維藥神香草揮發油與超臨界CO2流體萃取物化學成分的比較研究

維藥神香草揮發油與超臨界CO2流體萃取物化學成分的比較研究

祖麗菲亞·吾斯曼1， 努爾江·肉孜2， 買吾拉尼江·依孜布拉1， 麥合蘇木·艾克木1

(1新疆醫科大學維吾爾醫學院， 烏魯木齊830011；2新疆烏魯木齊石化職工醫院， 烏魯木齊830019)

摘要：目的研究維藥神香草水蒸氣蒸餾提取揮發油與超臨界CO2流體萃取物化學成分的異同。方法采用水蒸氣蒸餾法與超臨界CO2流體萃取法分別提取神香草揮發油和超臨界CO2流體萃取物，并通過氣相色譜-質譜(GC-MS)聯用儀對其化學成分進行分析和鑒定。結果維藥神香草揮發油的水蒸氣蒸餾法提取率為0.68%， GC-MS分析、鑒定出所有65種化合物，其中含量較高的是亞油酸(13.83%)、棕櫚酸(13.80%)、(+)-胡薄荷酮(8.31%)、(+)斯巴醇(6.27%)、二十一烷(5.34%)、香茅酸(4.07%)、二十六烷(4.02%)、二十四烷(3.28%)、二十烷(3.06%)。維藥神香草超臨界CO2流體萃取物的萃取得率為5.5%，GC-MS分析、鑒定出所有34種化合物，其中γ-谷甾醇(31.882%)、二十八烷(19.953%)、亞麻酸(16.279%)、三十六烷(15.939%)、棕櫚酸(10.658%)、亞麻酸乙酯(12.471%)、三十一烷(12.215%)、9,12,15-十八烷三烯酸乙酯(9.057%)化合物含量較高。結論維藥神香草揮發油與超臨界CO2流體萃取物化學組成存在較大的差異，超臨界CO2流體萃取物中的γ-谷甾醇、亞麻酸、亞麻酸乙酯等被認為是具有較強生物活性的化合物，且含量較高，具有較大的潛在研究前景。

關鍵詞：維藥神香草； 揮發油； 超臨界CO2流體萃取物； 化學成分； GC-MS

中圖分類號：R28文獻標識碼：A

doi:10.3969/j.issn.1009-5551.2015.07.006

[收稿日期：2015-03-16]

基金項目：國家自然科學基金( 81350021)

作者簡介：張景萍(1977-)，女，碩士，副教授，研究方向：復雜性疾病的分子生物學研究。

The comparison of chemical constituents in the volatile oil and supercritical

CO2fluid extracts of Hyssopus officinalis L.

Zulpiya Osman1， Nurjan Rozi2, Mawlanjan Hizbulla1， Mahsum Ekim1

(1CollegeofTraditionalUighurMedicineInstitute,XinjiangMedicalUniversity,

Urumqi830011,China;2XinjiangUrumqiPetrochemicalWorkersHospital,Urumqi830019,China)

Abstract:ObjectiveTo study the similarity and differences in chemical composition and relative content of volatile oil by steam distillation and supercritical CO2 Fluid extraction extracts of Hyssopus officinalis L.(Hyssop), a Traditional Uighur Hreb Medicine. MethodsHyssopus volatile oil and SFE exctracts was extracted by steam distillation and supercritical CO2 Fluid extraction methods and the gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) were used to analyze its chemical composition. Then, relative content of each component has been calculated with a peak area normalization method. ResultsThere were 65 components separated and identified from volatile oil of Hyssop by team distillation, and its content was 0.68%，which mainly included Linoleic acid (13.83%), palmitic acid (13.80%), (+)-pulegone(8.31%), (+) Spartak alcohol (6.27%), heneicosanoic (5.34%), lemongrass acid (4.07%), hexacosanoic (4.02%), lignoceric (3.28%), eicosanoic (3.06%). There were 34 components separated and identified from SFE exctracts of Hyssop by supercritical CO2 Fluid extraction, and the content reached 5.5% , which mainly included γ-sitosterol (31.882%), heneicosanoic (19.953%), linolenic acid (16.279%), hexatriacontanoic (15.939%), palmitic acid (10.658%), flax ethyl (12.471%), hentriaconta (12.215%), 9,12,15 octadecane leukotriene ethyl (9.057%). ConclusionThe result showed that there were many differences in chemical composition and relative content of Hyssop extractions from steam distillation and supercritical CO2 Fluid extraction. We find some higher content of chemical compounds such as γ-sitosterol, linolenic acid and flax ethyl in the supercritical CO2 Fluid extraction which are considered biologically active compounds and have great potential research prospects.

