超声波辅助提取决明子中脂溶性成分的GC－MS分析

吴远远，孟哲，孙汉文

（1.河北大学化学与环境科学学院，河北保定 071002；2.宁夏大学能源化工重点实验室，宁夏银川 750021）

超声波辅助提取决明子中脂溶性成分的GC－MS分析

吴远远1，孟哲2，孙汉文1

（1.河北大学化学与环境科学学院，河北保定 071002；2.宁夏大学能源化工重点实验室，宁夏银川 750021）

采用气相色谱－质谱联用技术对超声辅助－石油醚提取决明子中脂肪酸成分进行了分析，研究表明：以石油醚为提取剂、超声功率100 W、提取时间约30 min时，不饱和脂肪酸的提取率高于传统回流方法，且并不改变有效成分的结构.结果共检测出7种脂肪酸，其中亚油酸在脂肪酸中的质量分数为44.45%.结果表明，决明子种子中富含不饱和脂肪酸，尤其是亚油酸.

超声；决明子；脂肪酸；GC－MS；亚油酸

决明子为豆科植物决明或小决明的干燥成熟种子［1－2］，性寒、味甘苦，有清肝明目、清热益火、利水通便之功效.现代药理研究证明其具有降压保肝、增强机体免疫功能和抗衰老等多方面活性［3］.近年来，有关决明子药用成分的分析研究表明，决明子中脂溶性有效成分含有大量的不饱和脂肪酸，其生理功能是营养脑细胞，降低血液中胆固醇的含量，对预防高血压和动脉粥状硬化具有明显效果［4］.决明子中脂肪酸的提取多以石油醚为提取剂，采用传统回流提取法［5－7］.传统回流提取法具有耗时长、溶剂用量大等缺点.目前，超声辅助提取技术已广泛用于中药材有效成分的提取.郭孝武等［8－9］利用现代分析技术，分别考察了回流提取法和超声提取法对中草药有效成分结构的影响，研究表明超声提取不会改变有效成分的结构，而能大大缩短提取时间，提高提出率，从而为中草药有效成分的提取提供了一种快速、高产的新方法.笔者利用超声辅助提取法，用弱极性的石油醚溶剂提取决明子中脂溶性成分，通过气相色谱质谱（GC－MS）联用技术，系统地考察了超声时间、超声功率对决明子中脂肪酸组成及亚油酸提取率的影响，为决明子资源的充分利用提供依据.

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

岛津GC／MS－QP2010气相色谱－质谱联用仪；DB－5MS毛细管柱；高速组织捣碎机（上海标本模型厂DS－1型）；KQ－250B超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；RE－52B旋转蒸发器（上海亚荣生化仪器厂）；BS224S电子天平（精确度0.1 mg，赛多利斯科学仪器）；干燥的生决明子药材（购于广州药材公司）；石油醚，KOH，NaCl（天津市瑞金特化学品有限公司）为分析纯；甲醇、苯、丙酮（上海振兴化工厂）为分析纯.

1.2 实验方法

1.2.1 超声辅助提取决明子中脂提取物

干燥的生决明子用粉碎机粉碎，过60目（0.3 mm）筛备用.精密称取决明子粉末2.5 g置于50 m L锥形瓶中，加入20 m L石油醚.分别对提取超声功率及提取超声时间进行优化，提取液过布氏漏斗抽滤，残渣再加15 m L石油醚，同样条件下超声，提取液过布氏漏斗抽滤.合并2次抽滤液，氮气浓缩至3 m L，冷藏备用.超声功率设为100，200，300 W 3个水平，超声时间设为15，25，35，45，55 min 5个水平.

1.2.2 脂提取物甲酯化

将上步所得3 m L脂提取物置于试管中，加入苯－石油醚（V／V，1∶1）混合液约2 m L振荡，加0.5 mol／L KOH－CH3OH溶液1 m L混匀，70℃水浴15 min，待溶液澄清后（或加少许丙酮使其快速澄清），沿管壁加饱和NaCl，超声、离心，将上层清液用孔径为0.45μm的微孔滤膜过滤后置于自动进样瓶中，待GC－MS备用.

