顶空液相微萃取法与水蒸气蒸馏法提取金盏花挥发性成分的比较研究＊

黄妙玲,杨得坡,梁 祈,梅家齐,王冬梅

(1.中山大学药学院生药学与天然药物化学实验室,广东广州510006;2.南方医科大学南方医院药学部,广东广州510515;3.珠海安和生化科技有限公司芳香技术研发中心,广东珠海519040)

金盏花(Calendula officinalisL.)为菊科金盏花属植物,别名山金菊、水涨菊、金盏菊,原产于欧洲南部及地中海沿岸,现在我国四川、贵州、广东、广西等省均有栽培。金盏花的应用有着悠久的历史,在欧洲早在中世纪就已被用于治疗静脉曲张、褥疮和皮肤病等[1]。在我国“本草拾遗”记为性平,味苦,功用主治清热解毒、活血调经、行气止痛……。金盏花油芳香优雅怡人,在芳香疗法中有着广泛的应用,已凸现出了其对皮肤护理、皮肤疾患治疗、净化心灵和情绪调节上的“整体医护”效果。此外,金盏花油还是一种极好的化妆品功能性底物,能调理敏感性肤质,具有舒缓、抗菌、消炎、抗自由基等功效,但关于其挥发油成分的研究报道甚少。本研究建立了顶空液相微萃取(Headspace Liquid Phase Micro-extraction,HSLPME)快速测定金盏花中挥发油化学成分的方法,该技术是1996年Jeannot等[2]首先提出的一种建立在悬挂于微量进样器针端有机溶剂微滴基础之上的新型试样前处理技术,最初应用在环境样品中痕量污染物的分析[3]。如今,国外已有一部分应用于植物挥发性成分分析的报道,采用该法对茵陈蒿、狭叶薰衣草、夜来香鲜花等植物[4-7]进行样品前处理,并用GC-MS对其挥发性成分进行分析,取得了比较好的结果,截止到目前国内关于采用HS-LPME提取挥发性成分的报道还很少。常规提取挥发油的方法是水蒸气蒸馏法(Steam Distillation,SD),但由于该法提取时间长,样品消耗量大,不适合对样品的快速分析鉴定。本研究尝试采用HS-LPME法和SD法对金盏花挥发性成分进行提取,通过GC-MS分析两者提取所得的化学成分,并对其结果进行了比较研究。

1 实验部分

1.1 材料与试剂、仪器

金盏花,采自珠海安和生化科技有限公司植物园,经中山大学药学院杨得坡教授鉴定为菊科金盏花属植物金盏花(Calendula officinalisL.);正十七烷(色谱纯,ACROS公司)。

TRACE DSQ GC-MS联用仪(美国Thermo Finnigan)。

1.2 实验方法

1.2.1 顶空液相微萃取法提取金盏花挥发性成分取金盏花10 g、蒸馏水120 mL,置于250 mL三颈瓶中,加热至沸腾。用微量注射器吸取正十七烷1μL后将针尖置于样品上方,待回流5 min后将注射器中溶剂推出,以液滴形式悬挂于针尖,4 min后液滴萃取结束,抽回针尖液滴,进入GC-MS分析。

1.2.2 水蒸气蒸馏法提取金盏花挥发性成分 取金盏花250 g,置于2 L圆底烧瓶中,加入6倍量蒸馏水,烧瓶上安装挥发油提取器,在提取器内加满蒸馏水后,再加入1 mL正己烷,连接冷凝管。加热烧瓶,蒸馏提取约5 h后,分取正己烷层,经无水Na2SO4干燥,即得到金盏花挥发油提取物。吸取1μL进行GC-MS分析。

1.2.3 GC-MS分析条件 GC条件:DB-5MS石英毛细管柱(30 m×0.25 mm i.d.,0.25μm);柱温60℃,恒温2 min,以5℃/min升温至230℃,载气He,分流比30∶1,流速1 mL/min,进样量1μL。

MS条件:EI离子源,离子源温度250℃,GC-MS连接口温度250℃,质荷比扫描范围m/z:30～500。

2 实验结果与讨论

2.1 金盏花挥发油的成分分析结果

按上述GC-MS条件,对两种不同方法提取得到的金盏花挥发油进行分析,其总离子流色谱图见图1。通过对各色谱峰相应的质谱数据进行N IST谱库检索、人工解析以及参照相关文献[8-10],对各色谱峰进行定性分析,同时采用峰面积归一化法计算出金盏花挥发油中各化学成分的相对百分含量,结果见表1。

2.2 HS-LPME和SD两种方法的比较

本研究采用气相色谱-质谱联用技术分别对两种不同方法提取得到的金盏花挥发性成分进行了分析,由表1可见,HS-LPME法提取得到的金盏花挥发油中主要成分为α-杜松醇(46.18%)、τ-依兰油醇(22.23%)、δ-杜松烯(17.17%)、α-依兰油烯(4.52%)、τ-杜松烯(3.33%),占挥发油总量的93.43%,采用SD法得到的挥发油的主要成分为α-杜松醇(37.35%)、τ-依兰油醇(20.22%)、δ-杜松烯(20.62%)、α-依兰油烯(5.25%)τ-杜松烯(3.74%),占挥发油总量的87.18%。两种方法提取得到的金盏花挥发油中主要化学成分有14个相同,且其相对含量也基本一致。

在HS-LPME法提取金盏花挥发油化学成分的过程中,影响提取效率的主要因素有:萃取溶剂种类、萃取时间、温度和萃取溶剂体积等。本实验对其主要因素进行考察,最后得出较佳萃取条件:溶剂为正十七烷,萃取时间为4 min,温度为100℃,萃取溶剂体积为1μL。

表1 顶空液相微萃取法(HS-LPME)与水蒸气蒸馏法(SD)提取金盏花挥发性成分分析结果Table 1 Constituents of essential oil from Calendula officinalis obtained by HS-LPME and SD

分析结果表明,与SD法提取相比,HS-LPME法具有消耗样品量、溶剂量小,装置简单,操作快捷,灵敏度高等特点,并同时集采样、萃取、浓缩、进样于一体。HS-LPME法虽然对含量极低的挥发性成分的提取有一些局限性,但所得挥发油提取物中主要成分的相对组成与SD法基本一致,而且整个实验萃取时间短(仅为水蒸气蒸馏法的1/60),样品消耗量少(仅为水蒸气蒸馏法的1/25),实验条件温和,对环境污染小,是适合样品中挥发性成分快速分析鉴定的一种理想方法。

图1 金盏花挥发油的总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatogram of the essential oil from Calendula officinalis

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