氣液相連續萃取法提取陳皮揮發油中主要成分的GC-MS研究

【核心介紹】采用氣液相連續萃取法和水蒸氣蒸餾法對陳皮中的揮發油進行提取，利用氣相色譜法（GC）和氣相色譜-質譜聯用法（GC-MS）分離并鑒定了其化學成分，并用峰面積歸一化法測定了各成分的百分含量。結果表明：氣液相連續萃取法較水蒸氣蒸餾法多29種成分，使用氣液相連續萃取法比使用水蒸氣蒸餾法獲得的揮發油質量要高2.8倍。氣液相連續萃取法提取主要成分中1,8-萜二烯的含量為比水蒸氣蒸餾法提取的含量多3.9倍。 　

氣液相連續萃取法提取陳皮揮發油中主要成分的GC-MS研究

趙健¹，常健¹，李紅¹,苑蕾²

（1.遼寧省分析科學研究院 遼寧省標準化體系建設工程技術研究中心，遼寧沈陽 110015；2.營口理工學院，遼寧營口 115000）

摘  要：采用氣液相連續萃取法和水蒸氣蒸餾法對陳皮中的揮發油進行提取，利用氣相色譜法（GC）和氣相色譜-質譜聯用法（GC-MS）分離并鑒定了其化學成分，并用峰面積歸一化法測定了各成分的百分含量。結果表明：氣液相連續萃取法較水蒸氣蒸餾法多29種成分，使用氣液相連續萃取法比使用水蒸氣蒸餾法獲得的揮發油質量要高2.8倍。氣液相連續萃取法提取主要成分中1,8-萜二烯的含量為比水蒸氣蒸餾法提取的含量多3.9倍。

關鍵詞：陳皮；揮發油；氣相色譜；氣相色譜-質譜；氣液相連續萃取法

中圖分類號 0657.63

Determination of Volatile Oils in Pericarpium Citri Reticulatae by Gas Liquid Phase Continual Extraction Method with GC-MS

Zhao Jian¹, Chang Jian¹, Li Hong¹,Yuan Lei²

（1. Liaoning Province Academy of Anaytic Sciences, The standard Engineer Research Center of Liaoning Province, Liaoning Shenyang 110015  2. Yingkou Institute of Technology, Liaoning Yingkou 115000)

 

Abstract：The volatile oils was extracted by gas liquid phase continual extraction method andsteam distillation method from pericarpium citri reticulatae and analyzed by gas chromatography (GC) and gas chromatography mass spectrometry(GC-MS). Finally the area normalization was used to measure the relative percentages of each of the components.The results showed that , comparing with steam distillation method, the componentsthat are more than 29 componentswere extracted by gas liquid phase continual extraction method. The quality of volatile oil obtained byusing gas liquid continual extraction method is 2.8 times higher than that obtained byusingsteam distillationmethod.  The content of gas liquid phase p-Mentha-1,8-diene extracted by using gas liquid phase continual extraction method is 3.9 times more than that extracted by using steam distillationmethod.

Key words：pericarpium citri reticulatae； volatile oils；gas chromatography (GC)； gas chromatography mass spectrometry(GC-MS)；gas liquid phase continual extraction method

 

陳皮為蕓香科植物橘(Citrus reticulata Blanco) 及其栽培變種的干燥成熟果皮^[1]。陳皮是一味常用中藥，具有通氣健脾、燥濕化痰、解膩留香、降逆止嘔的功效。陳皮的苦味物質是以檸檬苷和苦味素為代表的“類檸檬苦素”，這種類檸檬苦素味平和，易溶解于水，有助于食物的消化。陳皮含有揮發油、橙皮甙、維生素B、C等成分，它所含的揮發油對胃腸道有溫和刺激作用，可促進消化液的分泌，排除腸管內積氣，增加食欲。

傳統的陳皮揮發油提取主要有水蒸氣蒸餾法^[2,3]和壓榨法^[4]，除此之外超臨界CO₂萃取技術^[5,6]，低溫連續相變萃取技術^[7]等。本實驗采用具有獨立自主知識產權的氣液相連續萃取塔對陳皮揮發油進行提取，本方法突破了傳統萃取方法操作的間斷性，實現了完全的連續萃取^[8]。通過大量的實驗數據與2015年版藥典中水蒸氣蒸餾法作為比較，探討本方法提取揮發油的特點。

