陕西姜黄挥发油的提取与GC-MS测定*

闫翱翔，高苏亚,2**，唐一梅,2，吴伊凡，姚 燕，张雪梅，黄亚涛，唐柏林，马海燕

(1.西安医学院 药学院，陕西 西安 710021；2.西安医学院 药物研究所，陕西 西安 710021)

姜黄(CurcumalongaL.)为姜科姜黄属植物的干燥根茎，属多年生草本植物，主要成分为姜黄素类化合物、挥发油及多糖等[1]。姜黄既具有行经止痛、通经破血、祛风疗痹等药理功效，又是一种营养价值特高的养生食材和保健品，可药食两用[2-3]，FDA批准姜黄为天然食品添加剂[4]。姜黄挥发油是姜黄中最具药理活性的挥发性部分，除具有广谱抗菌消炎作用外，还具有抗氧化、抗癌、抗生育等作用[5-8]。目前，姜黄挥发油的提取方法有多种[9-10]，但成本远高于水蒸气蒸馏法。水溶性离子液体和某些盐在一定条件下能形成双水相体系，现已广泛应用于食品和中药有效成分的提取分析[10-12]，但鲜见应用于姜黄挥发油的提取中。气相色谱-质谱(GC-MS)联用既满足质谱分析对样品单一性的要求，又可省去样品分离、转移的繁琐过程，还可极大提高对组分的定性和定量效率。目前，采用GC-MS分析挥发油的文献报道较多[13-15]，但对陕西姜黄挥发油的研究较少。实验通过水蒸气蒸馏法和离子液体辅助水蒸气蒸馏法提取姜黄挥发油，并采用GC-MS对陕西姜黄挥发油成分进行分析测定，为其有效利用提供实验参考。

1 实验部分

1.1 原料、试剂与仪器

姜黄药材：购自西安药材市场，产于陕西，经西安医学院药学院生药教研室张寒副教授鉴定。

丙酮：色谱纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；离子液体(1-辛基-3-甲基咪唑盐)：纯度≥99%，自制；氦气：纯度≥99.999%，西安阳光气体公司；无水乙醇：天津市河东区红岩试剂厂；乙酸乙酯：天津利安隆博华医药化学有限公司；无水硫酸钠：国药集团化学试剂有限公司；以上试剂均为分析纯。

气-质联用仪：Agilent 7890A/5975C，美国 Agilent公司；高速万能粉碎机：FW200A，电热恒温水浴锅：HH-S6，北京科伟永兴仪器有限公司；旋转蒸发器：RE-2000A，巩义市予华仪器有限责任公司；智能型电热恒温鼓风干燥箱：DHG-9240B，上海琅玕实验设备有限公司。

1.2 姜黄挥发油的提取工艺优化

称取同一批次姜黄药材粉末18份，每份10.0 g置于250 mL圆底烧瓶中，其中9份不加离子液体，9份各加1 mL离子液体。分别加入一定体积的超纯水，连接挥发油测定器与回流冷凝管，电热套缓慢加热至微沸，保持微沸一定时间，至测定器中油量不再增加，停止加热，放置片刻，开启测定器下端活塞，将水缓慢放出，至油层上端到达刻度0线以上5 mm为止。放置1 h后，再开启活塞使油层下降至其上端恰与刻度0线平齐，读取挥发油体积。选用m(姜黄)∶V(提取液)简称料液比(A)、筛孔(B)、提取时间(C)为可变因素，设计正交实验L9(33)，结果见表1和表2。

表1 水蒸气蒸馏法提取姜黄挥发油

表2 离子液体辅助水蒸气蒸馏法提取姜黄挥发油

由表1和表2可知，姜黄挥发油提取中3个影响因素的影响次序均为料液比>筛孔>提取时间。水蒸气蒸馏法最佳提取条件为A3B2C1，即料液比为1∶20 g/mL，筛孔为0.25 mm，提取时间为4 h；而离子液体辅助水蒸气蒸馏法最佳提取条件为A3B2C2，即料液比为1∶20 g/mL，筛孔为0.25 mm，提取时间为5 h。对比表1和表2实验结果可知，离子液体辅助水蒸气蒸馏法提取姜黄挥发油的提取率明显高于单独水蒸气蒸馏法。

1.3 挥发油供试品溶液的制备

将不同提取方法获得的挥发油，加入无水硫酸钠干燥除水后，各精密吸取100 μL，分别置于10 mL容量瓶中，以色谱级丙酮溶解并稀释至刻度，摇匀，经0.45 μm微孔滤膜过滤即得供试液“离子液体(-)”(未加离子液体)和“离子液体(+)”(加入离子液体)，以丙酮作为空白对照。

1.4 GC-MS测定条件

HP-5MS毛细管色谱柱(0.25 μm × 0.25 mm × 30 m)，程序升温：初始温度40 ℃，保持2 min，以10 ℃/min 升至110 ℃，再以5 ℃/min升至190 ℃，最后以8 ℃/min升至240 ℃；载气为高纯氦气，载气流量1.0 mL/min；分流进样，分流比为15∶1，进样口温度为280 ℃，进样量为1.0 μL；离子源为EI源，电子轰击电压为70 eV，离子源温度为250 ℃，四极杆温度为150 ℃，质量扫描范围m/z35～450，溶剂延迟时间2 min。Agilent Masshunter定性工作软件及NIST11质谱数据库。

2 结果与分析

2.1 姜黄挥发油的测定结果

取5批姜黄药材(S1～S5)，按最优条件进行提取，得5批姜黄药材的挥发油含量均大于0.035 mL/g，结果见表3。

表3 不同批次姜黄挥发油提取结果

2.2 GC-MS分析结果

在1.4GC-MS测定条件下，测得不同提取方法所得姜黄挥发油总离子流色谱图(见图1)，采用峰面积归一化法计算出各组分的相对含量列于表4；经NIST11质谱数据库对照分析，结合质谱碎片离子和相关参考文献[14-15]，共鉴定出40余种化合物，其中26种化学成分列于表4。

t/mina 离子液体(-)

t/minb 离子液体(+)图1 水蒸气蒸馏法提取姜黄挥发油总离子流色谱图

表4 水蒸气蒸馏法提取的姜黄挥发油化学成分

由表4可知，姜黄挥发油的主要成分为8,9-去氢-9-甲酰基-环异长叶烯、姜黄二酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、吉马酮、芳姜黄酮等。其中，8,9-去氢-9-甲酰基-环异长叶烯、姜黄二酮的含量最高，其质谱图分别见图2和图3。

m/z图2 8,9-去氢-9-甲酰基-环异长叶烯的质谱图

m/z图3 姜黄二酮的质谱图

3 结 论

姜黄中的挥发性成分是其主要的有效部位，对姜黄挥发油的提取和定性研究是建立良好质量控制体系、探究其药效物质基础和阐释药效作用机制的基础性工作。离子液体辅助水蒸气蒸馏法提取姜黄中挥发油的提取率明显高于单独水蒸气蒸馏法提取，也可增加姜黄挥发油的测定组分。GC-MS 联用技术已兴起多年，用于挥发性成分的定性定量分析灵敏可靠，作者采用该技术共鉴定出姜黄挥发油40余种化学成分，其中相对含量较高的成分为8,9-去氢-9-甲酰基-环异长叶烯、姜黄二酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、吉马酮、芳姜黄酮、桉叶素等。从众多物质中筛选出相对含量较高的成分可为姜黄药材及其产品的质量控制研究提供科学依据。