朱砂根挥发油的超临界CO2萃取工艺优选及GC-MS分析

【摘要】 目的研究朱砂根挥发油超临界CO2萃取的最佳工艺和挥发油的化学成分。方法采用均匀设计方法，以挥发油提取率为指标，萃取压力、萃取温度、萃取时间为因素，考察超临界CO2萃取朱砂根挥发油的最佳工艺，并通过GC-MS对其成分进行了分析。结果超临界CO2萃取的最佳提取条件为：萃取压力33MPa，萃取温度42℃，萃取时间60 min。从朱砂根挥发油中共分离出32个峰,鉴定出29个化学成分，鉴定率97.55%。主要成分为油酸、亚油酸、棕榈酸、α-亚麻酸甲酯、5,8,11-十七碳三烯酸甲酯等。结论该工艺优于水蒸气蒸馏法，产品中含较多的对人体有益的不饱和脂肪酸及萜类化合物。

【关键词】 朱砂根 挥发油 超临界流体二氧化碳萃取 均匀设计 气-质联用

中药朱砂根Ardisia crenata Sims始载于《本草纲目》，又名八爪金龙、地红消、大红消等，为紫金牛科紫金牛属常绿矮小灌木［1］ ，分布于我国浙江、江西、贵州等地。朱砂根的根及全株入药，性味苦，辛，凉［2］，具有清热解毒、散淤止痛、清咽利喉、祛痰止咳等功效，治疗上呼吸道感染、扁桃体炎、急性咽喉炎、白喉、丹毒、淋巴结炎、劳伤吐血、心胃气痛、跌打损伤、风湿骨痛诸病［3］，为贵州民间习用药材。有关朱砂根的文献报道多是集中在皂苷等化学成分的研究及药用资源调查方面，有关朱砂根挥发油化学成分方面还未见报道。本研究利用超临界流体CO2萃取技术研究了朱砂根挥发油的萃取工艺，并通过气相色谱-质谱( GC-MS)联用法分离并鉴定了挥发油的化学成分,为朱砂根植物的开发利用提供了科学依据。

1 仪器与材料

1.1 主要仪器HA120-40-0.5超临界萃取装置（南通华安超临界萃取有限公司）；HP5890/HP5973GC/MS联用仪(美国惠普公司)。

1.2 试剂与材料 朱砂根样品采集于贵州贵阳地区，经贵阳中医学院陈德媛教授鉴定为紫金牛科朱砂根Ardisia crenata Sims植物。洗净、干燥，备用。

2 方法

2.1 用水蒸气蒸馏法萃取朱砂根中的挥发油 称取干燥朱砂根样品100 g，参照《中国药典》(2005版)方法，用水蒸气蒸馏装置进行蒸馏，通过3次平行实验得到挥发油的平均萃取率为1.722 1%。

2.2 均匀设计方法用于超临界萃取条件的摸索

2.2.1 萃取方法 取朱砂根根部粉末100 g（40目），装入0.5 L萃取釜内胆，盖上烧结板拧紧，装入萃取筒。启动总电源开关，启动萃取、分离温控仪表并设置温度参数。启动制冷装置，使之保持在3～5℃之间，等温度达到设定值时适当调节各个阀门使萃取罐内压力达到工艺要求。待萃取罐内温度、压力都达到设定值时，打开阀门使流体流入分离罐中。

以朱砂根挥发油的萃取率为指标，以萃取压力、萃取温度、萃取时间3个因素为实验因素，每个因素安排7个水平，按均匀设计表U7*（74）［4］，取2，3，4列安排实验进行萃取，进行其中分离釜I温度45℃，分离压力7～8 MPa，分离釜Ⅱ温度40℃，分离压力5～6 MPa。二氧化碳流量30 L·h-1，萃取一定时间后收集分离釜Ⅰ、Ⅱ中的萃取液。均匀设计法的因素水平见表1，实验设计安排见表2。表1 SFE-CO2萃取朱砂根的因素水平