對揮發油的化學成分測定一般是利用氣相色譜法（GC）或氣相色譜-質譜聯用法（GC-MS）檢測^[2]，基于氣相色譜保留指數或質譜等對部分組份進行定性和定量測定。

1．材料與方法

1.1  試劑

乙醚、正己烷、丙酮(天津康科德科技有限公司)均為色譜純，無水硫酸鈉（國藥集團化學試劑有限公司）為分析純，二次水作為實驗用水。

1.2  實驗儀器和裝置

氣液相連續萃取塔（遼寧省分析科學研究院自主研發，專利號：200420070324）；揮發油提取器，沈陽化學玻璃儀器廠；旋轉蒸發儀，上海宙輝生化儀器有限公司；Agilent7890A氣相色譜儀，美國安捷倫公司；Agilent6890N-5975氣相色譜-質譜儀，美國安捷倫公司；電子天平AE240，METTLER TOLEDO公司；恒溫加熱套，北京市永光明醫療器械廠。

注：除受溫度影響的實驗外，所有實驗均在20℃室溫條件下進行。

1.3  樣品來源

樣品均采購自沈陽市維康大藥房廣陳皮（二年）批號140506

1.4  實驗方法

1.4.1 揮發油的提取

將陳皮粉碎，稱取20g分別按下述方法1、方法2提取揮發油。冷卻后，分離出乙醚，經無水硫酸鈉脫水后置于40℃水浴中，加熱到重量不再減少為止，稱取揮發油質量。分別加入3.0 mL乙醚，振搖，取1.0 μL進氣相色譜儀或氣相色譜-質譜儀分析。

方法1：水蒸氣蒸餾法提取陳皮揮發油的含量測定按照《中華人民共和國藥典》2015年版四部通則2204揮發油測定法甲法項下規定的方法進行^[9]。

方法2：氣液相連續萃取陳皮揮發油方法：取供試品適量（約相當于揮發油0.5~1.0 mL），稱定重量（準確至±0.0001 g），置于燒瓶中，加入200 mL水（或適量）與玻璃珠數粒，振蕩混合后，連接氣液相連續萃塔水和物料汽化器端，另取一圓底燒瓶，加入100 mL乙醚（沸點34.6℃），連接氣液相連續萃塔有機相汽化器端，打開油水分離器相連的支管注入適量水，至回流狀態后密封，打開回流冷凝裝置。有機相汽化器溫控裝置設定加熱溫度45℃，開啟加熱裝置；開啟水和物料汽化器溫控裝置緩慢加熱至微沸，氣液相連續萃取5小時。

1.4.2揮發油測定的色譜-質譜條件

氣相色譜條件：檢測器：FID；石英毛細管色譜柱：采用(5%苯基)甲基聚硅氧烷，HP-5MS30 m×0.25 mm×0.25 μm，柱溫：60℃保持2 min，程序升溫速度：5℃·min ^{- 1}到250℃；氣化室溫度：280℃保持30 min；載氣：氮氣；進樣量：1.0 μL。

氣相色譜-質譜條件：氣相色譜條件同上；質譜條件：電子轟擊源(EI)；電子能量：70 eV；電子倍增器電壓1280V；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；掃描方式：全掃描；質量掃描范圍：m/z 35～550。

2  結果與討論

2.1  氣液相連續萃取方法與水蒸氣蒸餾法提取陳皮揮發油質量比較的研究

兩種方法各作5個重復提取，稱取得到的陳皮揮發油質量見表1。

表1 氣液相連續萃取方法與水蒸氣蒸餾法提取陳皮揮發油質量比較

從表中數據可以看出：使用氣液相連續萃取法提取的陳皮揮發油平均質量為0.1217 g，使用水蒸氣蒸餾法提取的揮發油平均質量為0.0428 g。使用本方法比使用水蒸氣蒸餾法獲得的揮發油質量要高2.8倍。

 

