1、优化藏药丛菔 SFE-CO2 萃取挥发性成分工艺及 GC-MS 分析 南杰东智 才让南加 张金魁 包婷雯 史生辉 青海民族大学药学院青海省青藏高原植物化学重点实验室青海省药物分析学重点实验室 青海省玉树州藏医院 摘 要： 目的:利用超临界 CO2萃取 (SFE-CO 2) 技术摸索藏药材丛菔中的脂溶性成分提取的最佳条件和主要成分分析。方法:采用均匀设计试验法优化 SFE-CO2萃取藏药丛菔中化学成分工艺, 并用 GC-MS 技术进行对其化学成分进行分析。结果:最优萃取条件为:压力 28MPa, 温度为 30, 时间为 30min。在丛菔提取物中分离出可识别峰 107 个, 其中, 26 种化学
2、成分的匹配度高于 55%以上, 其中, 角鲨烯、甾固醇、香叶基香叶醇等化合物保留指数高且含量均在 2%以上。结论:通过均匀设计方法快速准确地筛选出了 SFE-CO2技术萃取脂溶性化学成分的最佳条件, 并采用 GC-MS 技术分析和鉴定了丛菔主要脂溶性化学成分, 本研究为进一步研究藏药丛菔脂溶性化学成分提供了实验依据。关键词： 丛菔; 超临界 CO2 萃取; 均匀设计; 气相色谱-质谱联用技术; 工艺; 化学成分; 作者简介：才让南加, 青海省西宁市城东区八一中路 3 号青海民族大学药学院, 邮编:810007, 电话:0971-8802519E-mail:收稿日期：2017 年 3 月 31
3、日Optimization of Congfu SFE-CO2 of volatile components by uniform design method and GC-MS analysisNAN Jie-dongzhi CAI Rang-nanjia ZHANG Jin-kui BAO Ting-wen SHI Sheng-hui College of Pharmacy, Qinghai University for Nationalities, Key Laboratory of Plant Resources of Qinghai-Tibet Plateau in Chemical
4、 Research, Key Laboratory of Pharmaceutical Analysis in Qinghai Province; Abstract： Objective: To explore the optimal condition and principal component analysis for the Tibetan medicine Congfu fat soluble chemical constituents by the supercritical CO2 extraction technology. Methods: The supercritica
5、l CO2 fluid extraction technology was used to optimize the extraction of Tibetan medicine plexus Congfu chemical composition, and then the chemical compositions were identified with the meteorological chromatography-mass spectrometry combined technique (GC-MS) . Results: The optimum extraction condi
6、tions included: 28 MPa, 30 and 30 min. A total of 107 peaks were isolated and identified from the plexus Congfu extract, among of which the matching degree of 26 chemical compositions reached more than 55%. And the squalene, steroid geranylgeraniol, and so on, their retention index were high and the
