气液相连续萃取法提取陈皮挥发油中主要成分的GC-MS研究

【核心介绍】采用气液相连续萃取法和水蒸气蒸馏法对陈皮中的挥发油进行提取，利用气相色谱法（GC）和气相色谱-质谱联用法（GC-MS）分离并鉴定了其化学成分，并用峰面积归一化法测定了各成分的百分含量。结果表明：气液相连续萃取法较水蒸气蒸馏法多29种成分，使用气液相连续萃取法比使用水蒸气蒸馏法获得的挥发油质量要高2.8倍。气液相连续萃取法提取主要成分中1,8-萜二烯的含量为比水蒸气蒸馏法提取的含量多3.9倍。 　

气液相连续萃取法提取陈皮挥发油中主要成分的GC-MS研究

赵健¹，常健¹，李红¹,苑蕾²

（1.辽宁省分析科学研究院 辽宁省标准化体系建设工程技术研究中心，辽宁沈阳 110015；2.营口理工学院，辽宁营口 115000）

摘  要：采用气液相连续萃取法和水蒸气蒸馏法对陈皮中的挥发油进行提取，利用气相色谱法（GC）和气相色谱-质谱联用法（GC-MS）分离并鉴定了其化学成分，并用峰面积归一化法测定了各成分的百分含量。结果表明：气液相连续萃取法较水蒸气蒸馏法多29种成分，使用气液相连续萃取法比使用水蒸气蒸馏法获得的挥发油质量要高2.8倍。气液相连续萃取法提取主要成分中1,8-萜二烯的含量为比水蒸气蒸馏法提取的含量多3.9倍。

关键词：陈皮；挥发油；气相色谱；气相色谱-质谱；气液相连续萃取法

中图分类号 0657.63

Determination of Volatile Oils in Pericarpium Citri Reticulatae by Gas Liquid Phase Continual Extraction Method with GC-MS

Zhao Jian¹, Chang Jian¹, Li Hong¹,Yuan Lei²

（1. Liaoning Province Academy of Anaytic Sciences, The standard Engineer Research Center of Liaoning Province, Liaoning Shenyang 110015  2. Yingkou Institute of Technology, Liaoning Yingkou 115000)

 

Abstract：The volatile oils was extracted by gas liquid phase continual extraction method andsteam distillation method from pericarpium citri reticulatae and analyzed by gas chromatography (GC) and gas chromatography mass spectrometry(GC-MS). Finally the area normalization was used to measure the relative percentages of each of the components.The results showed that , comparing with steam distillation method, the componentsthat are more than 29 componentswere extracted by gas liquid phase continual extraction method. The quality of volatile oil obtained byusing gas liquid continual extraction method is 2.8 times higher than that obtained byusingsteam distillationmethod.  The content of gas liquid phase p-Mentha-1,8-diene extracted by using gas liquid phase continual extraction method is 3.9 times more than that extracted by using steam distillationmethod.

Key words：pericarpium citri reticulatae； volatile oils；gas chromatography (GC)； gas chromatography mass spectrometry(GC-MS)；gas liquid phase continual extraction method

 

陈皮为芸香科植物橘(Citrus reticulata Blanco) 及其栽培变种的干燥成熟果皮^[1]。陈皮是一味常用中药，具有通气健脾、燥湿化痰、解腻留香、降逆止呕的功效。陈皮的苦味物质是以柠檬苷和苦味素为代表的“类柠檬苦素”，这种类柠檬苦素味平和，易溶解于水，有助于食物的消化。陈皮含有挥发油、橙皮甙、维生素B、C等成分，它所含的挥发油对胃肠道有温和刺激作用，可促进消化液的分泌，排除肠管内积气，增加食欲。

传统的陈皮挥发油提取主要有水蒸气蒸馏法^[2,3]和压榨法^[4]，除此之外超临界CO₂萃取技术^[5,6]，低温连续相变萃取技术^[7]等。本实验采用具有独立自主知识产权的气液相连续萃取塔对陈皮挥发油进行提取，本方法突破了传统萃取方法操作的间断性，实现了完全的连续萃取^[8]。通过大量的实验数据与2015年版药典中水蒸气蒸馏法作为比较，探讨本方法提取挥发油的特点。