Key words: Traditional Uighur Hreb Medicine Hyssopus officinalis L.; volatile oil; supercritical CO2fluid extracts; Chemical constituents; GC-MS

維藥神香草(Hyssopus officinalis L.)為唇形科(Labiatae)多年生草本植物，神香草是維醫常用藥材，維吾爾名為祖帕奇尼(簡稱祖帕)，常用于治療哮喘、胸肺黏稠性頑疾以及氣管炎的咳嗽、氣喘、感冒發燒和風濕等，在新疆北部有野生分布?！吨腥A本草:維吾爾藥卷》等中記載道:藥用全草，含揮發油、黃酮、生物堿、多糖等化學成分[1]。研究報道，揮發油是維藥神香草的主要活性組分或成分之一，具有顯著的抗炎、抑菌、解痙作用[2-4]。提取揮發油的常用方法為水蒸氣蒸餾法，但其提取率低，所需時間長。超臨界流體萃取技術是當今方興未艾的一種新型分離技術，其具有萃取溫度低、時間短、提取率高且無環境污染等優點[5-6]，近年來廣泛應用于中藥有效成分的提取、分離。因此，本研究采用水蒸氣蒸餾法與超臨界CO2流體萃取法分別提取神香草揮發油和超臨界CO2流體萃取物，并通過氣相色譜-質譜(GC-MS)聯用儀對其化學成分進行分析和鑒定，用色譜峰面積歸一化法計算各組分的相對含量，探討兩者化學組分或成分的異同，旨在為維藥神香草的開發利用奠定物質基礎。

1材料與方法

1.1藥品與試劑神香草全草由新疆維吾爾自治區維吾爾醫院藥房提供，經新疆維吾爾自治區維吾爾醫院制劑中心質檢伊力哈木·買買提副主任藥師鑒定為唇形科植物硬尖神香草(Hyssopus officinalis L.)的干燥地上部分，乙醚、正己烷、氯化鈉、無水硫酸鈉均為分析純。

1.2儀器Agilent7890A-5975c GC-MS聯用儀(USA Agilent公司)，SFE-221-50-6型1L-SFE一氧化碳萃取裝置(江蘇南通華安有限公司)，冷卻水循環裝置CA-1111(上海愛浪儀器有限公司)，FW100 型高速萬能粉碎機(北京市永光明醫療儀器有限公司)，CPA 1245 精密天平(賽多利斯科學儀器北京有限公司)。

1.3水蒸氣蒸餾法提取神香草揮發油采用《中國藥典》附錄(XD)揮發油提取方法[7]，取已粉碎的神香草的全草200 g，加水2 000 mL，浸泡1 h，100℃加熱蒸餾，蒸氣蒸餾5 h，收集蒸餾液，用氯化鈉飽和，乙醚萃取，醚層用無水硫酸鈉干燥，低溫回收乙醚，得具芳香氣味的棕黃色揮發油，揮發油提取率=提取揮發油質量/藥材質量×100% 。

