不同蒸餾時間香薷揮發(fā)油主要成分含量及抑菌活性研究

陳海鷹1 左小明1 朱珊梅1 左晶2

1.江蘇省常州市第三人民醫(yī)院藥事科,江蘇 常州 213000；2.江蘇省常州市第三人民醫(yī)院急診科,江蘇 常州 213000

香薷為唇形科植物石香薷MoslachinensisMaxim.或江香薷M.chinensis‘Jiangxiangru’的干燥地上部分，具有發(fā)汗解表，化濕和中的功效[1]。揮發(fā)油是香薷的主要藥效部位，具有廣譜的抗菌作用[2-3]，可作為抗菌防疫產(chǎn)品的原料。李艷秋等[4]將香薷揮發(fā)油制成了納米乳噴霧劑，具有良好的抗菌作用。

水蒸氣蒸餾法是提取揮發(fā)油最常用的方法，蒸餾時間是影響揮發(fā)油成分、含量和藥理作用的重要因素，鄒月等[5]發(fā)現(xiàn)不同蒸餾時間艷山姜、芳樟葉中揮發(fā)油的得率、化學成分及含量具有差異性，何金明等[6]發(fā)現(xiàn)不同蒸餾時段的迷迭香精油的抗氧化能力具有較大的影響。香薷揮發(fā)油的提取率與蒸餾時間的動力學關(guān)系已有學者研究[7]，然而不同蒸餾時間香薷揮發(fā)油化學成分和藥理作用有無差異尚無文獻報道。因此，本研究對不同蒸餾時間香薷揮發(fā)油主要成分麝香草酚和香荊芥酚的含量和不同蒸餾時間制得的香薷揮發(fā)油的抑菌活性進行了研究，以期為以抑菌活性為導向的香薷揮發(fā)油提取工藝的研究提供參考。

1 材料與儀器

1.1 材料與試劑 香薷飲片(產(chǎn)地：湖南邵陽；批號：200817)，購自安徽亳州市永剛飲片廠有限公司，經(jīng)常州市第三人民醫(yī)院范正達主任中藥師鑒定為唇形科香薷(江香薷M.chinensis‘Jiangxiangru’)的干燥地上部分。無水硫酸鈉、無水乙醇分析純，購自國藥化學試劑有限公司。MH瓊脂培養(yǎng)基(批號：201109)、MH肉湯培養(yǎng)基(批號：181116)，購自北京三藥科技開發(fā)公司。麝香草酚(含量為99.9%，批號100508-201603)、香荊芥酚(質(zhì)量分數(shù)99.6%，批號111691-201704)購自中國食品藥品檢定研究院。大腸埃希菌(Escherichiacoli)[ATCC25922]、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)[ATCC29213]、銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)[ATCC27853]，由常州市第三人民醫(yī)院檢驗科細菌室提供。

1.2 儀器 揮發(fā)油測定器(上海建強玻璃儀器有限公司)、ZNHW控溫電熱套(上海錦賦實驗儀器設備有限公司)、SW-CJ-1A水平層流凈化工作臺(吳江市凈化設備總廠)、GSP-9080MBE隔水式恒溫培養(yǎng)箱(上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠)、RE-52CS旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海雅榮生化設備儀器有限公司)、電子比濁儀DensiCHEK Plus(生物梅里埃美國股份有限公司)、XP105電子分析天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)、Agilent7890B氣相色譜儀(美國安捷倫科技公司)。

2 方法與結(jié)果

2.1 不同蒸餾時間香薷揮發(fā)油的提取 精密稱取香薷飲片5份，每份 100 g，精密稱定，按照《中國藥典》2020年版四部“揮發(fā)油測定方法”提取揮發(fā)油，分別保持微沸 1 h、2 h、3 h、4 h、5 h 后停止蒸餾，收集油水混合物，用正己烷萃取揮發(fā)油3次，每次 5 mL，合并萃取液，加入適量無水硫酸鈉脫水，2～8 ℃ 靜置 24 h 后過濾，減壓除去正己烷，精密稱定揮發(fā)油的重量，計算香薷揮發(fā)油提取率，實驗重復3次。香薷揮發(fā)油提取率(%)= 香薷揮發(fā)油重量(g)/香薷藥材重量(g)×100%。

