzed by GC—MS. The results showed that the extraction rate of supercritical CO2was 2.5%, and that of the subcritical butane was 1.4%. Through the analysis of GC—MS, 21 components were identified in the supercritical CO2extraction, and the relative content of menthol was 70.33%. However, 11 components were identified in the subcritical butane extraction, and the relative content of menthol was 60.83%. Our results showed that the supercritical CO2extraction of volatile components in Australian mint was better than the subcritical butane one.

Australia mint; supercritical CO2extraction; subcritical butane extraction; GC—MS

國(guó)家國(guó)際科技合作專項(xiàng)項(xiàng)目(編號(hào)：2013DFA31790)

張思，女，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生。

劉東波(1970-)，男，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，博士。

E-mail：chinasaga@163.com.

2016—06—07

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.10.032