7、ir content were more than 2%. Conclusion: The optimal conditions for the extraction of fat-soluble chemical components of supercritical CO2 technology can be quickly and accurately screened by uniform design method, and the plexus Congfu extracts are identified with GC-MS technology, which provides
8、an experimental basis for further studying the soluble chemical composition of the Tibetan medicine.Keyword： Congfu; Supercritical CO2 extraction; Uniform design; Gas chromatography-mass spectrometry multioetechniques; Technology; Chemical components; Received： 2017 年 3 月 31 日丛菔 Solms Laubachia eury
9、carpa (Maxim) Botsch.十字花科植物, 生长在海拔 2 700-4 850m 的草坡、流石滩, 多生长在云南地区的西北部和四川西南部地区, 具有清肺热、治肺炎等主要作用1, 藏医药经典巨著晶珠本草记载丛菔清热, 去口臭2。目前, 有关丛菔的研究报道并不多见, 主要集中于 ESTs的分离与分析、理化鉴别与含量测定, 对其挥发油提取方法相关研究较少。本文依据超临界 CO2萃取技术 (SFE-CO 2) 提取率高、不破坏样品且绿色环保的活性特点3-5, 采用均匀设计方法筛选丛菔 SFE-CO2最佳萃取条件和工艺, 并对其化学组分利用气相色谱-质谱联用技术 (GC-MS) 分析鉴定,
10、 为进一步了解藏药丛菔化学成分并且为开发利用提供参考。材料1. 药材丛菔, 2014 年 8 月采购于青海中藏药材市场中心, 经青海民族大学终身教授毛继祖鉴定为藏药丛菔。2.仪器GC/MS 联用:美国 Agilent 公司 7890A/MSD5975C;Agilent 公司 G1888 顶空进样器;四极杆质谱检测器;质谱检索数据库:NIST08 MS search 2.0;色谱数据处理系统 (MSD Chemstation D.03.00.611) (美国 Agilent 公司) ;Applied Separations (美国分离技术公司) , 7071 (SFE-2) 型超临界 CO2萃取
11、仪, 配备主机、Series1500 夹带剂泵、萃取釜、空压机和 SDC-6 冷循环水系统。方法与结果1. SFE-CO2条件的筛选1.1 试验方法将丛菔全草粉碎过 60 目筛, 在 1L 萃取釜中放入 200g 样品, 加热萃取釜并达到试验设定温度, 泵入 CO2到达设定压力停止泵入 CO2, 静态萃取。试验中该试验操作条件保持不变, 通过均匀设计试验方法进行试验并以萃取物得率为参考指标, 得出 SFE-CO2萃取脂溶性化学组分的最佳工艺条件。1.2 均匀试验设计萃取温度、萃取时间和萃取压力对 SFE-CO2流体法萃取脂溶性化学成分收率影响较大6-7。通过三因素五水平表格进行筛选最优萃取工艺
12、条件, 均匀设计实验因素水平见表 1。5 次不同压力、温度、时间等萃取条件下的萃取物获得率在0.07%-0.30%之间, 详见表 2。表 1 均匀设计试验因素水平 下载原表 表 4 丛菔 SFE-CO2 萃取物的化学成分 下载原表 表 2 均匀设计试验安排及结果 下载原表 1.3 SFE-CO2萃取结果及数据处理用 SPSS 20.0 软件对实验结果进行统计学回归分析, 回归数学模型为:Y=0.623+0.028x1-0.026x2-0.01x3, 相关系数 r=0.9994;所得方差分析结果见表3。表 3 方差分析结果 下载原表 由方差分析可知, 样本容量 n=5, P=0.0430.05,
13、 可得在 5%水平具有显著性差异, 回归模型较显著, 稳定性较高。实验数据显示, 丛菔 SFE-CO2最佳萃取工艺条件为:萃取压力 28MPa, 萃取温度 30, 萃取时间 30min。在此条件下进行3 次试验平均得率为 0.315%。2. 丛菔萃取物的 GC-MS 分析2.1 气质联用条件气相色谱柱为 HP-5 弹性石英毛细管柱 (30m250m, 0.25m) ;进样口温度条件为 250, 辅助区温度条件 290;程序升温条件:起始温度为 55, 持续1min 开始升温, 3/min, 升至 150, 持续 5min 之后再上升温度, 5/min, 到 260, 恒温持续 10min;进行