2.2 陳皮揮發油的分離與分析

2.2.1  陳皮揮發油氣相色譜分離測定

兩種不同提取方法獲得揮發油乙醚溶液在氣相色譜儀上分析得到譜圖見圖1。

圖1不同提取方法得到的陳皮揮發油的GC圖

從圖1可直觀地看出兩種提取方法所得揮發油的差異，仔細的分析后發現，氣液相連續萃取法提取的陳皮揮發油共分出51種成分，水蒸氣蒸餾法提取的陳皮揮發油共分出22種成分，本法較水蒸氣蒸餾法多29種成分，相對應的含量也明顯增加。

 

2.2.2  陳皮揮發油氣相色譜-質譜成分測定

利用氣相色譜—質譜儀分析得到的譜圖見圖2和圖3?；跉庀嗌V保留指數和組分質譜譜圖所得到的一些主要組份見表2 。

圖2 水蒸氣蒸餾法提取陳皮揮發油GC-MS圖

圖3 氣液相連續萃取法提取的陳皮揮發油GC-MS圖

 

表2 陳皮揮發油氣相色譜-質譜分析結果

保留時間（min）	氣液相連續萃取法	水蒸氣蒸餾法
12.819	辛醛	辛醛
13.483	甲基丙基苯	甲基丙基苯
13.726	1,8-萜二烯	1,8-萜二烯
15.711	1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）苯	1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）苯
16.21	壬醛	壬醛
16.721	1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）-反式-2-環己烯-1-醇	1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）-反式-2-環己烯-1-醇
17.085	順式-萜二烯氧化物	順式-萜二烯氧化物
17.259	反式-萜二烯氧化物	反式-萜二烯氧化物
17.146	1-乙烯基-4-甲氧基-苯（不純組分）	1-乙烯基-4-甲氧基-苯（不純組分）
18.13	6-甲基-二環[3.3.0]十碳-2-烯-7-酮	6-甲基-二環[3.3.0]十碳-2-烯-7-酮
18.369	4-甲基-（1-甲基乙基）-3-環己烯-1-醇	4-甲基-（1-甲基乙基）-3-環己烯-1-醇
18.535	1-（2-甲基苯基）-乙酮	1-（2-甲基苯基）-乙酮
18.611	2，2，4-三甲基-苯甲醇	2，2，4-三甲基-苯甲醇
18.676	2-甲撐-（5-甲基乙烯基）-環己醇	2-甲撐-（5-甲基乙烯基）-環己醇
18.759	2，2，4-三甲基-3-環己烯-1-甲醇	2，2，4-三甲基-3-環己烯-1-甲醇
18.767	2-甲基-5-（1-甲基乙烯基）-反式-環己酮	2-甲基-5-（1-甲基乙烯基）-反式-環己酮
18.95	1.        胡薄荷酮	胡薄荷酮
19.028	2-（2-甲基亞丙基）-環己酮	2-（2-甲基亞丙基）-環己酮
19.114	癸醛	癸醛
19.253	2，4-二甲基-3-環己烯-1-乙醛	2，4-二甲基-3-環己烯-1-乙醛
19.474	順式-2-甲基-5-（1-甲基乙烯基）-環己烯-1-醇	順式-2-甲基-5-（1-甲基乙烯基）-環己烯-1-醇
19.626	5-異丙烯基-2-甲基環戊烯-1-烯羰醛	5-異丙烯基-2-甲基環戊烯-1-烯羰醛
19.708	18.676組分異構體	18.676組分異構體
20.025	（s）-2-甲醛-5-(1-甲基乙烯基)-2-環己烯-1-酮	（s）-2-甲醛-5-(1-甲基乙烯基)-2-環己烯-1-酮
20.697	4-1-(1-甲基乙烯基)-1-環己烯-1-羰醛	4-1-(1-甲基乙烯基)-1-環己烯-1-羰醛
21.317	2，3，4，6-四甲基酚	2，3，4，6-四甲基酚
21.455	2-乙烯基-1，3，3-三甲基-環己烯	2-乙烯基-1，3，3-三甲基-環己烯
21.997	4-乙烯基-4-甲基-3-（1-甲基乙烯基）-1-（1-甲基乙基）-環己烯	4-乙烯基-4-甲基-3-（1-甲基乙烯基）-1-（1-甲基乙基）-環己烯
22.08	1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）-1，2-環己二醇	1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）-1，2-環己二醇
22.726	古巴烯	古巴烯
23.025	1-乙烯基-1-甲基-2，4-雙（1-甲基乙烯基）環己烷	1-乙烯基-1-甲基-2，4-雙（1-甲基乙烯基）環己烷
24.273	E、E-2，6-二甲基-3，5，7-八碳三烯-2-醇	E、E-2，6-二甲基-3，5，7-八碳三烯-2-醇
23.757	4-（1-甲基乙烯基）-1-環己烯-1-甲醇乙酸酯	4-（1-甲基乙烯基）-1-環己烯-1-甲醇乙酸酯
25.253	1，2，3，4-四氫-1，6-二甲基-（1-甲基乙基）-（1s-順勢）-萘	1，2，3，4-四氫-1，6-二甲基-（1-甲基乙基）-（1s-順勢）-萘
25.808	十二碳酸	十二碳酸
26.246	李德醇（Ledol）混合組分	李德醇（Ledol）混合組分
26.901	t-依蘭醇	t-依蘭醇
27.078	α-杜松醇	α-杜松醇

