1、论文题目香茅油的提取及其化学成分的分析 院 别 化学化工学院 专 业 化学 年 级 2007 学 号 200724101135 学生姓名 陈子冲 指导教师 赵建芬 完成时间 2011 年 5 月肇庆学院教务处制毕 业 论 文香茅油的提取及其化学成分的分析陈子冲 指导老师：赵建芬摘 要 ：以香茅油的得率为考察指标，采用水蒸气蒸馏法提取香茅中的挥发油，并设计正交试验 L9（3 3） ，从料液比、提取时间和浸泡时间这三个因素考察了香茅草挥发油得油率，从而筛选出最佳提取条件。结果表明最佳提取条件：浸泡时间为 24 小时，提取时间为 1.5小时，料液比为 1：15，在此提取条件下香茅油的得率为 0.57
2、67%。影响因素强弱依次为浸泡时间、料液比、提取时间。采用气相色谱-质谱联用法（GC-MS）对提取物的成分进行鉴定分析，经 GC-MS 分析，香茅油主要成分为不饱和醛和醇，其中柠檬醛是含量最高，含量为 69.04%，其次是柠檬醇，含量为 9.25%。关键词：香茅油；水蒸气提取；正交试验；化学成分；GC-MS 分析1 引言香茅（Citronella ）是禾木科茅属约 55种芳香性植物的统称，为常见的香草之一。因有柠檬香气，故又称柠檬草、柠檬香茅、柠檬茅。香茅主要分布在东半球热带及亚热带（亚洲国家：印度、泰国、斯里兰卡、越南等） ，我国主要分布在云南、四川、台湾、海南、广东、广西等省区。我国香茅属
3、植物有8种，分别是芸香草、高杆野香茅、扭鞘香茅(野香茅) ，柠檬草、亚香茅、枫茅、爪哇香 1。目前国内对于香茅草提取油的方法主要有水蒸气法、毛细管提取法和超临界CO 2 萃取法等。对香茅油成分进行GC-MS分析，发现不同地方的香茅草所提取的香茅油的化学成分有所不同。有文献报道广西产香茅草挥发油主要化学成分为月桂烯、橙花醛和柠檬醛 2，贵州榕江地区香叶油的主要化学成分为香茅醇、香叶醇、香茅醇乙酸酯、薄荷酮和芳樟醇3，湘西香茅草挥发油主要化学成分为柠檬醛、橙花醛、香叶烯、牻牛儿醇、 2-戊烯、牻牛儿酸、罗勒烯 4，云南的香茅草油的挥发油主要化学成分为香茅醇、香茅醛和香叶醇 5。1.1 课题研究的目
4、的和意义国内对于香茅草挥发油的提取方法主要集中在水蒸气蒸馏法、毛细管提取法、超临界CO2萃取法等，本课题采用水蒸气提取法提取肇庆高要产香茅草的精油，目的是优化其提取条件并采用GC-MS分析精油的化学成分。通过本课题研究将对肇庆高要香茅草挥发油有进一步的了解，为开发利用本地资源提供科学数据，具有实际意义。1.2 国内对香茅油的研究现状目前国内对香茅油的研究情况主要有三方面，首先是香茅草精油提取方法的研究，主要有三种：水蒸气蒸馏法、毛细管提取法和超临界CO 2 萃取法，其中水蒸气法和超临界CO2 萃取法用得最多，水蒸气法操作简单，经济，对设备要求不高，用的提取剂为水，天然无毒，提取安全，但是对于温
5、度的控制不稳定，加热时容易破坏香茅油的化学成分 6。超临界CO 2 萃取法虽然提取效率较好，提取的精油化学成分稳定，但是提取的费用也高，不适合用于工业大量生产 7。毛细管法提取效果虽好，但是对仪器设备要求高，也不合适于工业生产 8。第二方面，主要是香茅草的化学成分研究，香茅草的化学成分主要含有柠檬醛、柠檬醇、香茅醛，不同产地的香茅化学成分有所不同，有些香茅草除了含有以上说的三种成分还含有香茅醇 5。第三方面的研究主要是研究香茅草的药性以及抑菌性。香茅全草入药,其性味辛温甘,具有祛风通络、温中止痛、止泻的作用,临床用于治疗感冒头身疼痛、风寒湿痹、脘腹冷痛、泄泻、跌打损伤等疾病。1.3 课题研究的
6、主要内容与主要创新点1.3.1 课题研究的主要内容采用水蒸气蒸馏法对香茅油进行提取，以得油率为参考指标，考察提取时间、料液比和物料浸泡时间这三个因素对得油率的影响，优化提取条件，并运用GC-MS法对所提取精油进行化学组分分析，比较肇庆高要香茅草挥发油与其他地方的香茅草挥发油有何不同之处。1.4.2 主要创新点目前对于香茅油的提取方法的研究国内少有报道，而用GC-MS法检测香茅油的物质成分也少有报道，对肇庆高要市产香茅草挥发油进行提取、分析研究的尚未见有报道。因此，本文采用水蒸气蒸馏法提取肇庆高要香茅草的精油，通过对提取时间、料液比以及物料浸泡时间进行探讨，以确定最佳的提取工艺，同时研究挥发油主
7、要成分，为研究本地香茅草提供一些数据参考，具有创新性。2.1 实验材料2.1.1 实验仪器GC-MS2010 （日本岛津公司出产 色谱柱：HP-5MS 30m0.25mm0.50m）水蒸气蒸馏装置（实验室组装）日本岛津 GCMS/QPS050A 气相色谱质谱联用仪；200ul 移液枪（赛默尔世飞上海仪器有限公司）电子调温电热套（重庆市吉祥教学设备有限公司 98-1-B 3800C）AE240 电子分析天平（ 梅特勒 -托利多仪器(上海) 有限公司）2.1.2 试剂与药品香茅草（肇庆高要市）一次性注射器（四川新世纪医用高分子制品有限公司）乙醚，无水硫酸钠试剂均为分析纯，购自天津市广成化学试剂有限
