超临界CO2萃取阴香叶挥发油及GC-MS分析

李海泉，徐荣，郭刚军，刘昌芬（云南省热带作物科学研究所，云南景洪666100）

超临界CO2萃取阴香叶挥发油及GC-MS分析

李海泉，徐荣*，郭刚军，刘昌芬
（云南省热带作物科学研究所，云南景洪666100）

采用超临界CO2萃取阴香叶的挥发性成分。通过单因素和正交试验确定超临界CO2萃取阴香叶片挥发油的最佳工艺条件：萃取压力20 MPa、温度45℃、萃取时间90 min。用气相色谱-质谱联用（GC-MS）结合计算机检索对其化学成分进行了分析和鉴定，并用气相色谱峰面积归一法测定各组分的相对百分含量。结果显示，从阴香叶挥发油中鉴定出了33种化合物，总计占总峰面积的92.69%，其主要成分为龙脑47.23%，α-松油醇2.12%，乙酸龙脑酯5.42%，香豆素13.20%，匙叶桉油烯醇3.17%，石竹烯氧化物2.88%，6，10，14-三甲基-2-十五烷酮2.58%。为进一步开发利用阴香资源提供了科学参考。

阴香；挥发油；超临界CO2萃取；正交试验；气相色谱-质谱

阴香（Cinnamomum burmanii）又称山玉桂、野玉桂、香胶叶，属樟科、樟属多年生常绿乔木，主要分布于广东、福建、云南、海南等省[1]。阴香是很好的药用树种，阴香叶入药，味辛，气香，可用于治疗皮肤瘙痒、风湿骨痛、痢疾腹痛及外伤出血等[2]。阴香叶挥发油可用来生产高级香料、高级化妆品，研究发现阴香叶挥发油还具有抗氧化[3]、防蛀[4]、抑菌[5-6]等生理活性。

超临界CO2萃取法已广泛地应用到天然产物提取领域，其是利用处于超临界状态的溶剂具有气体和液体的双重性质的特点来分离和纯化混合物，具有安全、无毒、操作温度低、选择性好、分离一步完成、萃取物无溶剂残留等优点，特别适合于热不稳定性天然产物和生理活性物质的提取[7-8]，具有广阔的应用前景。目前，国内仅见用水蒸气蒸馏法提取阴香叶挥发油进行化学成分分析研究的报道[3，9-10]，而利用超临界CO2萃取阴香叶挥发油及化学成分分析的研究鲜见有文献报道。本文以阴香叶为试材，研究了压力、温度、时间等关键因素对超临界CO2萃取阴香叶挥发油的影响，并采用气-质联机分析鉴定了阴香叶萃取物的挥发性化学组成，旨在为实际生产提供理论参考和技术支持。

1　材料与方法

1.1材料、试剂与仪器

阴香鲜叶：采自云南省西双版纳州热带花卉园内；CO2（食用级，纯度99.9%）：昆明神农气体有限公司；乙醚（分析纯）：上海马陆制药厂。

万能高速粉碎机：上海比朗仪器有限公司；旋转蒸发仪：上海申生科技有限公司；恒温水浴锅：常州市华普达教学仪器有限公司；HA221-50-06型超临界萃取装置：江苏南通华安超临界萃取有限公司；HP6890GC/5973MS气相色谱-质谱联用仪：美国AgilentTechnologies公司。

1.2方法

1.2.1阴香叶油萃取工艺流程

阴香鲜叶→洗净、晾干→50℃鼓风干燥→粉碎→过筛→称重→超临界CO2萃取→分离→阴香叶挥发油

1.2.2样品制备

取阴香鲜叶，室温下，清水洗净，自然晾干，然后放入50℃鼓风干燥至叶面发脆（含水量＜1.5%），用万能高速粉碎机粉碎，过40目筛，备用。

1.2.3萃取条件对萃取效果的影响

影响挥发油萃取率的因素有萃取压力、温度、萃取时间、CO2流量、分离釜的压力、温度等，其中萃取压力、温度、时间是影响挥发油萃取率的主要因素[11]。首先讨论单个因素对萃取效果的影响，然后用正交试验优化萃取条件。根据单因素试验，选定三因素三水平的正交试验方法，按表L9（34）安排试验，以阴香叶挥发油的萃取率为考察指标。因素水平见表1。