 

2.3結論

氣液相連續萃取法較水蒸氣蒸餾法多29種成分，其中主要幾種物質經質譜分析為：13.986 min為 1，8-萜二烯；19.955 min為（s）-2-甲醛-5-(1-甲基乙烯基)-2-環己烯-1-酮；21.438 min為2-乙烯基-1，3，3-三甲基-環己烯；15.832 min為 1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）苯；22.982 min為1-乙烯基-1-甲基-2，4-雙（1-甲基乙烯基）環己烷。

GC-MS法測定的陳皮揮發油主要成分中以1，8-萜二烯的含量最多，與文獻報道的相符^[2]。由GC-MS譜圖可知，氣液相連續萃取法提取陳皮揮發油1，8-萜二烯占59.5%，而水蒸氣蒸餾法提取陳皮揮發油中1，8-萜二烯占15.6%，氣液相連續萃取比水蒸氣蒸餾法提取陳皮揮發油中1，8-萜二烯含量多達3.9倍，同時其它相對沸點較低的揮發性化合物成分含量也比較明顯的增加。

本實驗首次將氣液相連續萃取法應用于中藥樣品揮發油的制備上，本方法實現了對樣品完全的連續萃取，氣液相連續萃取法能夠更真實、全面的反映陳皮揮發油的化學成分，是一種更加有效的中藥揮發油提取新工藝。

 

參考文獻

[1]李家實. 中藥鑒定學[M], 上海:上?？茖W技術出版社，1996:409.

[2]龔范，梁逸曾，宋又群，彭源貴，崔卉. 陳皮揮發油的氣相色譜/質譜分析[J]. 分析化學, 2000, 28(7): 860-864.

[3]Sahraoui N,Vian M A, El Maataoui M, et al. Valorization ofcitrus by-products using Microwave Steam Distillation (MSD)[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2011,12(2): 163-170.

[4]謝練武, 郭亞平, 周春山, 周盡花.壓榨法與蒸餾法提取柑橘香精油的比較研究[J].化學與生物工程,2005, 22(5):15-17.

[5]劉發寶, 曾建國, 李文亮, 張雪. 超臨界CO₂ 萃取法和水蒸氣蒸餾法提取陳皮揮發油的比較[J]. 中南藥學, 2010, 8(12): 883-886.

[6]Mira B, Blasco M, Berna A, et al. Supercritical CO2extraction of essential oil from orange peel. Effect ofoperation conditions on the extract composition [J]. TheJournal of supercritical fluids, 1999, 14(2): 95-104.

[7]周國海, 苗建銀, 劉飛等. 陳皮揮發油的低溫連續相變萃取及特性分析[J]. 現代食品科技，2013, 29（12）: 2931-2936.

[8]趙健，李紅，常健等.索爾邦百合花揮發油不同提取方法的GC-MS比較[J].現代科學儀器，2015,10(5):104-108.

[9]中國藥典2015年版四部[S]，北京：中國醫藥科技出版社,2015:203-204.