超临界流体萃取分析蓬莪术挥发性成分
作者：陈淑莲 游静 王国俊
单位：中国科学院兰州化学物理研究所 730000
关键词：蓬莪术；挥发油；超临界流体萃取；气相色谱-质谱法
中草药001212摘 要 用超临界流体萃取、毛细管气相色谱及气相色谱-质谱对蓬莪 术挥发油进行分析。最优化的超临界流体萃取条件为20.0 MPa，55 ℃，0.5 mL乙醇作改 性剂，动态萃取40 min，CO2用量为12 mL，并与索氏萃取、水蒸气蒸馏比较。
Extraction of Essential Oil from Curcuma phaeocaulis by Supercritical Fluid Extraction
Chen Shulian You Jing and Wang Guojun
, http://www.100md.com
(Lanzhou Institiute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences Lanzhou 730000)
Abstract To develop a method for the extraction of essential oil from Curcuma phaeocaulis Val. by supercritical fluid extra c tion (SFE), and analysis of its composition by capillary GC and GC/MS spectromet ry. Conditions for the super critical fluid CO2 extraction were studied in co m parison with Soxhlet extraction (SX) and steam distillation (SD). The optimum c o ndition for SFE was found to be: 12 mL of CO2 and 5 mL ethyl alcohol at a pres sure of 20.0 MPa, and 55 ℃ temperature for 40 min. 33 compounds were identifi ed by CGC and GC/MS spectrometry. The SFE method was found to be superior than ei ther SX or SD extraction.
, 百拇医药
Key words Curcuma phaeocaulis Val. essenti al oil supercritical fluid extraction GC/MS spectrometry
蓬莪术属姜科植物Curcuma phaeocaulis Val.，产主于四川、福建、 广东等省。研究发现[1]，莪术对小白鼠肉瘤S180的疗效较好，抑制率在 30%以上，并且实验证明，用莪术根茎治疗需3～6 个月见效，而用莪术挥发油注射液仅需2 ～3 个月，故有效成分主要在挥发油中，所以建立一种快速萃取莪术挥发油的方法是十分必 要的。油的组成为多种倍半萜衍生物和桉油精等，其中莪术二酮和莪术醇为抗癌有效成分。 其挥发油提取传统方法为水蒸气蒸馏，用超临界流体萃取其成分的研究未见报道。超临界流 体萃取特别适合处理非极性脂溶性化合物，当在流体中加入极性改性剂后，对样品的极性物 质也有较好的萃取效果[2～4]。
, http://www.100md.com
1 实验部分
1.1 仪器与试剂：超临界流体萃取仪[5](中国科学院兰州化学物理研究所研制) ；Varian 3400气相色谱仪(美国Varian公司生产)；CO2(纯度为99.997%，山东龙口侨丰 化 工厂)；甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯均为分析纯(天津化学试剂二厂)；气相色谱-质 谱定性结果由北京中日友好环境保护中心和中国进出口商品检验技术研究所提供；蓬莪术药 品购自兰震大药房(兰州)。
1.2 实验与条件
1.2.1 超临界流体萃取(SEF)：将样品研细过20 目筛，称取1.9 g放入萃取池中，加 入 0.5 mL乙醇作改性剂，20.0 MPa、55 ℃动态萃取40 min(CO2流速0.3 mL/min)，乙醇 作收集溶剂，定容至1.0 mL。
, 百拇医药
1.2.2 索氏萃取(SX)：称取5.7 g样品，100 mL乙醇回流12 h后，蒸馏除去多余溶剂。
1.2.3 水蒸气蒸馏(SD)：称取5.7 g样品，蒸馏5 h后，将收集液用正己烷液液萃取5 次 ，合并萃取液，用无水Na2SO4干燥，蒸馏除去多余溶剂。
1.2.4 气相色谱分析：色谱柱为SE-54(23 m×0.32 mm)石英毛细管柱，柱温：60 ℃至 100 ℃，升温速率10 ℃/min，再以5 ℃/min升至200 ℃，最后以20 ℃/min升至300 ℃；进 样口温度280 ℃；检测器(FID)温度350 ℃。