1.3 GC－MS分析条件

色谱条件：色谱柱DB－5MS（30 m×0.25 mm，0.25μm），汽化室温度250℃，接口管道温度250℃，载气流量1 mL／min，不分流进样，载气为He；柱程序升温：初温100℃，停1 min后以10℃／min的速度升至280℃并保持10 min，自动进样量0.3μL，溶剂延迟3 min.

质谱条件：电离方式EI，电子能量70 e V，离子源温度200℃，收集电流200 A，离子源真空10－4Pa，分析器真空度10－6Pa.

2 结果与讨论

2.1 决明子中脂提取物GC－MS的分析结果

将甲酯化后的决明子脂提取物进行GC－MS分析，决明子脂提取物的总离子流色谱见图1，将各色谱峰对应的质谱图进行NIST27和NIST147谱库检索定性.从各色谱峰对应的质谱图2可知，利用超声辅助石油醚提取决明子脂类成分中可鉴定出7种脂肪酸（表1）直链饱和脂肪酸4种，分别为十六烷酸甲酯（软脂酸）、十八烷酸甲酯（硬脂酸）、二十烷酸甲酯（花生酸）、二十二烷酸甲酯（山萮酸），其相对含量低于传统回流提取法.不饱和脂肪酸3种，分别是亚油酸甲酯，油酸甲酯和油酸乙酯，其中亚油酸甲酯和油酸甲酯在脂肪酸中的质量分数为73.07%，而亚油酸在脂肪酸中的质量分数为44.45%，均高于传统回流提取法.出峰顺序为随着碳数增加，其相对分子质量增大，沸点增高；而当碳数相等时，饱和度降低，沸点降低，则出峰顺序对应图1及表1，分别为十六烷酸甲酯（软脂酸）、亚油酸甲酯、油酸甲酯，十八烷酸甲酯（硬脂酸）、油酸乙酯、二十烷酸甲酯（花生酸）、二十二烷酸甲酯（山萮酸）.

图1 决明子脂提取物脂肪酸甲酯总离子流的色谱Fig.1 Total ion chromatography（TIC）of fatty acid methyl esters from the extraction of cassia seed

图2 2，4－7，11，14号色谱峰的质谱Fig.2 Mass spectrometry of No.2，4－7，11，14 chromatographic peak

表1 决明子中脂提取物化学成分的GC－MS分析结果Tab.1 Chemical constituents analysis results of the extract from cassias seed by GC－MS

2.2 超声辅助提取时间对亚油酸产率的影响

固定超声功率为100 W，在不同的超声提取时间15，25，35，45，55 min下进行对比实验，结果见图3.由图3可以看出，在超声提取时间约为30 min的情况下，亚油酸的提取率较高.

2.3 超声功率对提取亚油酸产率的影响

在确定最佳超声辅助提取时间对亚油酸产率的影响后，分别在不同超声功率100，200，300 W下，超声辅助提取时间30 min进行对比实验，结果见图4.由图4可以看出，在超声功率为100 W、超声提取时间30 min时，亚油酸的提取率较高.

图3 超声提取时间与亚油酸提取率的曲线Fig.3 Relationship between ultrasound time and extraction rate of Octadecadienoic acid

图4 在超声提取时间30 min下，超声功率与 亚油酸萃取率的曲线 Fig.4 Relationship between ultrasound power and extraction rate of Octadecadienoic acid in 30 min