2.2 GC法測定香薷揮發(fā)油中麝香草酚與香荊芥酚的含量

2.2.1 色譜條件 PEG-INNOWAX彈性石英毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm，0.32 μm)；載氣為高純氮氣(純度≥99.999%)，分流進樣，分流比 10∶1，進樣口 250 ℃，進樣量 1 μL。程序升溫：初始柱溫 70 ℃，保持1 min，以 20 ℃·min-1升至 210 ℃，保持 10 min，再以 20 ℃·min-1升至250 ℃，保持3 min。FID檢測器溫度250 ℃，空氣流量 400 mL·min-1，氫氣流量40 mL·min-1，尾吹氣流量25 mL·min-1，色譜柱流量1 mL·min-1。

2.2.2 溶液的配制 精密稱取麝香草酚對照品50.35 mg，香荊芥酚12.27 mg，置于5 mL容量瓶中，加入無水乙醇使溶解，定容至刻度，搖勻，配成麝香草酚濃度為10.07 mg·mL-1、香荊芥酚濃度為2.454 mg·mL-1的混合對照品儲備液。取混合對照品儲備液，用無水乙醇稀釋，制得麝香草酚和香荊芥酚濃度分別為125.9 μg·mL-1、30.67 μg·mL-1的混合對照品溶液。精密稱取香薷揮發(fā)油9.84 mg，置于25 mL容量瓶中，加入無水乙醇使溶解，定容至刻度，搖勻，得供試品溶液。

2.2.3 專屬性 取“2.2.2”項下混合對照品溶液和供試品溶液及空白溶劑無水乙醇，分別按上述色譜條件進樣分析。結(jié)果表明，供試品色譜圖中，在與對照品色譜圖相同保留時間處有色譜峰，且與相鄰色譜峰之間分離較好，溶劑無水乙醇對其無干擾。理論塔板數(shù)按麝香草酚和香荊芥酚計均大于10000，麝香草酚和香荊芥酚分離度大于1.5。如圖1所示。

a.供試品溶液；b.對照品溶液；c.空白溶液；1.麝香草酚；2.香荊芥酚圖1 氣相色譜圖

2.2.4 線性與范圍考察 取“2.2.2”項下混合對照品儲備液用無水乙醇稀釋，制成麝香草酚濃度分別為503.5 μg·mL-1、251.5 μg·mL-1、125.7 μg·mL-1、62.87 μg·mL-1、31.44 μg·mL-1，香荊芥酚濃度分別為122.7 μg·mL-1、61.35 μg·mL-1、30.67 μg·mL-1、15.34 μg·mL-1、7.669 μg·mL-1的系列混合對照品溶液。取對照品儲備液和稀釋后的各濃度對照品溶液 1 μL，按照“2.2.1”色譜條件進樣，記錄麝香草酚和香荊芥酚的保留時間和峰面積，以濃度(X)為橫坐標，峰面積(Y)為縱坐標繪制標準曲線，進行線性回歸。結(jié)果麝香草酚的回歸方程為Y=1.559X+0.763，相關(guān)系數(shù)r=0.9999，線性范圍為31.44～1007 μg·mL-1；香荊芥酚的回歸方程為Y=1.539X+0.545，相關(guān)系數(shù)r=0.9999，線性范圍為7.669～245.4 μg·mL-1。

2.2.5 精密度考察 取“2.2.2”中混合對照品溶液，按上述的色譜條件，連續(xù)進樣6次，記錄麝香草酚和香荊芥酚的保留時間、峰面積。結(jié)果麝香草酚峰面積RSD為0.989%，香荊芥酚峰面積RSD為1.056%，說明該儀器的精密度良好。

2.2.6 重復性試驗 取同一份香薷揮發(fā)油平行制備6份供試品溶液，按上述色譜條件進樣，記錄麝香草酚和香荊芥酚的保留時間、峰面積，結(jié)合稱樣量計算供試品中麝香草酚和香荊芥酚的含量。結(jié)果6份供試品中麝香草酚含量的RSD為0.716%， 6份供試品中香荊芥酚含量的RSD為0.717%，說明該方法的重復性較好。

2.2.7 穩(wěn)定性試驗 取同一份供試品溶液，按上述色譜條件，分別于0 h、2 h、4 h、6 h、8 h、24 h 進樣，記錄麝香草酚和香荊芥酚的保留時間、峰面積。結(jié)果麝香草酚峰面積的RSD為0.903%，香荊芥酚峰面積的RSD為0.914%，說明供試品溶液在24 h內(nèi)穩(wěn)定。