表1　正交试验水平因素表Table 1　Leveland factor oforthogonaltest

1.2.4萃取率的计算

萃取率/%＝萃取物阴香叶挥发油的质量/阴香原料的装料质量×100

1.2.5GC-MS分析条件

GC条件：HP-5MS石英毛细管柱（30 mm×0.25 mm× 0.25μm）；柱温80℃～260℃，程序升温3℃/min；柱流量为1.0 mL/min；进样口温度250℃；柱前压100 kPa；进样量0.20μL；分流比10∶1；载气为高纯氦气。

MS条件：电离方式EI；电离能量70 eV；传输线温度250℃；离子源温度230℃；四极杆温度150℃；扫描质量范围35 amu～500 amu。

2　结果与分析

2.1不同萃取条件对阴香叶挥发油萃取率的影响

2.1.1萃取压力对阴香叶挥发油萃取率的影响

在萃取温度为45℃，萃取时间为90 min条件下超临界CO2萃取阴香叶挥发油，考察不同萃取压力对阴香叶挥发油萃取率的影响，萃取率和萃取压力的关系见图1。

图1　萃取压力对阴香叶挥发油萃取率的影响Fig.1　Effectofextraction pressure on extraction yield ofvolatile oilfrom the leaves of Cinnamomum burmanii

从图1可以看出，在萃取压力为10 MPa～20 MPa范围内，随着萃取压力的升高，阴香叶挥发油的萃取率增加，这是因为在一定的压力范围内，超临界CO2流体对阴香叶挥发油的溶解度随着萃取压力的增大而增大，但当萃取压力继续升高时，超临界CO2流体扩散系数变小，物料堆积更为紧密，难以渗透，故导致萃取率有所下降，因此，萃取压力以20 MPa为宜。

2.1.2萃取温度对阴香叶挥发油萃取率的影响

在萃取压力为20 MPa，萃取时间为90 min条件下超临界CO2萃取阴香叶挥发油，考察不同萃取温度对阴香叶挥发油萃取率的影响，萃取率和萃取温度的关系见图2。

图2　萃取温度对阴香叶挥发油萃取率的影响Fig.2　Effectofextraction temperature on extraction yield of volatile oilfrom the leaves of Cinnamomum burmanii

在萃取温度为30℃～45℃范围内，随着萃取温度的升高，阴香叶挥发油的挥发性提高，在超临界CO2流体中的浓度增大，从而萃取率增加；但当温度超过45℃以后，温度升高，使超临界CO2流体的密度降低，溶解能力下降，导致萃取率降低，呈下降趋势，并且温度越高，对萃取物挥发油性质的影响越大。因此，萃取温度以45℃为宜。

2.1.3萃取时间对阴香叶片挥发油萃取率的影响

在萃取压力为20 MPa，萃取温度为45℃条件下超临界CO2萃取阴香叶挥发油，考察不同萃取时间对阴香叶挥发油萃取率的影响，萃取率和萃取时间的关系见图3。

图3　萃取时间对对阴香叶挥发油萃取率的影响Fig.3　Effect ofextraction time on extraction yield of volatile oil from the leaves of Cinnamomum burmanii

从图3可以看出，在前90 min内，随着萃取时间的延长萃取率不断升高，但当萃取时间超过90 min以后，随着萃取时间的延长，萃取率增幅减缓，延长时间萃取率增加甚微，考虑到节约能耗以及萃取时间过长可能对萃取物性质产生影响，因此，萃取时间以90 min为宜。