8、公司2.2 实验内容与方法2.2.1 水蒸气蒸馏法提取香茅油2.2.1.1 水蒸气蒸馏法简介 9水蒸气蒸馏法是指将含有挥发性成分的药材与水共蒸馏，使挥发性成分随水蒸气一并馏出，经冷凝分取挥发性成分的浸提方法。该法适用于具有挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏、在水中稳定且难溶或不溶于水的药材成分的浸提。2.2.1.2 实验方法称取烘干粉碎的香茅草100g左右，置于圆底烧瓶，通过改变提取时间、料液比、浸泡时间来进行试验，提取时间分别为1 h、1.5 h、2h，料液比分别为1:15、1:20 、1:25，浸泡时间为0h、12h、24h。按料液比加入提取剂（蒸馏水） ，连接好装置，开冷凝水，开始加热蒸馏
9、，提取完毕后，收集样品，用无水硫酸钠干燥，萃取分液，收集精油于低温（-4）保存，用于成分分析.GC：色谱柱：HP-5MS 30m0.25mm0.50m；进样口温度：250；进样量 0.2ul；分流进样，分流比：20：1；升温程序：80，保持 1min，以 5/min 的速度升到 200，保持 3min，以 8/min 的速度升到 280，保持 10min。MS： Scan 模式采集，扫描分子量范围：30400amu；溶剂延迟：2.5min。2.3 结果与分析2.3.1 水蒸气蒸馏法根据影响挥发油提取的原因，选取料液比（A ） 、提取时间（B） 、浸泡时间（C）作为考察因素设计 3 个水平 10
10、，以挥发油的得率为考察指标，设计正交试验，详见表 1表 1 因素水平表水平料液比(A)提取时间/h(B)浸泡时间/h(C)1 1：15 1 02 1：20 1.5 123 1：25 2 24注意：提取时间为回流时间 得率=（挥发油质量/香茅草质量）x100%2.3.2 正交试验结果表 2 正交实验结果因素试验点A B C挥发油质量/g香茅草质量/g得油率(Y)/%1 1 1 1 0.3011 100.1105 0.30072 1 2 2 0.5101 100.3921 0.50813 1 3 3 0.5420 100.6605 0.53844 2 1 2 0.3102 100.1502 0.3
11、0975 2 2 3 0.3605 100.2250 0.35976 2 3 1 0.3510 100.2145 0.35027 3 1 3 0.5055 100.6325 0.50238 3 2 1 0.4015 100.4201 0.39989 3 3 2 0.3420 100.1251 0.34162.3.3 极差分析表 3 试验结果极差分析因 素水 平A B CK1 1.3472 1.1127 1.0507K2 1.0196 1.2676 1.1594K3 1.2437 1.2292 1.400410.4457 0.3709 0.350220.3398 0.4225 0.3865K30
12、.4147 0.4097 0.4668极差(R) 0.1059 0.0526 0.1166主次顺序 CAB优水平 A1 B2 C3优组合 A1B2C3注意：K ij=Yi1+Yi2+Yi3 ( i=A,B,C j=1,2,3) =K/3KR=max（ ）min（ ）ij ij由表 3 可知，极差 RCRARB, 若以 RB 作误差估计，R C 和 RA 分别为 RB 的 2.2 倍和 2倍，由此可知浸泡时间是影响挥发油得率的重要因素，其次是料液比，最后是提取时间。在结合三个因素的 K 值进行分析，结果表明最佳条件是 A1B2C3，即料液比为 1:15，提取 1.5小时，浸泡 24 小时，在此提
13、取条件下称取 100.7850g 香茅草进行蒸馏提取，得到的香茅油为 0.5812g，香茅油的得率为 0.5767%，与上面正交试验的九组实验者相比，该值明显提高，从而证明优选结果的科学性。2.4.1 香茅油化学成分分析为了确证香茅油所含的主要成分，对香茅油进行 GC-MS 鉴定，所得香茅油的总离子流色谱图如图 1 所示 11：图 1 为水蒸气蒸馏法提取香茅油的化学成分质谱图表 4 水蒸气法提取的香茅油经 GC-MS 测定分析结果峰号保留时间/min化学物英文名称 化合物中文名称 分子式分子量相对含量%1 3.452 6-methyl-5-hepten-2 6-甲基-5-庚烯酮-2 C8H14
14、O 126 1.232 3.483 Beta-myrcene -月桂烯 C10H16 136 0.953 4.197 2,6-dimethyl-5-heptenal 2，6-二甲基 -5-庚烯醛 C9H16O4 140 0.114 4.450 2,5,5-trimethyl-3-cyclohex-1-enone 2,5,5-三甲基-3-环己烯- 1-酮 C9H14O 138 0.135 4.658 Cycloexyl ether 环戊醚 C10H18O 170 0.376 4.700 2-methoxy-1,3,4-trimethylbenzene 2-甲氧基-1,3 ， 4-三甲基苯 C10