2 结果与讨论
2.1 萃取条件优化：对压力、温度、改性剂的种类和量、二氧化碳用量及静态平衡时间进 行优化，结果见表1。
, 百拇医药
表1 条件优化结果 分析物峰面积(刮号内)
压力(MPa)1)
温度(℃)2)
改性剂3)
改性剂量4)
C O2量(mL)5)
静态时间(min)6)
15(9 118)
40(20 089)
甲醇(24 305)
, http://www.100md.com
0.2(28 721)
6(31 339)
0(48 143)
18(19 149)
45(21 378)
乙醇(31 339)
0.4(29 582)
9(48 143 )
5(43 959)
20(28 754)
50(28 754)
, http://www.100md.com
二氯甲烷(31 211)
0.5(31 339)
12(49 782)
10(43 183)
22(25 935)
55(28 933)
乙酸乙酯(29 460)
0.6(31 074)
15(47 396)
15(42 140)
25(19 827)
, http://www.100md.com
60(25 911)
18(44 469)
1.9 g样品，乙醇作收集溶剂最后定容至1.0 mL.，1)～5)均为6.0 mLCO2。
1)50 ℃；2)20.0 MPa；3)20.0 MPa，55 ℃；4)20.0 MPa，55 ℃，乙 醇作改性剂；5)20.0 MPa，55 ℃，0.5 mL乙醇作改性剂；6)20.0 MPa，55 ℃，0.5 mL 乙醇作改性剂，9 mLCO2。
在物质的临界点附近，温度和压力的微小变化往往会导致溶质的溶解度发生几个数量级的改 变[6]，所以必须对温度和压力进行优化，结果表明压力和温度并非越高越好，而 有一个最佳值，这可以用Pawlizyn[7]的吸附解吸理论解释；超临界CO2是非极性 物质，对低极性的亲脂性化合物表现出优异的溶解性能，但对极性物质进行萃取时，必须加 入极性改性剂[8]，本实验用0.5 mL乙醇改性效果较好，乙醇的加入起到了克服母 体束缚作用和增强超临界CO2极性的双重作用；当待萃取成分达到完全萃取后，增加CO2 用量回收率会稍有下降，这可能是因为随收集时间延长，溶解在收集液中的溶质与CO2形 成气溶胶挥发损失；增加静态萃取时间不能提高萃取回收率。综合各种因素，最优化的条件 为20.0 MPa，55 ℃，0.5 mL乙醇改性，动态萃取40 min(CO2流速为0.3 mL/min)。
, http://www.100md.com
2.2 样品分析：实验用不同方法提取蓬莪术挥发性成分，并用气相色谱-质谱分析，结果 见表2。
定性检测结果由中日友好环境保护中心和中国进出口商品检验技术研究所提供。
3 结论
实验证明，超临界流体萃取较传统方法萃取能 力强，萃取效率高，有利于提高产品收率和资 源利用率。而且提取时间短、能耗低，还可避免使用大量有
表2 蓬莪术挥发性成分的分析结果 峰
号
化合物
相对含量
SEF
, http://www.100md.com
(RSD，%)
SX
(RSD，%)
SD
(RSD，%)
1
β-蒎烯
0.11(3.46)
-
-
4
樟脑
0.53(1.12)
, 百拇医药
0.77(0.97)
-
5
异龙脑
0.25(2.69)
-
-
9
1-甲基-2，4-二[1-甲基乙烯基]-1-乙基环己烷
0.92( 2.61)
0.66(2.85)
-
, 百拇医药
10
异石竹烯
0.23(2.33)
-
-
11
α-香柠檬烯
0.27(2.14)
0.16(3.44)
-
13
β-金合欢烯
0.99(1.87)
, http://www.100md.com
0.30(2.29)
-
15
4-甲基-1-[1，5-二甲基-4-己烯基]苯
19.6(4.73)
13.7(2.79)
0.3(1.14)
16
2-甲基-5-[1，5-二甲基-4-己烯基]-1，3-环己二 烯
15.2(1.52)
0.96(3.13)
, 百拇医药
-
17
1-甲基-4-[5-甲基-1-亚甲基-4-己烯基]环乙烯
6.94(1.73)
2.99(4.32)
0.19(2.54)
18
3-亚甲基-7，11-二甲基十二-1，6，10-三烯
23.7(1.56)
2.32(4.72)
0.15(2.89)
, 百拇医药
20
吉马烯β
1.33(4.13)
0.19(2.99)
-
21
莪术酮
7.40(1.65)
3.24(4.47)
1.21(4.92)
22
1β-乙酸基桉叶-4(15)，7(11)-二烯-8，12-交酯
, 百拇医药
1.91( 0.94)
0.87(2.02)
-
23
巴豆酸肉桂酯
0.41(2.96)
1.32(4.15)
0.32(4.64)
24
3，7，11-三甲基-2，6，10-十二三烯-1-醇
2.12(1.84 )
0.54(4.72)
