中草藥川楝子揮發(fā)油與微量元素的成分分析

郭 鵬，李琳琳，劉 翔

(1.大連民族大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，遼寧 大連116605；2.齊魯工業(yè)大學(xué) 體育與文化學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353)

中草藥川楝子揮發(fā)油與微量元素的成分分析

郭 鵬1，李琳琳1，劉 翔2

(1.大連民族大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，遼寧 大連116605；2.齊魯工業(yè)大學(xué) 體育與文化學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353)

采用索氏提取法對中草藥川楝子進(jìn)行粗提，通過乙醚蒸發(fā)儀進(jìn)行無水浸提，提取出的高純度揮發(fā)油經(jīng)氣質(zhì)聯(lián)用儀分析，檢測出川楝子揮發(fā)油中的5種主要成分：2,3-Dimethylpentance；3,3,4-trimethylhexa；3-methyl-6-methylene；2,4,4-trimethylhexa；1,3-dimethylcycl。通過原子吸收光譜儀對川楝子中微量元素的成分與數(shù)量進(jìn)行測定，檢測出川楝子中6種微量元素的含量排序為K>Mg>Na>Fe>Ca>Zn。研究結(jié)果為川楝子藥物的開發(fā)與應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。

中草藥；川楝子；揮發(fā)油；微量元素；化學(xué)成分分析

川楝子(Meliatoosendan)，又名金鈴子、苦楝子，楝科落葉喬木，果實為著名中藥材，是許多中藥的配伍成分[1-3]。冬季采收的成熟果實，為傳統(tǒng)理氣、驅(qū)蟲藥，因主產(chǎn)于四川、貴州、湖南、湖北等地，且入藥以四川產(chǎn)為道地藥材，所以稱為川楝子?！侗静菥V目》中記載該藥性味苦寒，有小毒，并有酸味，入肝、胃、小腸經(jīng)。2010 年版《中國藥典》記載其主治功能為疏肝泄熱、行氣止痛、殺蟲，用于肝郁化火，胸脅、脘腹脹痛、疝氣疼痛、蟲積腹痛; 收錄有川楝子和炒川楝子2個炮制品[4-5]。

川楝子的主要成分是三萜類、揮發(fā)油、黃酮類、脂肪酸、酚酸類和多糖等化合物。其中，揮發(fā)油是一類具有生物活性的物質(zhì)，研究表明，川楝子生品和炮制品中揮發(fā)油的種類繁多、含量豐富[6-9]。但以往的研究多集中于三萜類化合物，主要涉及化合物的提取、鑒定及藥理作用的研究，但對包含揮發(fā)油在內(nèi)的其他川楝子活性成分的研究較少。目前，揮發(fā)油的提取方法主要有超臨界CO2萃取法、有機(jī)溶劑萃取法、超聲提取法和水蒸氣蒸餾法[10-12]，各方法所得提取物的成分差異較大。本文綜合考慮各提取方法的優(yōu)缺點，選用有機(jī)溶劑無水萃取法來提取川楝子中的揮發(fā)油，該方法有利于川楝子揮發(fā)油的高效提取和開發(fā)。川楝子中含有多種微量元素，雖然微量元素在人體內(nèi)的含量不多，但對人的生存和健康有著至關(guān)重要的作用，攝入過量、不足、不平衡或缺乏都會引起不同程度的生理異?；虬l(fā)生疾病[13-15]。本文通過原子吸收光譜儀對川楝子中微量元素的成分與數(shù)量進(jìn)行測定。

1 材料與方法

1.1 材料

中草藥川楝子(產(chǎn)地四川成都)；石油醚；濃硝酸(65%)、高氯酸均為分析純；超凈水；K、Na、Mg、Fe、Zn、Cu、標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)。

1.2 樣品處理

將中草藥川楝子用去離子水進(jìn)行表面清洗2-3次，除去表面浮塵和雜質(zhì)，晾干后置于105 ℃烘箱內(nèi)烘干10 min。將川楝子樣品放入粉碎機(jī)(CJ60)里粉碎3 min。將粉碎好的樣品過40目篩后放入培養(yǎng)皿中，加蓋后置于70 ℃培養(yǎng)箱進(jìn)行干燥，烘干至恒重。