14、手动进样方式, 进样量 5.0L;分流比为 101;载气为 (流量) He 气 (0.8m L/min) ;质谱检测器条件为:电离方式 EI:70e V;扫描范围为 m/z:50-550amu;质谱检索标准库为 NIST08 库。2.2 丛菔超临界萃取物的化学成分按照上述的 GC-MS 条件对丛菔萃取物用色谱纯甲醇充分溶解过滤后, 在上述实验条件下进行分离, 经过质谱分析和计算机标准普库检索, 根据保留指数公式算出各组分的 Kovats 保留指数。公式为:KI=100n+100 (t x-tn) / (tn+1-tn) , 分离鉴定分析结果见表 4。在丛菔提取物中分离出可识别峰 107 个,
15、其中 26 种化学成分匹配度高于 55%以上, 其中, 角鲨烯、甾固醇、香叶基香叶醇等化合物保留指数高且含量均在 2%以上。讨论与相似研究比较来看, 本论文以藏药丛菔为研究对象, 通过均匀设计试验方法, 选定了藏药丛菔 SFE-CO2最佳萃取工艺条件 (萃取压力 28MPa, 萃取温度 30, 萃取时间 30min) 及 GC-MS 分析参数, 实验结果表明, 丛菔挥发油提取物获得率较低, 这与植物本身的属性有关, 从很多植物学研究中发现, 十字花科的植物挥发油总体来说含量较低, 如采用普遍水蒸馏法提取挥发油得率更低。相比较来看, SFE-CO 2萃取技术提取丛菔挥发油化合物操作简单快速且无污
16、染, 从经济和效率方面都比较理想, 因而采用 SFE-CO2流体萃取技术可以提高萃取率8。通过 GC-MS 对丛菔萃取物分离测定和结构鉴定, 总共分离出可识别峰有 107 个, 与 NIST 标准谱库匹配度高于 55%以上的有 26 种化学组分, 角鲨烯、甾固醇、香叶基香叶醇等化合物保留指数高且含量均在 2%以上。其中, 角鲨烯作用可提高体内的超氧化物歧化酶活性且增强免疫能力、可抗衰老和抗疲劳以及抗肿瘤等, 它是一种海洋生物活性物质9。而化学成分谷甾醇对血清胆固醇具有降低作用, 在临床它对型高脂血症及动脉粥样硬化起着预防作用。香叶基香叶醇具备广泛的生理活性, 如, 杀毒、抗病毒及抗肿瘤等机制作
17、用10;法呢醇是螨虫的天然杀虫剂, 也是很多昆虫的性外激素。亚麻酸具有调节血脂、预防心肌梗塞和脑梗塞、抗炎等作用11。挥发油萃取物中各成分的药理作用与传统藏药经典中描述的功效认识不完全一样, 但也有共性, 这主要取决于两个学科体系理论的差异。从各化学成分的药理作用来看, 藏医学所言“清热”功效有可能是通过丛菔中角鲨烯的“增强机体免疫能力”的作用、亚麻酸的抗炎作用以及香叶基香叶醇的抗病毒作用等共同发挥作用实现的, 具体作用机制有待进一步深入研究。参考文献1罗达尚.中华藏本草.北京:民族出版社, 1997:108 2帝玛尔丹增彭措.晶珠本草.毛继祖, 译.上海:上海科学技术出版社, 2012:14
18、9 3潘艺, 周远扬.超临界 CO2 萃取法提取中药杜衡挥发油化学成分研究.广东农业科学, 2008, 35 (1) :70-72 4刘志雄, 田启建, 陈义光, 等.重楼挥发油成分的 GC-MS 分析.中药材, 2015, 38 (1) :104-107 5杨彬彬, 容蓉, 胡金芳, 等.三种提取方法结合 GC-MS 分析比较草豆蔻的挥发性成分.中药材, 2014, 37 (3) :443-447 6尹慧晶, 钱一帆, 濮存海.均匀设计法优化荷叶超临界 CO2 萃取工艺及萃取物 GC-MS 分析.中药材, 2007, 30 (4) :464-466 7王嗣岑, 陈琴华, 尉耀元, 等.红毛七超临界提取物化学成分的 GC-MS 分析.药学学报, 2007, 42 (5) :525-528 8张楠, 林文, 戴琳, 等.超临界萃取制备亚麻籽油并用尿素包合提纯 -亚麻酸的工艺研究.中国粮油学报, 2016, 31 (2) :38-43 9雷茜茜, 赵松林, 陈卫军, 等.角鲨烯和维生素 E 抗皮肤衰老作用的比较研究.食品工业科技 2013 (13) :91-93, 98 10孙立宏, 孙立明.香叶醇的研究进展.西北药学杂志, 2009, 24 (5) :428-430 11杨天奎, 高春香, 张超明, 等.-亚麻酸降血脂作用的研究.中国油脂, 1995, 20 (3) :46-49