2.2.2 均匀设计结果分析上述试验数据经DPS7.55专业软件进行二次多项式逐步回归分析，得到如下的模型方程：Y=1.587 400 000-0.020 110 416 667X2+0.000 569 479 166 7X3+0.000 007 367 187 500X3×X3+0.001 074 479 166 7X1×X2-0.000 111 250 000 00X1×X3，理论最大优化值为2.0724%。模型的复相关系数R=0.997 1，F=34.423 1,而F0.01（3，3）＝29.46，因此该方程在α=0.01的水平上显著。因此，用该模型预测萃取工艺参数对朱砂根的超临界CO2萃取的影响是可行的。由方程得到的最优萃取工艺条件是：萃取压33 MPa，萃取温度42℃，萃取时间60 min，分离釜I温度45 ℃，分离压力7～8 MPa，分离釜Ⅱ温度40℃，分离压力5～6 MPa，二氧化碳流量30 L·h-1。

2.2.3 验证实验取150 g粉碎过筛的朱砂根粉末按优化后的条件进行萃取，制备3批样品，平均萃取率1.930 3％，与回归模型预测值较为接近。2.3 朱砂根超临界萃取挥发油的GC-MS分析

2.3.1 分析条件 气相色谱条件：色谱柱为HP-INnowax Polyethylene Glycol (30.0 m×320 μm×0.25 μm)弹性石英毛细管柱, 柱温50℃（保留2 min），以4℃·min-1升温至230℃，保持20 min；汽化室温度250℃；载气为高纯He(99.999%)；柱前压15.08 psi,载气流量2.0 ml·min-1；进样量1μl(乙醚溶液)；分流比40:1。

质谱条件：离子源为EI源；离子源温度230℃；四极杆温度150℃；电子能量70 eV；发射电流34.6 μA；倍增器电压1936 V；接口温度280℃;质量范围10～550 amu。

2.3.2 定性分析 取朱砂根挥发油1μl(乙醚溶液)，用GC/MS联用仪分析鉴定, 共检出32个峰及对应的质谱峰，通过HPMSD化学工作检索，结合Nist98标准质谱库和Wiley质谱图库，并结合有关人工谱图解析,鉴定出其中的29个化合物，鉴定率为97.55%，结果见表3。

2.3.3 峰面积相对含量分析 通过HPMSD化学工作站数据处理系统，按峰面积归一化法进行计算求得各化学成分在挥发油中的相对含量。

3 结果与讨论

3.1 结果所鉴定的朱砂根挥发油中的29种成分及其在挥发油中的相对含量列于表3。表3 朱砂根挥发油的化学成分

由表3可知，已鉴定的化合物占总组分的97.55% ,其中相对含量较高的成分有油酸(29.061%)，亚油酸(22.415%)和棕榈酸(20.914%)等。

3.2 讨论由水蒸气蒸馏所得挥发油的收率为1.722 1%，而优化的超临界萃取工艺所得挥发油收率为1.930 3% ,由此可见对于朱砂根挥发油的萃取，超临界工艺明显高于水蒸气蒸馏工艺。

该植物挥发油中含有的主要成分是高级脂肪酸如油酸（29.061%）、亚油酸（22.415%）、棕榈酸（20.914%）等，另含部分萜类成分和芳香族化合物。其中油酸可降低血液总胆固醇和有害胆固醇，却不降低有益胆固醇。营养界把油酸称为“安全脂肪酸”，而且对皮肤具有保湿作用，可光润肌肤；亚油酸具有能降低总胆固醇、甘油三酯，预防动脉粥样硬化的作用，促进细胞代谢，改善细胞再生［5］；棕榈酸具有强化组织功效；十七酸产生活络组织作用；β-没药烯具有散血去淤，消肿定痛作用；β-丁香烯具有平喘、镇咳、祛痰作用。

通过对朱砂根挥发油的化学成分分析，可见其含较多的对人体有益的不饱和脂肪酸及有药用作用的萜类成分，为药用资源的开发利用提供了研究基础。

【参考文献】
［1］ 田振华,骆红梅,何 燕. 贵州紫金牛属药用植物的种类与分布［J］.华西药学杂志,1996,11(3):193.

［2］ 倪慕云,韩 力. 中药朱砂根化学成分的研究［J］. 中药通报,1988,12(3):33.

［3］ 贵州省中医研究所.贵州中草药药名录［M］. 贵阳: 贵州人民出版社, 1988: 411.

［4］ 方开泰.均匀设计与均匀设计表［M］.北京:科学出版社,1994：69.

［5］ 陈 静,叶 平,刘永学.亚油酸对纤溶酶原激活物抑制剂-1表达的影响及其机制［J］.中华老年多器官疾病杂志,2006,6(2):124.