超声法提取决明子中脂溶性成分，是一种物理破碎过程，超声波的强烈振动，在液体中能产生独特的空化效应和搅拌作用，因此能破坏植物药材的细胞，使溶媒渗透到药材细胞中，从而加速药材中有效成分溶解于溶媒中.在超声功率为100 W，超声提取约30 min时决明子中脂提取物代表性成分亚油酸的产率较高，在脂肪酸中的质量分数为44.45%，高于传统的索氏提取法的文献报道［5－7］.由表1超声提取法与索氏提取法的比较，利用超声提取法提取决明子中的脂溶性成分，饱和脂肪酸含量略低于索氏提取法，而不饱和脂肪酸略高于索氏提取法.得到以上实验结果的可能影响因素为：1）决明子的来源与产地不同，所含脂溶性成分略有差异；2）萃取溶剂的极性和酸度；3）超声提取法利用超声波的空化及机械破碎作用，使有机溶剂与组织细胞充分接触，使溶质分子充分溶解在溶剂中，从而将溶质分子充分提取出来.

3 结论

以石油醚为提取剂，超声功率100 W、提取时间约30 min时，决明子中亚油酸甲酯和油酸甲酯的提取率在脂肪酸中的质量分数为73.07%，而亚油酸的提取率在脂肪酸中的质量分数为44.45%.索氏提取法所得油产率和不饱和脂肪酸含量虽然都很高，但需要使用大量有机溶剂，提取成本较高.而超声提取法工艺简单，有机溶剂使用较少，出油率高，且其不饱和脂肪酸的含量最高.

［1］中华人民共和国药典委员会.中华人民共和国药典［M］.北京：化学工业出版社，2005.

［2］杨云，张晶，陈玉婷.天然药物化学成分提取分离手册［M］.北京：中国中医药出版社，2003.

［3］南景一，王忠，沈玉清，等.决明子对小鼠免疫功能影响的实验研究［J］.辽宁中医杂志，1989，13（5）：43.

［4］王杰.决明子化学成分和医疗作用［J］.山东中医杂志，1989，3（6）：33.

［5］张媛.决明子中脂溶性成分的GC－MS分析［J］.药学实践杂志，2005，27（3）：137－140.

［6］孙晓飞，时素珍，杨国红.远志脂肪油成分分析［J］.中药材，2000，23（1）：35－37.

［7］张加雄，万丽，胡轶娟，等.决明子脂肪酸成分分析［J］.时珍国医国药，2006，17（8）：1381.

［8］李化.超声技术在中草药成分提取中的应用［J］.中药材，2001，24（4）：299－300.

［9］郭孝武.一种提取中草药化学成分的方法－超声提取法［J］.无然产物研究与开发，1998，11（3）：37－40.

GC－MS Analysis of Chemical Constituents Fatty Extracted from Cassiae Seed by Ultrasonic Extraction

WU Yuan－yuan1，MENG Zhe2，SUN Han－wen1
（1.College of Chemistry and Environmental Science，Hebei University，Baoding 071002，China；2.Key Laboratory of Energy and Chemical Engineering，Ningxia University，Yinchuan 750021，China）

Fatty acids were extracted from cassiae seed，which use of ultrasound to break cell wall and then immerse by petroleum ether as solvent.The extracts were analyzed by GC－MS.The results showed that the highest extraction efficiency of 9，12－Octadecadienoic acid（Z，Z）－，methyl ester，44.45%was obtained under the following extraction conditions：ultrasound power 100 W and treatment time 30 min.It was found that ultrasound－assisted extraction was more effctive and did not change the structure of active constituents and seven fatty acids were characterized and determined.Unsaturated fatty acids，especially linoleic acid are rich in the seed of cassiae.

ultrasound－assisted；cassiae seed；fatty acid；GC－MS；linoleic acid

O 657.63

A

1000－1565（2011）03－0258－04

2010－09－20

河北省科学技术研究与发展指导计划项目（072156171）

吴远远（1969－），男，广东五华人，河北大学在读博士研究生.

孟哲（1967－），女，辽宁义县人，宁夏大学教授，从事生物质谱及毛细管电泳分析研究.E－mail：meng＿z＠nxu.edu.cn

赵藏赏）