对挥发油的化学成分测定一般是利用气相色谱法（GC）或气相色谱-质谱联用法（GC-MS）检测^[2]，基于气相色谱保留指数或质谱等对部分组份进行定性和定量测定。

1．材料与方法

1.1  试剂

乙醚、正己烷、丙酮(天津康科德科技有限公司)均为色谱纯，无水硫酸钠（国药集团化学试剂有限公司）为分析纯，二次水作为实验用水。

1.2  实验仪器和装置

气液相连续萃取塔（辽宁省分析科学研究院自主研发，专利号：200420070324）；挥发油提取器，沈阳化学玻璃仪器厂；旋转蒸发仪，上海宙辉生化仪器有限公司；Agilent7890A气相色谱仪，美国安捷伦公司；Agilent6890N-5975气相色谱-质谱仪，美国安捷伦公司；电子天平AE240，METTLER TOLEDO公司；恒温加热套，北京市永光明医疗器械厂。

注：除受温度影响的实验外，所有实验均在20℃室温条件下进行。

1.3  样品来源

样品均采购自沈阳市维康大药房广陈皮（二年）批号140506

1.4  实验方法

1.4.1 挥发油的提取

将陈皮粉碎，称取20g分别按下述方法1、方法2提取挥发油。冷却后，分离出乙醚，经无水硫酸钠脱水后置于40℃水浴中，加热到重量不再减少为止，称取挥发油质量。分别加入3.0 mL乙醚，振摇，取1.0 μL进气相色谱仪或气相色谱-质谱仪分析。

方法1：水蒸气蒸馏法提取陈皮挥发油的含量测定按照《中华人民共和国药典》2015年版四部通则2204挥发油测定法甲法项下规定的方法进行^[9]。

方法2：气液相连续萃取陈皮挥发油方法：取供试品适量（约相当于挥发油0.5~1.0 mL），称定重量（准确至±0.0001 g），置于烧瓶中，加入200 mL水（或适量）与玻璃珠数粒，振荡混合后，连接气液相连续萃塔水和物料汽化器端，另取一圆底烧瓶，加入100 mL乙醚（沸点34.6℃），连接气液相连续萃塔有机相汽化器端，打开油水分离器相连的支管注入适量水，至回流状态后密封，打开回流冷凝装置。有机相汽化器温控装置设定加热温度45℃，开启加热装置；开启水和物料汽化器温控装置缓慢加热至微沸，气液相连续萃取5小时。

1.4.2挥发油测定的色谱-质谱条件

气相色谱条件：检测器：FID；石英毛细管色谱柱：采用(5%苯基)甲基聚硅氧烷，HP-5MS30 m×0.25 mm×0.25 μm，柱温：60℃保持2 min，程序升温速度：5℃·min ^{- 1}到250℃；气化室温度：280℃保持30 min；载气：氮气；进样量：1.0 μL。

气相色谱-质谱条件：气相色谱条件同上；质谱条件：电子轰击源(EI)；电子能量：70 eV；电子倍增器电压1280V；离子源温度：230℃；四极杆温度：150℃；扫描方式：全扫描；质量扫描范围：m/z 35～550。

2  结果与讨论

2.1  气液相连续萃取方法与水蒸气蒸馏法提取陈皮挥发油质量比较的研究

两种方法各作5个重复提取，称取得到的陈皮挥发油质量见表1。

表1 气液相连续萃取方法与水蒸气蒸馏法提取陈皮挥发油质量比较

从表中数据可以看出：使用气液相连续萃取法提取的陈皮挥发油平均质量为0.1217 g，使用水蒸气蒸馏法提取的挥发油平均质量为0.0428 g。使用本方法比使用水蒸气蒸馏法获得的挥发油质量要高2.8倍。

 