1.3 川楝子揮發(fā)油的測定

揮發(fā)油索氏提取：準(zhǔn)確稱取干燥后恒重的川楝子10 g，放入圓底燒瓶，加入100 ml石油醚(生工，10%)；安裝索氏提取器，進(jìn)行加熱，按5 ℃·min-1的速度逐漸升高溫度，直至沸騰，保持溫度加熱2 h。加熱停止后稍冷卻，進(jìn)行過濾，收集澄清溶液，獲得粗提液。

粗提液處理：將澄清粗提液無水浸泡倒入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮RE-5210A)，在30 ℃條件下開始蒸發(fā)，獲得淺黃色揮發(fā)油溶液。將蒸發(fā)后獲得的溶液倒入燒杯中，置于冰箱中，4 ℃保存待用。將已去除石油醚的揮發(fā)油用石油醚稀釋成100 μg·g-1的溶液備用。

揮發(fā)油測定：采用氣質(zhì)聯(lián)用儀(美國Agilent 7890A-5975C)進(jìn)行測定，具體條件：石英毛細(xì)管色譜柱 (DB-5，30×0.25×0.25 ml)；升溫條件：初始溫度50 ℃,以6 ℃·min-1的速率升溫至230 ℃并保持10 min，載氣H；分流比1:50；柱前壓52.5 kPa；進(jìn)樣口溫度240 ℃；離子源溫度230 ℃；電離電壓70 eV；掃描質(zhì)量范圍50～400 AMU，掃描方式EI源，掃描間隔0.5 s。

1.4 微量元素的測定

處理：分別稱取6份樣品倒入6個錐形瓶(5 L)中，分別編號為樣品1(1.022 5 g)、2(1.045 3 g)、3(1.008 1 g)、4(1.001 2 g)、5(1.047 1 g)、6(1.001 8 g)，分別加入濃硝酸(60%)15 ml，使酸液浸沒樣品，加蓋表面皿，過夜。將樣品1-6分為三組，每組兩個，分別加入5 ml的混合酸[V(硝酸):V(高氯酸)=3]、[V(硝酸):V(高氯酸)=4]和[V(硝酸):V(高氯酸)=5]，小心搖動，置于電熱板上緩慢加熱至溶液冒白煙，待蒸發(fā)至近干時停止。待樣品晾涼后用去離子水沖洗錐形瓶，將各處理樣品中的溶液分別移至100 ml的容量瓶中，編號為樣品7、8、9、10、11、12。最后用1%的硝酸分別在100 ml容量瓶中定容，同時制定空白溶液。將定容的溶液經(jīng)過定性濾紙過濾，取澄清溶液備用，配備各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，見表1。

表1 6種元素配置的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液

微量元素測定：采用原子吸收光譜法進(jìn)行測定。原子吸收光譜(特魯斯ICH)的操作條件見表2。

表2 原子吸收光譜儀的工作條件

標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限:按表2儀器工作條件，將系列標(biāo)準(zhǔn)溶液加入火焰原子測定，分別繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。各元素的線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表3。

表3 各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程

2 結(jié)果與分析

2.1 川楝子揮發(fā)油中的化學(xué)成分

經(jīng)毛細(xì)管氣相色譜測定，從川楝子揮發(fā)油中分離出5種組分，如圖1。

圖1 川楝子揮發(fā)油總離子流圖

對總離子流圖中各峰的質(zhì)譜掃描后得到質(zhì)譜圖,經(jīng)計算機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索,人工譜圖解析,按各色譜峰的質(zhì)譜裂片圖與文獻(xiàn)[16]比對,同時對基峰、質(zhì)荷比和相對豐度等方面進(jìn)行直觀比較,分別對各個色譜峰加以確認(rèn),綜合各項分析鑒定,最終確定川楝子揮發(fā)油中的5種化學(xué)成分,結(jié)果見表4。

表4 川楝子揮發(fā)油中的化學(xué)成分解析

川楝子揮發(fā)油的化學(xué)組分主要出現(xiàn)在前3 min，主要成分為2-3-二甲基戊烷、3,3,4-三甲基己烷、3-甲基-6-亞甲基辛烷、2,4,4-三甲基己烷和1,3-二甲基環(huán)戊烷，這5種成分對人體均有益。