15、H14O 150 0.167 4.742 linalool 芳樟醇 C10H18O 154 1.508 4.774 2,6,10-trimethyl-1,5,9-undecatriene 2,6,10-三甲基 -1,5,9-十一碳三烯 C14H24 192 0.349 4.950 2-carboxaldehyde-6,6-dimethylbicyclo 2-甲醛基-6,6-二甲基双 环庚烷 C10H160 152 0.1010 5.433 Citronellal 香茅醛 C10H18O 154 0.2111 5.492 epoxy 环氧树脂 C10H16O 152 0.3012 5.575 B
16、icyclo3.1.1hept-3-en-2-ol, 4,6,6-trimethyl- 4,6,6 三甲基双环3.1.1庚- 3 稀 - 2 -醇 C10H16O 152 0.4013 5.742 6-methyl-3-lsopropylyclclohexene 6-甲基 -3-异丙基环己烯 C10H18 138 0.8614 5.817 1,3,4-trimethyl-1- 1,3,4-三甲基-1-甲醛-3- C10H16O 152 0.67carboxaldehyde-3-cyclohexene环己烯15 5.908 Parsley alcohol 香芹醇 C10H16O 152 0.12
17、16 6.0672,6,6-trimethyl-bicyclo【3， 1,1】heptan-3-ol2,6,6-三甲基-双环【3,1,1】庚烷-3- 醇 C10H18O 154 0.3417 6.425 beta-citronellol -香茅醇 C10H20O 156 0.7218 6.475 cis-geraniol 顺 -香叶醇 C10H18O 154 0.3619 6.5583-methyl-3-(4-methyl-3-pentenyl)-2-oxiranyl oxiranem ethanol3 -甲基-3-（4-甲基- 3 -戊烯基）- 2 -环氧乙烷甲醛 C10H16O2 168
18、0.4620 6.708 Cis-Citral 顺式柠檬醛 C10H16O 152 31.8121 6.808 Lemon alcohol trans- 反式柠檬醇 C10H18O 154 9.2522 6.875 2,3,3-trimethyl-1,7-octadiene 2,3,3-三甲基- 1,7 -辛二烯 C11H20 152 0.2323 6.9753-methyl-6-(1-methylethyl)-2-cyclohexen-1-one3-甲基-6-(1-甲乙基) -2-环己烯-1-酮 C10H16O 152 0.1424 7.117 trans-Citral 反式柠檬醛 C10H
19、16O 152 37.2325 7.242 acetic acid,1,3,7,-trimethylocta-2,6-dienyl ester乙酸 1，3,7-三甲基-2,6-辛二烯酯C13H22O2 210 0.6226 7.317 2-undecanone 2 -甲基正壬酮 C11H22O 170 0.5227 7.442 formate-(E)-3,7-dimethyl-2,6-octadien-1-ol甲酸 （E ）3，7二甲基2，6辛二烯-1-酯C11H18O2 182 0.2328 7.733 3,3,5-trimethyl-Cyclohexene,3，3， 5 三甲基环己烯 C9
20、H16 124 0.1629 8.033 2,7-Dimethyl-2,7-octanediol2，7-二甲基 -2，7-辛二醇C10H22O2 174 0.3730 8.150 3,7-Dimethyl-2,6-octadienoic acid3，7-二甲基 -2，6-辛二烯酸C10H16O2 168 0.2331 8.517 2-Isopropyl-1,3-dimethyl-1-cyclopentene2 -异丙基- 1 ,3 -二甲基- 1 -环戊烯C10H18 138 3.2332 9.158 (2E,3Z)-2-Ethylidene-6-methyl-3,5-heptadienal（