2.2 陈皮挥发油的分离与分析

2.2.1  陈皮挥发油气相色谱分离测定

两种不同提取方法获得挥发油乙醚溶液在气相色谱仪上分析得到谱图见图1。

图1不同提取方法得到的陈皮挥发油的GC图

从图1可直观地看出两种提取方法所得挥发油的差异，仔细的分析后发现，气液相连续萃取法提取的陈皮挥发油共分出51种成分，水蒸气蒸馏法提取的陈皮挥发油共分出22种成分，本法较水蒸气蒸馏法多29种成分，相对应的含量也明显增加。

 

2.2.2  陈皮挥发油气相色谱-质谱成分测定

利用气相色谱—质谱仪分析得到的谱图见图2和图3。基于气相色谱保留指数和组分质谱谱图所得到的一些主要组份见表2 。

图2 水蒸气蒸馏法提取陈皮挥发油GC-MS图

图3 气液相连续萃取法提取的陈皮挥发油GC-MS图

 

表2 陈皮挥发油气相色谱-质谱分析结果

保留时间（min）	气液相连续萃取法	水蒸气蒸馏法
12.819	辛醛	辛醛
13.483	甲基丙基苯	甲基丙基苯
13.726	1,8-萜二烯	1,8-萜二烯
15.711	1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）苯	1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）苯
16.21	壬醛	壬醛
16.721	1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）-反式-2-环己烯-1-醇	1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）-反式-2-环己烯-1-醇
17.085	顺式-萜二烯氧化物	顺式-萜二烯氧化物
17.259	反式-萜二烯氧化物	反式-萜二烯氧化物
17.146	1-乙烯基-4-甲氧基-苯（不纯组分）	1-乙烯基-4-甲氧基-苯（不纯组分）
18.13	6-甲基-二环[3.3.0]十碳-2-烯-7-酮	6-甲基-二环[3.3.0]十碳-2-烯-7-酮
18.369	4-甲基-（1-甲基乙基）-3-环己烯-1-醇	4-甲基-（1-甲基乙基）-3-环己烯-1-醇
18.535	1-（2-甲基苯基）-乙酮	1-（2-甲基苯基）-乙酮
18.611	2，2，4-三甲基-苯甲醇	2，2，4-三甲基-苯甲醇
18.676	2-甲撑-（5-甲基乙烯基）-环己醇	2-甲撑-（5-甲基乙烯基）-环己醇
18.759	2，2，4-三甲基-3-环己烯-1-甲醇	2，2，4-三甲基-3-环己烯-1-甲醇
18.767	2-甲基-5-（1-甲基乙烯基）-反式-环己酮	2-甲基-5-（1-甲基乙烯基）-反式-环己酮
18.95	1.        胡薄荷酮	胡薄荷酮
19.028	2-（2-甲基亚丙基）-环己酮	2-（2-甲基亚丙基）-环己酮
19.114	癸醛	癸醛
19.253	2，4-二甲基-3-环己烯-1-乙醛	2，4-二甲基-3-环己烯-1-乙醛
19.474	顺式-2-甲基-5-（1-甲基乙烯基）-环己烯-1-醇	顺式-2-甲基-5-（1-甲基乙烯基）-环己烯-1-醇
19.626	5-异丙烯基-2-甲基环戊烯-1-烯羰醛	5-异丙烯基-2-甲基环戊烯-1-烯羰醛
19.708	18.676组分异构体	18.676组分异构体
20.025	（s）-2-甲醛-5-(1-甲基乙烯基)-2-环己烯-1-酮	（s）-2-甲醛-5-(1-甲基乙烯基)-2-环己烯-1-酮
20.697	4-1-(1-甲基乙烯基)-1-环己烯-1-羰醛	4-1-(1-甲基乙烯基)-1-环己烯-1-羰醛
21.317	2，3，4，6-四甲基酚	2，3，4，6-四甲基酚
21.455	2-乙烯基-1，3，3-三甲基-环己烯	2-乙烯基-1，3，3-三甲基-环己烯
21.997	4-乙烯基-4-甲基-3-（1-甲基乙烯基）-1-（1-甲基乙基）-环己烯	4-乙烯基-4-甲基-3-（1-甲基乙烯基）-1-（1-甲基乙基）-环己烯
22.08	1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）-1，2-环己二醇	1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）-1，2-环己二醇
22.726	古巴烯	古巴烯
23.025	1-乙烯基-1-甲基-2，4-双（1-甲基乙烯基）环己烷	1-乙烯基-1-甲基-2，4-双（1-甲基乙烯基）环己烷
24.273	E、E-2，6-二甲基-3，5，7-八碳三烯-2-醇	E、E-2，6-二甲基-3，5，7-八碳三烯-2-醇
23.757	4-（1-甲基乙烯基）-1-环己烯-1-甲醇乙酸酯	4-（1-甲基乙烯基）-1-环己烯-1-甲醇乙酸酯
25.253	1，2，3，4-四氢-1，6-二甲基-（1-甲基乙基）-（1s-顺势）-萘	1，2，3，4-四氢-1，6-二甲基-（1-甲基乙基）-（1s-顺势）-萘
25.808	十二碳酸	十二碳酸
26.246	李德醇（Ledol）混合组分	李德醇（Ledol）混合组分
26.901	t-依兰醇	t-依兰醇
27.078	α-杜松醇	α-杜松醇