2.2 川楝子中微量元素的含量

經(jīng)離子色譜儀分析，從供試川楝子樣品中共測定出6種微量元素，其含量見表5。

表5 川楝子各樣品的微量元素含量 單位：μg·g-1

鉀元素在川楝子中的含量最高，達(dá)391.09μg·g-1，其次為Mg、Na。另外，川楝子中Fe、Zn、Ca的含量也較豐富。眾所周知，K與人體糖內(nèi)及蛋白質(zhì)的代謝相關(guān)，調(diào)節(jié)酸堿平衡，有助于神經(jīng)健康；Mg、Na參與人體滲透平衡調(diào)節(jié)；Fe、Zn、Ca作為人體必須元素，也與人體健康息息相關(guān)。微量元素、維生素及其他有機(jī)成分共同構(gòu)成了川楝子的生物活性，具有調(diào)節(jié)代謝神經(jīng)系統(tǒng)及呼吸系統(tǒng)的作用。

V(HNO3):(HCOl4)比例不同，對川楝子微量元素測定存在影響。通過每個元素設(shè)定的2個重復(fù)差值進(jìn)行對比，結(jié)果見表6。

表6 不同V(HNO3):V(HCLO4)所測元素含量的差值 單位：μg·g-1

圖2 V(HNO3):(HCLO4)比例對川楝子微量元素測定的影響

利用V(HNO3):V(HCLO4)值的不同來處理揮發(fā)油溶液，結(jié)果如圖2。發(fā)現(xiàn)比值為4時消化效果最好,表明4:1的體積比是消化處理的最佳優(yōu)化方案。

3 結(jié) 論

本文采用索式提取法對來自四川的川楝子揮發(fā)油進(jìn)行了提取，并通過氣質(zhì)聯(lián)用儀對揮發(fā)油的成分進(jìn)行分析，共分離得到了5個組分，即2,3-二甲基戊烷、3,3,4-三甲基己烷、3-甲基-6-亞甲基辛烷、2,4,4-三甲基己烷及1,3-二甲基環(huán)戊烷。消化處理時混酸(HNO3:HCLO4)的體積比為4:1時效果最佳，能排除酸的干擾。這些組分都屬于類黃酮類物質(zhì)，對人體健康有益，另外川楝子中提取揮發(fā)油含量比文冠果、薰衣草等含量還要高[16-17]，表明從川楝子中提取揮發(fā)油具有經(jīng)濟(jì)研究價值。

本研究發(fā)現(xiàn)川楝子中K含量最高，達(dá)391.09 μg·g-1。此外，Mg、Na、Fe、Ca、Zn含量比覆盆子含量還高。K+、Na+是細(xì)胞內(nèi)外液中的主要成分,參與細(xì)胞內(nèi)糖及蛋白質(zhì)的代謝,調(diào)節(jié)體液酸堿平衡，這與川楝子具有利尿、抗炎作用相符。Ca2+對骨骼生長發(fā)育起重要作用,能解除失眠、調(diào)節(jié)心律、維持酸堿平衡；Mg2+能激活人體內(nèi)幾百種酶,增強(qiáng)骨骼強(qiáng)度,參與體內(nèi)糖代謝；Fe2+在人體中具有造血功能,參與血蛋白、細(xì)胞色素及各種酶的合成，促進(jìn)生長；Zn2+可提高免疫力,對維護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能有重要作用。另外，在川楝子微量元素的研究中未發(fā)現(xiàn)有害微量元素或微量元素超標(biāo)現(xiàn)象，所以川楝子不僅可作為醫(yī)藥類藥物，還可以做保健品。

[1] 范莉,李林,何慧鳳. 獨活揮發(fā)油抗炎、鎮(zhèn)痛藥理作用的研究[J]. 安徽醫(yī)藥,2009(2):133-134.

[2] 何忠梅,孟祥穎,鮑永利,等. 麻葉千里光揮發(fā)油抗病毒活性及成分分析[J]. 分析化學(xué),2007(10):1513-1516.

[3] 張世璉,陳玉,楊光忠,等. 川楝子殺蟲成分及其活性探索(Ⅱ)[J]. 華中師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1997(1):77-80.

