微波照射下春砂礫中揮發(fā)成分的分析

微波照射下春砂礫中揮發(fā)成分的分析

中藥砂仁是姜科植物陽(yáng)春砂、綠殼砂和生長(zhǎng)緩慢的姜科植物。l.wethyana和海南砂a.1oligiligeset.l.w干燥成熟的水果，是廣東省陽(yáng)春縣產(chǎn)的最著名的陽(yáng)春砂。砂仁性辛、溫、歸脾胃腎經(jīng),有化濕開胃、溫脾止瀉、理氣安胎之功效。作為香辛料,砂仁在傳統(tǒng)中國(guó)飲食中常用作芳香料及調(diào)味料。研究砂仁的化學(xué)成分分布對(duì)研究并評(píng)價(jià)其中有效成分的提取方法、了解中醫(yī)藥中的有效成分及長(zhǎng)期食用砂仁的安全性等方面均有重要的意義。目前對(duì)砂仁有效成分的研究主要集中在揮發(fā)油方面,提取方法涉及到水蒸汽蒸餾、超臨界萃取、溶劑熱萃取法、固相微萃取、微波萃取等,采用GC/MS分析鑒定揮發(fā)油中成分及相對(duì)含量。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者分別對(duì)砂仁醇提物、水提物和揮發(fā)油等的藥理作用、生物活性及臨床應(yīng)用進(jìn)行了研究,對(duì)主要化學(xué)成分的藥理活性研究還在進(jìn)一步深入。就提取方法而言,我們發(fā)現(xiàn)不同方法提取的油樹脂所含揮發(fā)油存在成分分布及相對(duì)含量上的較大差異。為此,本文在溫和微波照射條件下,采用不同溶劑提取砂仁油樹脂,利用GC-MS分析,比較不同溫度、不同極性的溶劑對(duì)砂仁油樹脂中揮發(fā)性成分的影響,揭示溶劑因素與砂仁揮發(fā)性成分結(jié)構(gòu)分布及相對(duì)含量的關(guān)系,從而提出充分保存揮發(fā)成分前提下提取砂仁油樹脂的適宜的條件。我們的研究也證明,微波在萃取天然產(chǎn)物有效成分方面具有快捷、收率高且充分保留了有效成分結(jié)構(gòu)特征的優(yōu)勢(shì)。1材料和方法1.1氣相色譜質(zhì)譜標(biāo)準(zhǔn)春砂仁廣東;石油醚(沸程30～60℃,極性0.01)、正己烷(沸點(diǎn)69℃,極性0.06)、乙醚(沸點(diǎn)35℃,極性2.9)、乙醇(沸點(diǎn)78℃,極性4.3)均為分析純。VoyagerGC-MS型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀美國(guó)Finnigan(菲尼根)公司產(chǎn)品;NJLO7-3實(shí)驗(yàn)專用微波爐,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE-52AA。1.2微波功率的優(yōu)化微波萃取流程如下:砂仁粉碎,過(guò)40目篩→稱取適量原料,加入溶劑,固液比為1∶4→微波萃取,溶劑回流控溫(重復(fù)上述萃取操作四次)→收集提取液→減壓濃縮,揮干溶劑→樣品微波功率的大小影響成分的提取,我們選擇在100、150、200、250、300、350W不同的微波功率下進(jìn)行萃取,最終確定200W為最佳微波功率。萃取過(guò)程溶劑回流控制提取溫度,由此萃取溫度取決于溶劑的沸點(diǎn)溫度,在濃縮樣品時(shí),我們選擇在盡量小的真空度、溫度低于溶劑沸點(diǎn)溫度的環(huán)境下,揮干溶劑,盡量完整保留提取的組分。微波及濃縮條件的設(shè)置見表1。1.3在氣相色譜質(zhì)量分析中1.3.1纖維萃取過(guò)程采用固相微萃取(SPME)頂空取樣。選用PDMS纖維頭,取樣品適量,置于頂空瓶中,用SPME器萃取。萃取溫度:80℃;萃取時(shí)間:30min;解吸溫度:220℃。