2.2正交试验结果分析

根据以上单因素试验统计分析结果，以挥发油得率为考核指标，用L9（34）正交表进行正交试验，试验结果及分析见表2。

表2　正交试验结果Table 2　The results oforthogonaltest

由表2可以看出：3个因素对阴香叶挥发油萃取率影响程度依次为：萃取时间＞萃取压力＞萃取温度。超临界萃取阴香叶挥发油的最佳组合为A1B2C2，即萃取压力20 MPa、温度45℃、萃取时间90 min，得到的阴香叶挥发油为淡黄色，无肉眼可见杂质，具有浓烈的阴香香味的半固体膏状油脂。

2.3阴香叶挥发油GC-MS分析

通过GC-MS分析，从阴香叶油的总离子流图（图4）可见，分离得到47个离子峰，采用wiley7n.l标准谱库计算机检索及人工解析质谱并于标准图校对，共鉴定出33种主要成分（表3），用峰面积归一化法定量测出它们的相对含量，占色谱峰面积的92.69%。

图4　阴香叶挥发油的总离子流图Fig.4　The gas chromatogram ofvolatile oilfrom the leaves of Cinnamomum burmanii

表3　超临界萃取阴香叶挥发油分析结果Table 3　Volatile components in the volatile oilfrom the leaves of Cinnamomum burmanii with SFE

由表3可以看出，阴香叶挥发油主要化合物为醇酮类占80.4%，另外烯烃类占2.4%，酯类占6.56%，氧化物占2.88%，还含有少量的烷烃占0.45%。其中含量较高的成分有龙脑（47.23%），α-松油醇（2.12%），乙酸龙脑酯（5.42%），香豆素（13.20%），匙叶桉油烯醇（3.17%），石竹烯氧化物（2.88%），6，10，14-三甲基-2-十五烷酮（2.58%）。鉴定结果表明，阴香叶挥发油中龙脑含量最为丰富，其是稀有、贵重的中药材，具有类似樟脑和松木的气息，香气清凉尖刺，微带药香、胡椒香，能改善血脑屏障（BBB）的通透性，促进其他物质透过血脑屏障进入脑组织的作用[12]。

3　结论

通过单因素及正交试验表明，超临界CO2萃取阴香叶中挥发油的适宜工艺参数的组合为：萃取压力20 MPa、温度45℃、萃取时间90 min。各因素对提取结果影响的程度依次为：萃取时间＞萃取压力＞萃取温度。利用GC对超临界CO2萃取的阴香叶片挥发油进行分析，共鉴定出33个主要成分，占色谱峰面积的92.69%，其中阴香叶挥发油中的重要成分龙脑（47.23%）含量最为丰富，可作为潜在的天然药物及天然香料开发资源加以利用。

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GC-MS Analysis of Volatile Oil by Supercritical CO2Extraction from Cinnamomum burmanii Leaves

LIHai-quan，XU Rong*，GUO Gang-jun，LIU Chang-fen
（Yunnan Institute of Tropical Crops，Jinghong 666100，Yunnan，China）

Volatile oil of Cinnamomum burmanii leaves was extracted by supercritical CO2extraction technology.The condition for volatile oil from Cinnamomum burmanii leaves was optimized through single factor tests and an orthogonal experiment.The optimum technologicalcondition of extraction：operating working pressure 20 MPa，temperature 45℃，time 90 min.Their compositions and relative contents were quantitatively determined by GC-MS with peak area normalization method.Results showed thatthirty-three volatile compounds had been identified，which was accounted for 92.69%of total volatile compounds，The predominant volatile components were borneol47.23%，alpha-terpineol2.12%，bornylacetate 5.42%，coumarin 13.20%，spathulenol3.17%，caryophyllene oxide 2.88%，6，10，14-trimethyl-2-pentadecanone 2.58%.This paper provided better scientific basis for the developmentand utilization of Cinnamomum burmanii.

Cinnamomum burmanii；volatile oil；supercriticalCO2extraction；orthogonaltest；GC-MS

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.12.031

李海泉（1971—），男（汉），高级农艺师，本科，研究方向:功能性天然植物的栽培技术、开发与利用研究。

2015-06-15