, http://www.100md.com
0.13(1.43)
25
3，7-二甲基-10-[1-甲基亚乙基]-3，7-环十二二烯
7.04(1.87)
0.91(1.90)
0.28(3.61)
续表
峰
号
化合物
相对含量
SEF
, 百拇医药
(RSD，%)
SX
(RSD，%)
SD
(RSD，%)
26
莪术二酮
1.13(2.74)
0.91(2.94)
-
27
长叶烯醛
1.94(4.86)
, 百拇医药
1.42(3.49)
0.78(4.36)
29
2-环己基苯氧基-2-丙醇
2.03(4.86)
1.03(0.93)
0 .26(2.91)
30
丁基，2-甲基丙基-1，2-苯二甲酸酯
3.71(5.17)
2.14(1.31)
, http://www.100md.com 0.94(2.03)
31
3，7，11-三甲基-1，6，10-十二三烯-3-醇
0.61(2.46)
-
-
32
邻苯二甲酸二丁酯
0.90(0.67)
-
-
33
, 百拇医药 土荆芥素
0.71(3.64)
-
-
注：表内-为未检出，峰2.萱烯、3.桉树脑、6.龙脑、7.4-甲基-4-乙烯基-3- [1-甲基乙烯基]-1-[1-甲基乙基]环己烯、8.榄香烯、12.α-石竹烯、14.吉马 烯、19.α-金合欢烯、28.velleral三种提取方法均未检出。测定结果由中日友好环境保 护中心和中国进出口商品检验技术研究所提供。
机溶剂，减少污染，因此用超临 界流体萃取技术对药物中精油组分进行分析是一种有效的方法。
Address： Chen Shulian, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Ch inese Academy of Sciences, Lanzhou
, http://www.100md.com
参 考 文 献
1，旅大市妇产科医院肿瘤防治研究小组.中草药通讯，1972，2：15
2，Mcanally M E P. Anal Chem, 1995,67:308A
3，游 静，王国俊.环境化学，1998，17：588
4，李淑芬，陈宝良，韩金玉.化工进展，1997。2：10
5，林伟生，王国俊，俞惟乐.分析化学，1995，23：765
6，范培军，张镜澄.化工进展，1995，1：29
7，Pawlizyn J. J Chromatogr Sci, 1993,31:31
(2000-01-10收稿), http://www.100md.com
单位：中国科学院兰州化学物理研究所 730000
关键词：蓬莪术；挥发油；超临界流体萃取；气相色谱-质谱法
中草药001212摘 要 用超临界流体萃取、毛细管气相色谱及气相色谱-质谱对蓬莪 术挥发油进行分析。最优化的超临界流体萃取条件为20.0 MPa，55 ℃，0.5 mL乙醇作改 性剂，动态萃取40 min，CO2用量为12 mL，并与索氏萃取、水蒸气蒸馏比较。
Extraction of Essential Oil from Curcuma phaeocaulis by Supercritical Fluid Extraction
Chen Shulian You Jing and Wang Guojun
, http://www.100md.com
(Lanzhou Institiute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences Lanzhou 730000)
Abstract To develop a method for the extraction of essential oil from Curcuma phaeocaulis Val. by supercritical fluid extra c tion (SFE), and analysis of its composition by capillary GC and GC/MS spectromet ry. Conditions for the super critical fluid CO2 extraction were studied in co m parison with Soxhlet extraction (SX) and steam distillation (SD). The optimum c o ndition for SFE was found to be: 12 mL of CO2 and 5 mL ethyl alcohol at a pres sure of 20.0 MPa, and 55 ℃ temperature for 40 min. 33 compounds were identifi ed by CGC and GC/MS spectrometry. The SFE method was found to be superior than ei ther SX or SD extraction.
