摘要:用超临界C02萃取技术提取自术挥发油,然后用分子蒸馏对所得的萃取物进行精分离,得到蒸出物;超临界萃取物收率为2.42%(w),分子蒸馏蒸出物收率26.3%(w);对超临界萃取物和分子蒸馏蒸出物分别进行GC-MS分析,结果超临界萃取物检测出33个化合物,分子蒸馏蒸出物检测出27个化合物,主要成分均为2,7-二甲氧基一3,6-二甲基萘、y-芹子烯、大根香叶烯等,但相对含量有区别。
关键词:超临界萃取;二氧化碳;分子蒸馏;白术;挥发油;气相色谱-质谱法
白术为菊科植物白术Atractylodes macrocephala Koidz.的干燥根茎;冬季植物下部叶枯黄、上部叶变脆时采挖,除去泥沙,烘干或晒干,再除去须根。其味苦、甘,性温,归脾、胃经,具有健脾益气、燥湿利水、止汗、安胎之功效,主治脾虚食少、腹胀泄泻、痰饮眩悸、水肿、自汗、胎动不安等。现代药理研究表明白术具有保肝、利胆、利尿、提高免疫力、抗肿瘤、扩张血管、抗凝血、降血糖、抑菌作用 。白术含挥发油约1.4%,主要成分为苍术醇(atractylo1),苍术酮(atractylon),芹子烯(selinene),倍半萜内酯化合物白术内酯(atractylenolide)I、II、Ⅲ和8-β-乙氧基白术内酯Ⅲ (8-β-ethoxy atractylenolide m)等。白术挥发油的提取方法主要为水蒸气蒸馏法和有机溶剂提取法。国内外尚无用超临界CO2萃取法对白术挥发油进行提取的报道。另外,用分子蒸馏对超临界CO2萃取所得的挥发油进行精分离,使挥发油中相对分子质量小的成分相对含量提高,有利于对挥发油的提纯分离。
1 实验部分
1.1 材料与仪器
市售白术,购于广州市药材公司,经珠江医院药材科周本杰鉴定为菊科植物白术的干燥根茎。HA-230-50-03超临界萃取装置(南通华安超临界实业公司生产,2.5 L萃取釜),MD-S80分子蒸馏装置(广州汉维机电有限公司),HP6890/5973 GC/MS气相色谱-质谱联用仪(美国)。
1.2 超临界CO2萃取
超临界CO2萃取流程:CO2钢瓶一冷冻系统一贮罐一高压泵一萃取釜一解析釜I一解析釜Ⅱ一冷冻系统(循环)。
将粉碎至0.8mm(20目)的白术9kg投入超临界萃取釜中,对贮罐进行冷却,分别对萃取釜、解析釜I、解析釜Ⅱ进行加热、当温度分别达到40℃、45℃、45℃时,打开CO2气瓶送气,并打开高压泵对萃取釜、解析釜I、解析釜Ⅱ加压,当压力分别达到28MPa、7~8MPa、6~7MPa时,开始循环萃取,调节流量为155~180kg/h,恒温恒压萃取3h出料。
1.3 分子蒸馏
将分子蒸馏柱进行加热并对冷凝器进行冷却,当温度分别达到8O℃和3~5℃时,打开真空泵抽真空,当真空度达到800 1 000 Pa时,将超临界萃取物218 g(190mL)加热至60℃融化后从进料口加入,调节转子刮膜的转速为250~300r/min,流速1.8~2.0mL/min,蒸馏2h后出料。
1.4 GC-MS分离与鉴定
样品处理:挥发油约1g用50mL乙醚溶解,振摇5min,加无水硫酸钠(至不结块为止)干燥,过滤,挥去乙醚至5mL,即可进样。
GC条件:SE-30弹性石英毛细管柱(30m×0.25 mm×0.25μm),柱前压30kPa,分流比90:1,进样量1μL,柱温90~250℃,程序升温速率8℃/min,进样1:3温度260℃,载气为He。
M S条件:电离源EI,离子源温度230℃,连接线温度280℃,倍增器电压1800V,扫描范围29~400 U。
2 结果与讨论
2.1 白术挥发油的提取得率
超临界CO2萃取解析釜工收集到黄色膏状半固体218g,收率2.42%(w),解析釜Ⅱ未出料。分子蒸馏的蒸出物为黄色油状液体,约50mL,得率26.3%(w)。
2.2 GC-MS分析
按上述GC-MS条件对超临界萃取物和分子蒸馏蒸出物进行分析鉴定,其总离子流图,经计算机检索(质谱数据库NIST98、Wiley 27.5 L)及人工解析质谱并与标准图b 核对,超临界萃取物共鉴定出33个成分,主要有:2,7-二甲氧基-3,6-二甲基萘、γ-芹子烯、大根香叶烯等,峰面积归一化法定量测出它们的相对含量;分子蒸馏蒸出物共鉴定出27个成分,主要有:2,7-二甲氧基.3,6-二甲基萘、γ-芹子烯、大根香叶烯等,峰面积归一化法定量测出它们的相对含量。
2.3 讨论
挥发油类成分因其相对分子质量较小,亲脂性和低沸点,采用超临界CO2萃取易得到,此法操作简单,提取温度低,无有机溶剂残留,而且可提供惰性环境,避免产物氧化,不影响萃取物的有效成分,可保存对热不稳定及易氧化的成分。
对挥发油等热敏性物料,常规蒸馏操作温度高,受热时间长,会造成物料内某些组分分解或聚合。而分子蒸馏由于蒸馏温度低、能降低物料沸点、物料受热时间短等优点,特别适合于热敏性物料的分离纯化。
白术超临界CO2萃取物和分子蒸馏景蒸出物的总离子流图看,基线不平,随着温度的升高,基线呈上升的趋势,可能是超临界CO2萃取的挥发油中含有一些高沸点物质,这些物质需进一步分离鉴定。
分子蒸馏蒸出物中检出β-马榄烯、a-愈创木烯,而超临界萃取物中未能检出。可能是由于β-马榄烯、a-愈创木烯在超临界萃取物中相对含量较低,经分子蒸馏去掉其它成分后其相对含量相应增高所致。
由实验结果可见,超临界CO2萃取物在分子蒸馏前后的成分大部分相同,但相对含量有较大的改变,相对分子质量小的相对含量提高,相对分子质量大的相对含量减少。提示分子蒸馏可使挥发油中的相对分子质量较小的成分相对含量大大提高,通过优化蒸馏条件,可将分子蒸馏用于相对分子质量较小的成分的提纯分离。
本实验采用超临界CO2萃取一分子蒸馏联用对白术挥发油进行提取分离,与传统方法相比,具有低温、高效、无污染等优点,如果能应用于中药产业化,将具有非常广阔的前景。
参考文献:
[1]阴健,郭力弓.中药现代化研究与临床应用I[M].北京:学苑出版社。1993.241.
[2]乔小云,李俏,陆晓和.白术挥发油提取工艺研究[J].医药导报,2001.551—552.