1.3.2生長(zhǎng)特性及質(zhì)譜條件SPME熱解吸分流進(jìn)樣,分流比80∶1;進(jìn)樣口溫度220℃;DB-5石英毛細(xì)管柱(30m×0.25mmID×0.25μm);載氣:氦氣流速:1mL/min;升溫程序:60℃保持2min,以2℃/min升至140℃,再以10℃/min升至180℃,再以20℃/min升至260℃。質(zhì)譜條件:EI源,電子能量:70eV;檢測(cè)電壓380V;檢測(cè)離子質(zhì)量范圍:m/Z19～450u;接口溫度230℃;離子源溫度220℃;譜庫(kù)檢索:NIST庫(kù)。2不同極性溶劑萃取物的比較用GC—MS對(duì)砂仁揮發(fā)油進(jìn)行分離鑒定,通過(guò)分析各組分的質(zhì)譜圖和計(jì)算機(jī)檢索出的可能結(jié)構(gòu),并與質(zhì)譜標(biāo)準(zhǔn)譜對(duì)照,確定了其中41種主要的成分化合物,定量分析用面積歸一法計(jì)算出各成分的相對(duì)含量,總量占98%以上,四種不同極性溶劑萃取物成分及相對(duì)含量的差異,其對(duì)比分析見表2。從表中我們可以看出,四種不同極性溶劑萃取,在其總體成分上變化很大,很多輕組分物質(zhì)極易損失。各極性溶劑萃取物中檢測(cè)出的揮發(fā)成分在相對(duì)含量上有所差異,部分單一組分的相對(duì)含量變化與溶劑極性變化趨勢(shì)一致,但部分組分的變化與溶劑極性變化趨勢(shì)不一致。根據(jù)相似相容的原理,溶劑的極性會(huì)影響物質(zhì)的萃取效果,但還有一重要影響因素就是溶劑的沸點(diǎn),這不但會(huì)影響微波萃取過(guò)程中的提取溫度,也會(huì)影響溶劑濃縮時(shí)的溫度,從而會(huì)影響到天然物質(zhì)中熱敏性物質(zhì)的散失。乙醇萃取物中揮發(fā)性成分損失最大,這是乙醇極性和沸點(diǎn)均較大的緣故。由此,溶劑的極性和沸點(diǎn)溫度均影響砂仁揮發(fā)性成分的結(jié)構(gòu)分布。2.1醚和正己烷萃取溶劑的性質(zhì)從石油醚、正己烷兩個(gè)組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,我們可以看到石油醚和正己烷的極性分別是0.01、0.06,幾乎相當(dāng),溶劑沸點(diǎn)不一樣,以致實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的萃取溶劑回流溫度和濃縮溫度不一樣。由于整個(gè)過(guò)程溫度的差異,影響成分相對(duì)含量變化。2.1.1-烯--烯的配比對(duì)較小分子量的成分多為輕組分,易損失物質(zhì),隨著溫度的增高,其相對(duì)含量呈下降趨勢(shì),結(jié)果對(duì)比分析見表3。這其中影響較大的是莰烯和β-蒎烯,分別從1.11%下降到0.92%,0.78%下降到0.50%。由于正己烷的沸點(diǎn)也不是很高,以至于影響的幅度不是很大。對(duì)于含較小分子量物質(zhì)較多的天然物質(zhì)成分萃取,我們宜在低溫狀態(tài)進(jìn)行。2.1.2影響較大的蛇床/甲基工藝根本變量的差異分子量增大,物質(zhì)的揮發(fā)性減弱,隨溫度的增加,物質(zhì)的相對(duì)含量均呈上升的趨勢(shì),其結(jié)果分析見表4,其中影響較大的是蛇床-6-烯-4-醇,β-倍半非蘭烯和橙花叔醇,分別從0.33%上升到0.68%,0.30%上升到0.47%,0.19%上升到0.39%。對(duì)于一些大分子物質(zhì),溫度適當(dāng)?shù)奶岣哂兄谖镔|(zhì)的萃取。2.1.3龍腦等人腦神經(jīng)酶基因比分析砂仁揮發(fā)油中主要成分是樟腦、乙酸龍腦酯、β-香葉烯、D-檸檬烯、R-丁香烯、龍腦等,合計(jì)總量占90%以上,結(jié)果對(duì)比分析見表5。