, 百拇医药
Key words Curcuma phaeocaulis Val. essenti al oil supercritical fluid extraction GC/MS spectrometry
蓬莪术属姜科植物Curcuma phaeocaulis Val.，产主于四川、福建、 广东等省。研究发现[1]，莪术对小白鼠肉瘤S180的疗效较好，抑制率在 30%以上，并且实验证明，用莪术根茎治疗需3～6 个月见效，而用莪术挥发油注射液仅需2 ～3 个月，故有效成分主要在挥发油中，所以建立一种快速萃取莪术挥发油的方法是十分必 要的。油的组成为多种倍半萜衍生物和桉油精等，其中莪术二酮和莪术醇为抗癌有效成分。 其挥发油提取传统方法为水蒸气蒸馏，用超临界流体萃取其成分的研究未见报道。超临界流 体萃取特别适合处理非极性脂溶性化合物，当在流体中加入极性改性剂后，对样品的极性物 质也有较好的萃取效果[2～4]。
, http://www.100md.com
1 实验部分
1.1 仪器与试剂：超临界流体萃取仪[5](中国科学院兰州化学物理研究所研制) ；Varian 3400气相色谱仪(美国Varian公司生产)；CO2(纯度为99.997%，山东龙口侨丰 化 工厂)；甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯均为分析纯(天津化学试剂二厂)；气相色谱-质 谱定性结果由北京中日友好环境保护中心和中国进出口商品检验技术研究所提供；蓬莪术药 品购自兰震大药房(兰州)。
1.2 实验与条件
1.2.1 超临界流体萃取(SEF)：将样品研细过20 目筛，称取1.9 g放入萃取池中，加 入 0.5 mL乙醇作改性剂，20.0 MPa、55 ℃动态萃取40 min(CO2流速0.3 mL/min)，乙醇 作收集溶剂，定容至1.0 mL。
, 百拇医药
1.2.2 索氏萃取(SX)：称取5.7 g样品，100 mL乙醇回流12 h后，蒸馏除去多余溶剂。
1.2.3 水蒸气蒸馏(SD)：称取5.7 g样品，蒸馏5 h后，将收集液用正己烷液液萃取5 次 ，合并萃取液，用无水Na2SO4干燥，蒸馏除去多余溶剂。
1.2.4 气相色谱分析：色谱柱为SE-54(23 m×0.32 mm)石英毛细管柱，柱温：60 ℃至 100 ℃，升温速率10 ℃/min，再以5 ℃/min升至200 ℃，最后以20 ℃/min升至300 ℃；进 样口温度280 ℃；检测器(FID)温度350 ℃。
2 结果与讨论
2.1 萃取条件优化：对压力、温度、改性剂的种类和量、二氧化碳用量及静态平衡时间进 行优化，结果见表1。
, 百拇医药
表1 条件优化结果 分析物峰面积(刮号内)
压力(MPa)1)
温度(℃)2)
改性剂3)
改性剂量4)
C O2量(mL)5)
静态时间(min)6)
15(9 118)
40(20 089)
甲醇(24 305)
, http://www.100md.com
0.2(28 721)
6(31 339)
0(48 143)
18(19 149)
45(21 378)
乙醇(31 339)
0.4(29 582)
9(48 143 )
5(43 959)
20(28 754)
50(28 754)
, http://www.100md.com
二氯甲烷(31 211)
0.5(31 339)
12(49 782)
10(43 183)
22(25 935)
55(28 933)
乙酸乙酯(29 460)
0.6(31 074)
15(47 396)
15(42 140)
25(19 827)
, http://www.100md.com
60(25 911)
18(44 469)
1.9 g样品，乙醇作收集溶剂最后定容至1.0 mL.，1)～5)均为6.0 mLCO2。
1)50 ℃；2)20.0 MPa；3)20.0 MPa，55 ℃；4)20.0 MPa，55 ℃，乙 醇作改性剂；5)20.0 MPa，55 ℃，0.5 mL乙醇作改性剂；6)20.0 MPa，55 ℃，0.5 mL 乙醇作改性剂，9 mLCO2。
在物质的临界点附近，温度和压力的微小变化往往会导致溶质的溶解度发生几个数量级的改 变[6]，所以必须对温度和压力进行优化，结果表明压力和温度并非越高越好，而 有一个最佳值，这可以用Pawlizyn[7]的吸附解吸理论解释；超临界CO2是非极性 物质，对低极性的亲脂性化合物表现出优异的溶解性能，但对极性物质进行萃取时，必须加 入极性改性剂[8]，本实验用0.5 mL乙醇改性效果较好，乙醇的加入起到了克服母 体束缚作用和增强超临界CO2极性的双重作用；当待萃取成分达到完全萃取后，增加CO2 用量回收率会稍有下降，这可能是因为随收集时间延长，溶解在收集液中的溶质与CO2形 成气溶胶挥发损失；增加静态萃取时间不能提高萃取回收率。综合各种因素，最优化的条件 为20.0 MPa，55 ℃，0.5 mL乙醇改性，动态萃取40 min(CO2流速为0.3 mL/min)。