2.2.8 加樣回收率試驗 精密稱取香薷揮發(fā)油(麝香草酚含量為63.69%，香荊芥酚含量為13.67%)約7 mg，置于25 mL容量瓶中，加入混合對照品溶液(麝香草酚和香荊芥酚濃度分別為4.379 mg·mL-1、0.988 mg·mL-1)1 mL，加入無水乙醇使溶解，定容至刻度，搖勻，平行制備6份，按上述色譜條件記錄麝香草酚和香荊芥酚的保留時間、峰面積，計算回收率。結(jié)果見表1，結(jié)果表明麝香草酚和香荊芥酚的加樣回收率符合實驗要求。

2.3 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 22.0對數(shù)據(jù)進行方差分析，多組間兩兩比較采用LSD檢驗，以P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2.4 不同蒸餾時間香薷揮發(fā)油中麝香草酚與香荊芥酚的含量 精密稱取不同蒸餾時間的香薷揮發(fā)油10 mg，置25 mL容量瓶中，加入無水乙醇使溶解，定容至刻度，搖勻，平行制備3份，按上述色譜條件記錄麝香草酚和香荊芥酚的保留時間、峰面積，計算不同供試品中麝香草酚和香荊芥酚的含量，結(jié)果見表2。由表2可看出，隨著蒸餾時間的延長，香薷揮發(fā)油的提取率不斷上升，各蒸餾時間香薷揮發(fā)油的提取率具有顯著性差異(P<0.05)。然而，各蒸餾時間所得香薷揮發(fā)油中麝香草酚含量無顯著性差異；蒸餾時間為2 h、3 h、4 h、5 h的香薷揮發(fā)油中香荊芥酚含量無顯著性差異，但高于蒸餾時間1 h的香薷揮發(fā)油(P<0.05)。

表2 不同蒸餾時間香薷揮發(fā)油中麝香草酚和香荊芥酚含量

蒸餾時間/h揮發(fā)油提取率/%麝香草酚含量/%香荊芥酚含量/%10.5728±0.0161.87±0.0612.53±0.1320.7505±0.02?62.67±0.8913.26±0.20?30.8890±0.01?63.15±0.6013.34±0.13?40.9595±0.01?63.24±1.0013.52±0.14?50.9634±0.01?63.38±0.9213.25±0.20?F630.81.59615.80P<0.0010.250<0.001

2.5 不同蒸餾時間香薷揮發(fā)油的抑菌活性

2.5.1 K-B紙片法測定不同蒸餾時間香薷揮發(fā)油的抑菌圈直徑 用0.5麥氏比濁標準的大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌菌懸液制備含不同菌株的MH平板，將無菌的空白藥敏紙片貼于平板表面，分別滴加5 μL不同蒸餾時間的香薷揮發(fā)油，33 ℃倒置培養(yǎng)24 h，十字交叉法測定抑菌圈直徑。每組實驗重復 3 次，取平均值，結(jié)果如圖2和表3所示。由結(jié)果看出，不同蒸餾時間所得香薷揮發(fā)油對大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌的抑菌圈直徑均無顯著性差異，相同蒸餾時間的香薷揮發(fā)油對大腸埃希菌和金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑明顯大于對銅綠假單胞菌的抑菌圈直徑(P<0.05)，相同蒸餾時間的香薷揮發(fā)油對大腸埃希菌和金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑無顯著性差異。

A.銅綠假單胞菌；B.大腸埃希菌；C.金黃色葡萄球菌圖2 不同蒸餾時間香薷揮發(fā)油的抑菌作用圖

表3 不同蒸餾時間香薷揮發(fā)油的抑菌圈直徑

蒸餾時間/h 抑菌圈直徑/cm 大腸埃希菌金黃色葡萄球菌銅綠假單胞菌FP129.98±0.37?30.73±0.55?8.30±0.1918610.000230.10±0.43?31.09±0.68?8.33±0.20898.90.000330.12±0.23?30.90±0.57?8.31±0.1536590.000

表3(續(xù))