[4] 熊春生,王宏霞,李予川. 川楝素與肉毒毒素在神經(jīng)肌肉接頭相互作用的超微結(jié)構(gòu)觀察[J]. 電子顯微學(xué)報,1984(3):86.

[5] 徐麗萍,張亞非,吳正勇. 大蒜揮發(fā)油的分離提取工藝研究進(jìn)展[J]. 中國科技信息,2011(14):81-82.

[6] 劉洪玲. GC-MS法分析降香揮發(fā)油化學(xué)成分[J]. 中成藥,2009(6):915-917.

[7] 李豐,朱訓(xùn),陳敏,等. 川楝子化學(xué)成分研究[J]. 中藥材,2010(6):910-912.

[8] 宋先亮,張嘉. 川楝子黃酮類化合物成分分析[J]. 林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè),2011(1):101-104.

[9] 陳敏,胡芳,李豐,等. 川楝子化學(xué)成分研究(Ⅲ)[J]. 中藥材,2011(12):1879-1881.

[10] 謝帆,張勉,張朝鳳,等. 川楝子的化學(xué)成分研究[J]. 中國藥學(xué)雜志,2008(14):1066-1069.

[11] 昌軍,宣利江,徐亞明. 川楝子中兩個新的苯丙三醇甙[J]. 植物學(xué)報,1999,41(11):1245-1247.

[12] 李志敏,左新,王兆煒,等. 川楝素驅(qū)豬蛔蟲體外殺蟲試驗研究[J]. 中國獸藥雜志,2008(3):28-31.

[13] XU H，ZHANG J L．Semisynthesis and insecticidal activity of 28-acyloxy derivatives of toosendanin against Mythimna separata Walker in vivo[J]．Bioorg Med Chem Lett，2011，21(7) : 1974-1977.

[14] 劉志麗,劉雪梅,王艷霞. 川楝子合大蒜治蟯蟲病89例[J]. 中醫(yī)外治雜志,2000(2):55.

[15] 李小平,呂小軍. 川楝果實提取物對棉鈴蟲殺蟲活性初探[J]. 淮北煤師院學(xué)報(自然科學(xué)版),2003(4):35-38.

[16] 熊春生. 川楝素對大白鼠膈肌神經(jīng)肌肉接頭超微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 藥學(xué)學(xué)報,1982(6):407-412.

[17] 田文皓,王忠興,魏乃森. 川楝素對呼吸中樞的抑制作用[J]. 生理學(xué)報,1980,32(4):338-342.

(責(zé)任編輯 趙環(huán)宇)

Extraction of the Volatile Oil and Trace Elements Composition Analysis of Chinese Herbal Fructus toosendan

GUO Peng1,LI Lin-lin1,LIU Xiang2

(1.School of Environment and Resources, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605, China;2.College of Physical Education and Culture, Qilu University of Technology, Jinan Shandong 250353, China)

Chinese herbal medicinefructustoosendanis extracted by Soxhlet extraction method. After anhydrous extraction by ether evaporation instrument, the pure essential oil is finally obtained. Using gas chromatography-mass spectrometry analysis, five main components of volatile oil infructustoosendanare identified: 2, 3-Dimethylpentance, 3, 3, 4-trimethylhexa, 3-methyl-6-methylene, 2, 4, 4-trimethylhexa and 1, 3-dimethylcycl. In addition, the composition and quantity of trace elements in the samples were determined by atomic absorption spectrometry. Six kinds of trace elements were detected, the content of which was K>Mg>Na>Fe>Ca>Zn. The results of this study provide scientific basis for the development and application offructustoosendan.

Chinese herbal;fructustoosendan; volatile oil; trace elements; chemical composition analysis

2016-12-16；最后

2017-04-21

國家自然科學(xué)基金資助項目(31170168，31301814)；國家科技部火炬計劃資助項目(2012GH531899)。

郭鵬(1980-) ，男，山東青島人，副教授，博士，主要從事植物抗逆學(xué)研究。

劉翔(1980-)，女，山東青島人，講師，碩士，主要從事體育與中醫(yī)研究，E-mail:liuxiang-2005@163.com。

2096-1383(2017)03-0212-04

Q948.15

A