 

2.3结论

气液相连续萃取法较水蒸气蒸馏法多29种成分，其中主要几种物质经质谱分析为：13.986 min为 1，8-萜二烯；19.955 min为（s）-2-甲醛-5-(1-甲基乙烯基)-2-环己烯-1-酮；21.438 min为2-乙烯基-1，3，3-三甲基-环己烯；15.832 min为 1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）苯；22.982 min为1-乙烯基-1-甲基-2，4-双（1-甲基乙烯基）环己烷。

GC-MS法测定的陈皮挥发油主要成分中以1，8-萜二烯的含量最多，与文献报道的相符^[2]。由GC-MS谱图可知，气液相连续萃取法提取陈皮挥发油1，8-萜二烯占59.5%，而水蒸气蒸馏法提取陈皮挥发油中1，8-萜二烯占15.6%，气液相连续萃取比水蒸气蒸馏法提取陈皮挥发油中1，8-萜二烯含量多达3.9倍，同时其它相对沸点较低的挥发性化合物成分含量也比较明显的增加。

本实验首次将气液相连续萃取法应用于中药样品挥发油的制备上，本方法实现了对样品完全的连续萃取，气液相连续萃取法能够更真实、全面的反映陈皮挥发油的化学成分，是一种更加有效的中药挥发油提取新工艺。

 

参考文献

[1]李家实. 中药鉴定学[M], 上海:上海科学技术出版社，1996:409.

[2]龚范，梁逸曾，宋又群，彭源贵，崔卉. 陈皮挥发油的气相色谱/质谱分析[J]. 分析化学, 2000, 28(7): 860-864.

[3]Sahraoui N,Vian M A, El Maataoui M, et al. Valorization ofcitrus by-products using Microwave Steam Distillation (MSD)[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2011,12(2): 163-170.

[4]谢练武, 郭亚平, 周春山, 周尽花.压榨法与蒸馏法提取柑橘香精油的比较研究[J].化学与生物工程,2005, 22(5):15-17.

[5]刘发宝, 曾建国, 李文亮, 张雪. 超临界CO₂ 萃取法和水蒸气蒸馏法提取陈皮挥发油的比较[J]. 中南药学, 2010, 8(12): 883-886.

[6]Mira B, Blasco M, Berna A, et al. Supercritical CO2extraction of essential oil from orange peel. Effect ofoperation conditions on the extract composition [J]. TheJournal of supercritical fluids, 1999, 14(2): 95-104.

[7]周国海, 苗建银, 刘飞等. 陈皮挥发油的低温连续相变萃取及特性分析[J]. 现代食品科技，2013, 29（12）: 2931-2936.

[8]赵健，李红，常健等.索尔邦百合花挥发油不同提取方法的GC-MS比较[J].现代科学仪器，2015,10(5):104-108.

[9]中国药典2015年版四部[S]，北京：中国医药科技出版社,2015:203-204.