溫度的影響,除了樟腦、乙酸龍腦酯的相對(duì)變化不大,其他相對(duì)含量的變化趨勢(shì)跟上述的大小分子量物質(zhì)變化趨勢(shì)一致,隨溫度的增加,β-香葉烯和D-檸檬烯呈下降趨勢(shì),龍腦和R-丁香烯呈上升趨勢(shì)。2.2溶劑極性的影響從石油醚和乙醚兩個(gè)組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,我們可以看到石油醚、乙醚在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的溫度相當(dāng),但溶劑的極性相差較大,石油醚0.01,乙醚2.9,溶劑極性的差異影響到物質(zhì)成分的萃取效果。2.2.1萃取溶劑的選擇較小分子量的物質(zhì)多為低極性的烯烴,隨著溶劑極性的增加,低極性的組分的相對(duì)含量明顯下降,極性大的溶劑與極性低的組分相容性差,組分的萃取效果差,對(duì)比結(jié)果分析見表6,其中影響較大的莰烯和β-蒎烯分別從1.11%下降到0.63%,0.78%下降到0.42%。對(duì)于非極性或低極性物質(zhì)萃取,我們選用極性小的溶劑進(jìn)行萃取,更能完整保留其較小分子低極性物質(zhì)。2.2.2物質(zhì)相對(duì)含量對(duì)比較大分子量物質(zhì)多為極性較大組分,溶劑的極性增加,極性較大組分與溶劑相溶性好,相對(duì)含量也明顯提高,結(jié)果對(duì)比分析見表7,物質(zhì)的相對(duì)含量均呈上升趨勢(shì),其中匙葉桉油烯醇和環(huán)氧石竹烯影響較大,分別從0.08%上升到0.49%,0.15%上升到0.49%。對(duì)于極性較大的物質(zhì)萃取,我們宜選用與之相近極性的溶劑進(jìn)行萃取,提高萃取率。2.2.3溶劑極性對(duì)各大分子c-檸檬烯--丁香烯含量的影響溶劑極性的不同,對(duì)于砂仁揮發(fā)油中主要成分影響結(jié)果對(duì)比分析見表8。除了樟腦和R-丁香烯的相對(duì)變化不大,隨溶劑極性的增加,D-檸檬烯和β-香葉烯相對(duì)含量呈下降趨勢(shì),龍腦和乙酸龍腦酯呈上升趨勢(shì),這也跟上述溶劑的極性對(duì)大小分子量物質(zhì)的影響趨勢(shì)一致。2.3溶劑及萃取溶劑的選用四種不同溶劑微波輔助提取砂仁成分,所得產(chǎn)率及樣品感官分析對(duì)比見表9。從表中我們可以看出,隨著溶劑極性的增加,提取率明顯增加,這是由于溶劑的極性較低,提取出來(lái)的是揮發(fā)油部分;溶劑的極性增大,砂仁中揮發(fā)性組分萃取出來(lái),極性較大的呈味組分也被提取出來(lái),使得萃取率劇增。從上文中的分析我們知道,提取率高的乙醇組,并不能完整的保留揮發(fā)性成分。綜合考慮,一方面兼顧產(chǎn)率及組分的完整性,萃取砂仁油樹脂選用乙醚為佳;另一方面,可以選用極性低的溶劑如石油醚或正己烷,先萃取砂仁揮發(fā)油部分,進(jìn)而再用極性較高的溶劑如乙醇,萃取極性大的呈味成分。3溶劑及萃取方法的選擇3.1砂仁揮發(fā)油成分復(fù)雜,低極性易揮發(fā)的物質(zhì)成分多,我們宜選用低極性、低沸點(diǎn)的溶劑微波法輔助萃取,這樣更能完整地保留砂仁精油的有效成分。整體提取砂仁成分,一方面,可以選用極性低的溶劑如石油醚或正己烷,先萃取砂仁揮發(fā)油部分,進(jìn)而再用極性較高的溶劑如乙醇,萃取極性大的呈味成分;另一方面,兼顧產(chǎn)率及組分的完整性,萃取砂仁油樹脂選用乙醚為佳。3.2微波法萃取砂仁精油可顯著地減少各種含有熱不穩(wěn)定性以及易氧化分解,特別是易揮發(fā)化合物的藥材成分的損失,收效甚高。用萃取的揮發(fā)油分析得到的化合物較傳統(tǒng)的水蒸餾法、溶劑法提取的揮發(fā)油化學(xué)成分多,說(shuō)明本法萃