, http://www.100md.com
2.2 样品分析：实验用不同方法提取蓬莪术挥发性成分，并用气相色谱-质谱分析，结果 见表2。
定性检测结果由中日友好环境保护中心和中国进出口商品检验技术研究所提供。
3 结论
实验证明，超临界流体萃取较传统方法萃取能 力强，萃取效率高，有利于提高产品收率和资 源利用率。而且提取时间短、能耗低，还可避免使用大量有
表2 蓬莪术挥发性成分的分析结果 峰
号
化合物
相对含量
SEF
, http://www.100md.com
(RSD，%)
SX
(RSD，%)
SD
(RSD，%)
1
β-蒎烯
0.11(3.46)
-
-
4
樟脑
0.53(1.12)
, 百拇医药
0.77(0.97)
-
5
异龙脑
0.25(2.69)
-
-
9
1-甲基-2，4-二[1-甲基乙烯基]-1-乙基环己烷
0.92( 2.61)
0.66(2.85)
-
, 百拇医药
10
异石竹烯
0.23(2.33)
-
-
11
α-香柠檬烯
0.27(2.14)
0.16(3.44)
-
13
β-金合欢烯
0.99(1.87)
, http://www.100md.com
0.30(2.29)
-
15
4-甲基-1-[1，5-二甲基-4-己烯基]苯
19.6(4.73)
13.7(2.79)
0.3(1.14)
16
2-甲基-5-[1，5-二甲基-4-己烯基]-1，3-环己二 烯
15.2(1.52)
0.96(3.13)
, 百拇医药
-
17
1-甲基-4-[5-甲基-1-亚甲基-4-己烯基]环乙烯
6.94(1.73)
2.99(4.32)
0.19(2.54)
18
3-亚甲基-7，11-二甲基十二-1，6，10-三烯
23.7(1.56)
2.32(4.72)
0.15(2.89)
, 百拇医药
20
吉马烯β
1.33(4.13)
0.19(2.99)
-
21
莪术酮
7.40(1.65)
3.24(4.47)
1.21(4.92)
22
1β-乙酸基桉叶-4(15)，7(11)-二烯-8，12-交酯
, 百拇医药
1.91( 0.94)
0.87(2.02)
-
23
巴豆酸肉桂酯
0.41(2.96)
1.32(4.15)
0.32(4.64)
24
3，7，11-三甲基-2，6，10-十二三烯-1-醇
2.12(1.84 )
0.54(4.72)
, http://www.100md.com
0.13(1.43)
25
3，7-二甲基-10-[1-甲基亚乙基]-3，7-环十二二烯
7.04(1.87)
0.91(1.90)
0.28(3.61)
续表
峰
号
化合物
相对含量
SEF
, 百拇医药
(RSD，%)
SX
(RSD，%)
SD
(RSD，%)
26
莪术二酮
1.13(2.74)
0.91(2.94)
-
27
长叶烯醛
1.94(4.86)
, 百拇医药
1.42(3.49)
0.78(4.36)
29
2-环己基苯氧基-2-丙醇
2.03(4.86)
1.03(0.93)
0 .26(2.91)
30
丁基，2-甲基丙基-1，2-苯二甲酸酯
3.71(5.17)
2.14(1.31)
, http://www.100md.com 0.94(2.03)
31
3，7，11-三甲基-1，6，10-十二三烯-3-醇
0.61(2.46)
-
-
32
邻苯二甲酸二丁酯
0.90(0.67)
-
-
33
, 百拇医药 土荆芥素
0.71(3.64)
-
-
注：表内-为未检出，峰2.萱烯、3.桉树脑、6.龙脑、7.4-甲基-4-乙烯基-3- [1-甲基乙烯基]-1-[1-甲基乙基]环己烯、8.榄香烯、12.α-石竹烯、14.吉马 烯、19.α-金合欢烯、28.velleral三种提取方法均未检出。测定结果由中日友好环境保 护中心和中国进出口商品检验技术研究所提供。
机溶剂，减少污染，因此用超临 界流体萃取技术对药物中精油组分进行分析是一种有效的方法。
Address： Chen Shulian, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Ch inese Academy of Sciences, Lanzhou
, http://www.100md.com
参 考 文 献
1，旅大市妇产科医院肿瘤防治研究小组.中草药通讯，1972，2：15
2，Mcanally M E P. Anal Chem, 1995,67:308A
3，游 静，王国俊.环境化学，1998，17：588
4，李淑芬，陈宝良，韩金玉.化工进展，1997。2：10
5，林伟生，王国俊，俞惟乐.分析化学，1995，23：765
6，范培军，张镜澄.化工进展，1995，1：29
7，Pawlizyn J. J Chromatogr Sci, 1993,31:31
(2000-01-10收稿), http://www.100md.com