2 种辅助方法提取川芎挥发油成分GC-MS 分析

韦小翠， 杨书婷， 张 焱， 潘 旻， 潘晓慧， 程建明∗

（1. 南京中医药大学药学院， 江苏 南京210023； 2. 江苏省中药功效物质重点实验室， 江苏 南京210023）

川芎为伞形科植物川芎Ligusticum chuanxiong Hort. 的干燥根茎［1］， 挥发油是其主要药效成分之一， 具有镇痛、 镇静、 改善血管、 保护神经细胞、解热等作用［2］， 在临床上具有很好的应用前景。目前， 川芎挥发油的提取方法主要有水蒸气蒸馏法、 溶剂萃取法［3］、 提取-共沸精馏耦合法［4］、 超临界CO2萃 取法［5］、 超声法［6］、 蒸馏-萃 取法［7］等， 另外酶解提取和盐析辅助提取是近年来挥发油提取新工艺， 已有较多文献报道［8-9］。 本实验研究2 种新工艺对川芎挥发油提取率及化学成分的影响， 并与传统水蒸气蒸馏法进行比较， 以期为该成分提取工艺研究提供参考。

1 材料

1.1 仪器 Agilent 7890A／5975C 气质色谱-质谱联用仪（美国安捷伦公司）； 挥发油提取器（天长市唐氏实验仪器有限公司）； JP-500C 高速多功能粉碎机（永康市久品工贸有限公司）； ZNHW-Ⅱ智能恒温电热套（巩义市予华仪器有限责任公司）； 电子天平（上海光正医疗仪器有限公司）。

1.2 试药 川芎（安徽协和成药业饮片有限公司， 批号15123008）。 水为蒸馏水； 氯化钠（南京化学试剂股份有限公司， 批号170911101F）， 无水硫酸钠、 柠檬酸钠（西陇化工股份有限公司， 批号1410121、 1404032）， 柠檬酸（国药集团化学试剂有限公司， 批号T20100420） 均为分析纯； 正己烷（色谱纯， 上海阿拉丁生化科技有限公司， 批号E1725082）； 纤维素酶（里氏木酶） （上海源叶生物科技有限公司， 生物试剂， 50 U／mg）。

2 方法与结果

2.1 挥发油提取

2.1.1 水蒸气蒸馏法（T1） 称取川芎粉末（过2 号筛） 200 g， 置3 000 mL 圆底烧瓶中， 加入1 200 mL 蒸馏水、 数粒玻璃珠， 充分混合后置50 ℃水浴浸泡2 h， 水蒸气蒸馏提取6 h 后停止加热， 分取油层， 无水硫酸钠干燥静置离心， 用移液枪转移挥发油置棕色瓶中称定质量， 密封， 保存于4 ℃冰箱中备用。

2.1.2 酶解辅助水蒸气蒸馏法［10-11］（T2） 称取川芎粉末（过2 号筛） 200 g， 置3 000 mL 圆底烧瓶中， 加入pH 4.8 柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液1 200 mL、 1%原料质量的纤维素酶， 充分振摇混合， 置50 ℃水浴浸泡2 h， 间歇搅拌， 进行酶解预处理。 水蒸气蒸馏提取6 h 后停止加热， 收集油层，无水硫酸钠干燥静置离心， 用移液枪转移挥发油置棕色瓶中称定质量， 密封， 保存于4 ℃冰箱中备用。

2.1.3 盐析辅助水蒸气蒸馏法［12］（T3） 称取川芎粉末（过2 号筛） 200 g， 置3 000 mL 圆底烧瓶中， 加入1 200 mL 蒸馏水、 5%氯化钠溶液， 充分振摇混合， 置50 ℃水浴浸泡2 h， 间歇搅拌， 进行盐析辅助处理。 水蒸气蒸馏提取6 h 后停止加热，收集油层， 无水硫酸钠干燥静置离心， 用移液枪转移挥发油置棕色瓶中称定质量， 密封， 保存于4 ℃冰箱中备用。

2.2 挥发油成分分析

2.2.1 色谱条件 HP-VOC 毛细管柱 （60 m×0.32 mm， 1.8 μm）； 载气氦气； 程序升温， 初始90 ℃， 20 ℃／min 升 至170 ℃， 4 ℃／min 升 至230 ℃， 1.5 ℃／min升至260 ℃， 保持3 min； 进样口温度250 ℃； 分流比17 ∶1； 辅助线温度230 ℃；进样量1.0 μL； 体积流量1 mL／min。 离子源温度230 ℃； 四极杆温度150 ℃； 溶剂延迟5.6 min；EI 源电离方式； 质量扫描范围m／z 35 ～500； 质谱检索数据库NIST11。

2.2.2 供试品溶液制备 精密吸取挥发油提取物50 μL， 加入1.0 mL 正己烷稀释， 即得， 吸取1.0 μL注入气相色谱仪中测定。

2.3 结果分析

2.3.1 提取率 按照各方法提取挥发油后计算提取率， 公式为提取率＝（挥发油质量／原料质量） ×100%， 结果见表1， 可知3 种提取方法的得率依次为T3＞T2＞T1， 即酶解、 盐析辅助水蒸气蒸馏法均能显著提高得率， 分别为水蒸气蒸馏法的1.28、1.6 倍， 以后者更高。

表1 3 种提取方法下川芎挥发油提取率Tab.1 Extraction rates of Chuanxiong Rhizoma volatile oil extracted by three extraction methods