2.5.2 肉湯稀釋法測定不同蒸餾時間香薷揮發(fā)油的最小抑菌濃度(MIC) 分別取不同蒸餾時間的香薷揮發(fā)油適量，加入無水乙醇溶解，制成 128 mg·mL-1的儲備液，過濾除菌。用MH液體培養(yǎng)基將其稀釋為640 μg·mL-1、320 μg·mL-1、160 μg·mL-1、80 μg·mL-1、40 μg·mL-1、20 μg·mL-1、10 μg·mL-1系列濃度。將0.5麥氏比濁標準的大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌菌懸液稀釋100倍，取100 μL菌液分別加入各濃度香薷揮發(fā)油溶液中。33 ℃倒置培養(yǎng)24 h，觀察并記錄各蒸餾時間各濃度揮發(fā)油的生長情況，與陰性對照組和陽性對照組進行比較，記錄揮發(fā)油的MIC，實驗重復3次。實驗結(jié)果表明，各蒸餾時間香薷揮發(fā)油對大腸埃希菌和金黃色葡萄球菌的MIC均在160～320 μg·mL-1，對銅綠假單胞菌的MIC均在320～640 μg·mL-1。

3 討論

3.1 檢測成分的選擇 麝香草酚和香荊芥酚是香薷揮發(fā)油的主要成分[8]，具有較強的抑菌作用[9-10]，姚奕等[11]建議將兩者作為香薷的質(zhì)量標志物?！吨袊幍洹?020年版一部對香薷藥材中揮發(fā)油的總量進行了控制，但未對香薷揮發(fā)油中麝香草酚和香荊芥酚的含量進行測定，故課題組建立了香薷揮發(fā)油中麝香草酚、香荊芥酚的快速測定方法，以期為進一步控制香薷揮發(fā)油的質(zhì)量提供參考。

3.2 色譜條件的選擇 課題組參考相關(guān)文獻[12-14]采用弱極性的Hp-5毛細管色譜柱測定了香薷揮發(fā)油中麝香草酚和香荊芥酚的含量，但在改變柱溫、流速、流量后麝香草酚和香荊芥酚的分離度仍達不到要求，考慮到麝香草酚和香荊芥酚含有酚羥基結(jié)構(gòu)，采用極性的PEG-INNOWAX毛細管色譜柱后麝香草酚、香荊芥酚及周圍峰分離完全。此外，參考《中國藥典》2020年版一部香薷藥材中麝香草酚和香荊芥酚的含量測定方法，將柱溫設為190 ℃時，麝香草酚和香荊芥酚色譜峰較寬、柱效低、峰形差、基于此筆者采用程序升溫的方法對色譜條件進行了優(yōu)化。初始柱溫設為70 ℃，保持1 min，以降低溶劑效應；升溫速度設為 20 ℃·min-1，升至210 ℃后保持10 min，使得麝香草酚和香荊芥酚在恒溫平臺期出峰，減少其峰面積的相對標準偏差。

3.3 麝香草酚和香荊芥酚含量對香薷揮發(fā)油抑菌活性的影響 李知敏等[2]曾測定江香薷揮發(fā)油和江香薷揮發(fā)油中麝香草酚、香荊芥酚、麝香草酚乙酸酯、對具傘花素等8個主要成分的單體對金黃色葡萄球菌的MIC，研究發(fā)現(xiàn)，只有麝香草酚、香荊芥酚和麝香草酚乙酸酯的MIC小于江香薷揮發(fā)油的MIC。本次實驗結(jié)果表明，各蒸餾時間所得香薷揮發(fā)油中麝香草酚的含量均達60%以上，香荊芥酚的含量達12%以上，蒸餾時間為2 h、3 h、4 h、5 h的香薷揮發(fā)油中麝香草酚和香荊芥酚含量無顯著性差異，香荊芥酚的含量略高于蒸餾時間1 h，各蒸餾時間香薷揮發(fā)油的抑菌活性無顯著性差異。據(jù)此，課題組推測麝香草酚和香荊芥酚的含量對香薷揮發(fā)油的抑菌活性具有重要影響，具體影響作用有待進一步研究驗證。

綜上所述，麝香草酚和香荊芥酚可作為香薷揮發(fā)油質(zhì)量控制的指標性成分，二者的含量可能對香薷揮發(fā)油的抑菌活性具有重要影響。蒸餾時間對香薷揮發(fā)油的提取率有顯著影響，但對麝香草酚和香荊芥酚的含量和抑菌活性的影響較小。本次研究可為以抑菌活性為導向的香薷揮發(fā)油提取工藝的研究提供參考。