21、2E,3Z）-2-亚乙基 -6-甲基-3，5-庚二烯醛C10H14O 150 0.1733 9.267 4,11,11-trimethyl-8-methylene-Bicyclo7.2.0undec-4-4，11，11- 三甲基 -8-亚甲基-双环 7.2.0十一碳-4-烯C15H24 204 0.20ene34 9.350 2,6-Dimethyl-6-(4-methyl-3-pentenyl)bicyclo3.1.1hept-2-ene2,6 -二甲基- 6 -（4 -甲基- 3 -戊烯基）双环3.1.1庚- 2 -烯C15H24 204 0.4235 9.442 caryophyllen
22、e 石竹烯 C15H24 204 0.1136 9.508 (E)-7,11-dimethyl-3-methylene- 1,6,10-Dodecatriene(E)-7,11-二甲基-3- 亚甲基-1 ，6，10-十二碳三烯C15H24 204 0.1237 10.017 2-Tridecanone 2-十三烷酮 C13H26O 198 0.6838 10.108 (1S-cis)-1,2,3,4,5,6,7,8-octahydro-1,4-dimethyl-7-(1-methylethylidene)-Azulene（1S- 顺）-1，2，3，4，5，6，7，8，-八氢-1，4-二甲基-7
23、-（1-甲基亚乙基）-薁C15H24 204 0.1139 10.475 1,2,3,4,4a,5,6,8a-octahydro-7-methyl-4-methylene-1-(1-methylethyl)-Naphthalene,1,2,3,4,4 一，5,6,8 的 A -八氢 - 7 -甲基- 4 -甲基- 1 -（1 -甲基乙基） -萘C15H24 204 0.1840 11.458 Caryophyllene oxide 石竹烯氧化物 C15H24O 220 0.6641 11.867 7-Isopropyl-1,4a-dimethyl-1,2,3,4,4a,5,6,8a-octah
24、ydro-1-naphthalenol7-异丙基-1 ，4a-二甲基-1，2， 3，4，4a,5,6,8a-八氢-1-萘C15H26O 222 08542 11.917 Humulane-1,6-dien-3-ol 律草烷-1 ，6-二亚乙基-3-醇C15H26O 222 0.1643 12.100 tau.-Cadinol T-杜松醇 C15H26O 222 0.1544 12.267 alpha.-Cadinol -杜松醇 C15H26O 222 0.3145 12.408 1R-(1.alpha.,4a.beta.,8a.alpha.)-decahydro-1,4a-dimethyl-7
25、-(1-methylethylidene)-1-Naphthalenol,1R-(1 ，4a,8a )-10 氢-1，4a- 二甲基-7（1-甲基亚乙基）-1-萘C15H26O 222 0.3446 12.833 1R-(1.alpha.,4a.beta.,8a.alpha.)-decahydro-1,4a-dimethyl-7-(1-methylethylidene)-1-Naphthalenol,1R-(1 ，4a,8a )-10 氢-1，4a- 二甲基-7（1-甲基亚乙基）-1-萘C15H26O 222 0.1247 14.175 6,10,14-trimethyl-2- 6,10,14
26、-三甲基 -2-十五 C18H36O 268 0.30Pentadecanone, 烷酮48 14.558 1-Octadecanol 1-十八醇 C18H38O 270 0.1249 15.308 (E)-propanoate-3,7-dimethyl-2,6-Octadien-1-ol（E）- 丙酸-3，7-二甲基 -2，6-辛二烯-1-酯C13H22O2 210 0.1350 15.408 (3.beta.,17.beta.)-3-hydroxy-Spiroandrost-5-ene-17,1-cyclobutan-2-one（3，17） -3-羟基-螺 雄-5-烯-17 ，1-环丁烷-
27、 2-醛C22H32O2 328 0.1651 15.467 3-dodecenyl-2,5-Furandione3-十二碳烯 -2，5-呋喃二酮C15H26O 222 0.1452 16.958 2-Isopropenyl-5-methyl-4-hexenal2 -异丙烯- 5 -甲基- 4 -己烯醛C10H16O 152 0.2753 17.108 Urs-12-en-28-ol 乌尔斯醇 C30H50O 426 0.2454 17.400 Nerolic acid 橙花酸 C10H16O2 168 0.1855 17.475 (2E)-1-(2,2,6-Trimethyl-7-oxabi