2.3.2 化学成分 3 种方法所得样品经GC-MS 分析后得总离子流图， 见图1 ～3， 经NIST 库检索及查阅相关文献［13-16］， 鉴定出可能的化学成分，见表2。 由此可知， 水蒸气蒸馏法所得挥发油中共鉴定出55 种化合物， 占总峰面积的90.61%， 其中酯类化合物8 种， 占59.9%； 烯类化合物26 种，占11.43%； 醇类化合物8 种， 占5.47%； 酮类化合物2 种， 占1.43%； 酚类 化合 物2 种， 占1.69%； 其他9 种， 占10.69%， 藁本内酯含有量最 高， 达 34.22%， 其 次 是 洋 川 芎 内 酯（14.30%）、 丁烯基酞内酯（7.33%）、 丁基苯酞（6.46%）。 酶解辅助水蒸气蒸馏法所得挥发油中共鉴定出53 种化合物， 占总峰面积的90.13%， 其中酯类化合物8 种， 占56.24%； 烯类化合物25种， 占15.8%； 醇类化合物7 种， 占4.81%； 酮类化合物2 种， 占3.5%； 酚类化合物2 种， 占0.67%； 其他9 种， 占9.11%， 藁本内酯含有量最高， 达35.78%， 其次是洋川芎内酯 （8.59%）、丁烯基酞内酯 （7.17%）、 丁基苯酞 （5.21%）。盐析辅助水蒸气蒸馏法所得挥发油中共鉴定出52种化合物， 占总峰面积的92.06%， 其中酯类化合物8 种， 占68.1%； 烯类化合物24 种， 占8.92%；醇类化合物7 种， 占3.79%； 酮类化合物2 种， 占0.91%； 酚类化合物2 种， 占1.37%； 其他9 种，占8.97%， 藁本内酯含有量最高， 达38.17%， 其次是洋川芎 内 酯 （18.22%）、 丁 烯基酞内酯（7.20%）、 丁基苯酞（6.90%）。

图1 水蒸气蒸馏法提取川芎挥发油总离子流图Fig.1 Total ion current chromatogram of Chuanxiong Rhizoma volatile oil extracted by steam distillation method

图2 酶解辅助水蒸气蒸馏法提取川芎挥发油总离子流图Fig.2 Total ion current chromatogram of Chuanxiong Rhizoma volatile oil extracted by enzymatic hydrolysisassisted steam distillation method

表2 为常规水蒸气蒸馏法（T1）、 纤维素酶解辅助水蒸气蒸馏法（T2）、 NaCl 盐析辅助水蒸气蒸馏法（T3） 样品分析结果， 可知酯类含有量依次为T3＞T1＞T2， 烯类含有量依次为T2＞T1＞T3， 醇类含有量依次为T1 ＞T2 ＞T3， 酮类含有量依次为T2＞T1＞T3， 酚类含有量依次为T1＞T3＞T2。 相对于水蒸气蒸馏法， NaCl 盐析辅助水蒸气蒸馏法提高了酯类成分比例， 其余成分比例相对降低； 与水蒸气蒸馏法相比， 纤维素酶辅助水蒸气蒸馏法除烯类和酮类比例有提高外， 其余成分比例相对降低。

3 讨论

图3 盐析辅助水蒸气蒸馏法提取川芎挥发油总离子流图Fig.3 Total ion current chromatogram of Chuanxiong Rhizoma volatile oil extracted by salting out assisted steam distillation method

表2 川芎挥发油化学成分Tab.2 Chemical constituents of Chuanxiong Rhizoma volatile oil

续表2

3 种方法提取的川芎挥发油成分基本相同， 但相对含有量存在一定差异。 共鉴定出56 个峰， 其中反式-藁本内酯相对含有量最高， 其次为洋川芎内酯、 丁烯基酞内酯、 丁基苯酞、 桉叶烯、 间-甲酚酯、 苯戊酮、 4-萜烯醇、 1， 2-环壬二烯、 桉油烯醇。 有些成分在水蒸气蒸馏法提取中可以检测出， 但在酶解、 盐析辅助水蒸气蒸馏法提取中未检测出， 如芳樟醇、 β-法呢烯、 十七醇等， 可能与其含有量较低或纤维素酶、 氯化钠的加入抑制了部分成分溶出有关。 另外， 酶解、 盐析辅助水蒸气蒸馏法所得川芎挥发油化学成分与水蒸气蒸馏法所得基本相同， 表明纤维素酶与氯化钠的加入并不会破坏挥发油原有成分。

在用盐析辅助水蒸气蒸馏法提取挥发油时， 曾在其他条件相同的情况下分别考察了0.5%、2.5%、 5%、 7.5% 氯化钠溶液对提取率的影响，发现它随着氯化钠浓度的增加逐渐提高， 5%时最高， 而继续增加氯化钠浓度变化不大， 因此选择5%氯化钠溶液进行研究。

水蒸气蒸馏法是一种传统的挥发油提取方法，对设备要求不高， 生产成本低， 因此工业上应用广泛， 但其得率较低［17］； 酶解法和盐析辅助法是近年来挥发油提取新技术， 具有提取效率高、 条件温和、 活性成分含有量高等优点。 纤维素酶能水解纤维素， 破坏细胞壁， 从而促进挥发油逸出， 而在水中加入一定浓度氯化钠能产生盐析作用， 降低挥发油在水中的溶解度， 促进溶在水中的部分成分被蒸出， 进而提高得油率。结果表明， 酶解、 盐析辅助水蒸气蒸馏法均可提高提取率， 而且不破坏其成分， 无需特殊设备和有机溶剂， 能充分利用药材资源， 具备工业化生产的条件与潜力， 其中后者操作简便， 提取率更高， 并且氯化钠价格低廉， 更适合作为提取川芎挥发油的辅助方法。