28、cyclo4.1.0hept-1-yl（2E）-1-（2，2，6，-三甲基-7-氧杂双环4.1.0庚-1-烯C13H20O2 208 0.1156 20.525 Hexadecanoicacid,Tetradecyl ester棕榈酸十四烷基酯 C30H60O2 452 0.2457 20.617 Palmitic acid, tetradecyl ester棕榈酸十四烷基酯 C30H60O2 452 0.18从表 4 可以看出香茅油中化学成分主要是柠檬醛和柠檬醇，含量分别为 69.04%和 9.25%，另外还有少量的香茅醇，含量为 0.72%。综合各个成分，可以看出香茅油的成分主要是不饱和醛
29、和醇，其中主要为柠檬醛和柠檬醇 6。参照其他地方所测香茅草中的香茅油化学成分，可以发现不同地方的香茅草所以提取的香茅油的化成成分有所不同，虽然主要成分都是不饱和醛和醇，但是各成分含量有所不同，例如云南的香茅草的香茅油的主要化学成分为香茅醇、香茅醛和香叶醇，含量分别为 14.32%、26.87 和 20.50%，而柠檬醛的含量只有0.42%5，广西的香茅草中的香茅油的主要化学成分为柠檬醛、橙花醛和月桂烯，含量分别为 37.40%、31.97%和 15.65%，而香茅醇和香茅醛的含量分别为 1.55%、0.16% 2，这说明了香茅草的品种、生境不同香茅油化学成分也不同 3。4 结论与展望本论文采用
30、水蒸气蒸馏法提取香茅中的精油成分，对其得油率进行正交实验，当料液比为 1：15，提取时间为 1.5h，浸泡时间为 24h,提取效果最佳，在此提取条件下香茅油的得率为 0.5767%。本论文对提取的精油成分采用气相色谱- 质谱仪（GC-MS）谱进行鉴定，结果表明香茅油中的主要成分为不饱和醛醇，其中柠檬醛和柠檬醇含量最高，分别为 69.04%和9.25%。本研究的工作主要集中在香茅油水蒸气蒸馏提取工艺的研究及其主要成分的分析。然而不足之处在于时间和设备有限，不能把其他提取方法进行试验，希望今后有条件可以进行多种提取方法的试验，为综合利用香茅草和开发香茅油产品提供更多的参考依据。参考文献： 1 张雪
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36、nia : Compo-sition and antimicrobial activity J .Essent Oil-Bea-ring Plants.2007,10(1):83-87Citronella oil extraction and determination of the chemical constituents of the oilChen zichongAbstract: To the yield of Citronella oil as indexes, Essential Oil was extracted from Lemongrass by Steam Distill
37、ation, design Orthogonal L9（3 3） ，the yield of Citronella oil from Lemongrass was investigated From three factors,namely solid to liquid ratio, extraction time and soak time to screen out the best extraction conditions. The results showed that the optimal extraction conditions: Soak time is 24 hours
38、, the extraction time is 1.5 hours, solid to liquid ratio is 1:15, Under the extraction conditions ,the yield of Citronella oil was 0.5767%. Intensity factors were soaking time, solid to liquid ratio, extraction time.The composition of the extract were analyzed by gas chromatography - mass spectrometry (GC-MS). The main components of Citronella oil is unsaturated aldehydes and alcohols, and citral is the highest content that accounted for 69.04%, followed by the content of lemon alcohol is 9.25%.Key words: Citronella oil ；Steam extraction ；Orthogonal test；Chemical components ；GC-MS Analysis