1.4神香草揮發油GC-MS分析條件采用GC-MS分析法對水蒸氣蒸餾法所提取神香草揮發油進行化學成分分析，GC-MS條件如下：(1)GC條件：色譜柱：RTX-5MS(30 m×0.32 mm×1.0 μm)，載氣：氦氣，程序升溫:60℃保持1 min，10℃/min升至300℃，保持5 min；5℃/min升至300℃，保持40 min；進樣口溫度310℃；進樣方式：分流進樣，分流比為30∶1。(2)MS條件：電子轟擊離子源(EI)，電子束能量70 eV，傳輸線溫度250℃，離子源溫度200℃，質量掃描范圍30～500 m/z。隨機工作站Turbmass4.1進行數據處理，自動依據標準質譜庫Nist147和Wiley7 進行質譜圖計算機檢索并結合文獻鑒定。運用峰面積歸一化法計算各個化合物的相對含量。

1.5神香草超臨界CO2流體萃取物的制備由本課題組發明的中華人民共和國發明專利《一種神香草超臨界CO2流體萃取物及其制備方法和用途》(專利申請號：201310362139.6)中的方法制備[8]，即稱取干燥神香草100 g粉碎，過20目篩，采用超臨界CO2流體萃取的方法提取其揮發成分，萃取條件為萃取壓力20 MPa，用75%的攜帶劑量在40℃溫度下萃取90 min，CO2流速35 L/h。萃取得率(Y)=萃取揮發油質量/裝料質量×100%。

1.6神香草超臨界CO2流體萃取物的GC-MS分析條件采用GC-MS分析法對超臨界CO2最佳萃取工藝所提取神香草揮發油進行化學成分分析，GC-MS條件如下：(1)GC條件：色譜柱為HP-INNOWax 石英毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；程序升溫控制柱箱溫度：100～200℃(4℃/min)，100～240℃(6℃/min)，最后240℃下恒溫5 min，載氣(He)流速1.0 mL/min，進樣量0.5 μL；分流比30∶1。(2)MS條件：電子轟擊離子源(EI)，電子束能量70 eV，傳輸線溫度220℃，離子源溫度230℃，質量掃描范圍 33～500 m/z。隨機工作站Turbmass4.1進行數據處理，自動依據標準質譜庫Nist0進行質譜圖計算機檢索并結合文獻鑒定。運用峰面積歸一化法計算各個化合物的相對含量。

2結果

2.1神香草揮發油的化學成分分析水蒸氣蒸餾法提取神香草揮發油含量為0.68%。根據質譜數據庫統計分析神香草揮發油中化學組成非常豐富，其中含量較高的是亞油酸(C19H34O,13.83%)、棕櫚酸(C16H32O2,13.80%)、(+)-胡薄荷酮(C10H18O,8.31%)、(-)-斯巴醇(C15H24O,6.27%)、四十四烷(C44H90,5.34%)、香茅酸(C10H18O2,4.07%)、二十八烷(C28H58,4.02%)、二十四烷(C24H50,3.28%)、二十烷(C20H42,3.06%)，結果見表1。

2.2神香草超臨界CO2流體萃取物的化學成分分析神香草超臨界CO2萃取物的含量為0.68%，圖1為超臨界CO2流體萃取物的總離子流圖，超臨界CO2流體萃取物中化學組成也較多，其中含量較高的化合物是γ-谷甾醇(C29H50O,31.882%)、二十八烷(C28H58,19.953%)、亞麻酸(C18H30O2,16.279%)、三十六烷(C36H74,15.939%)、棕櫚酸(C16H32O2,10.658%)、亞麻酸乙酯(C20H36O2,12.471%)、三十一烷(C31H64,12.215%)、9,12,15-十八烷三烯酸乙酯(C18H30O2,9.057%)，結果見表2 。

圖1　神香草超臨界CO 2流體萃取物的GC-MS 總離子流圖

2.3神香草揮發油和超臨界CO2流體萃取物化學成分的比較比較揮發油與超臨界CO2流體萃取物質譜分析結果，發現兩者在化學組成上存在較大差異。揮發油中化合物成分較多，即有含量較低的正己酸、薄荷酮、薄荷醇、薄荷腦等一些小分子化合物和亞油酸、棕櫚酸、(+)斯巴醇、二十一烷、香茅酸、二十六烷、二十四烷、二十烷等含量較多大分子的化合物。而超臨界萃取物所含化合物比揮發油少，所含小分子化合物不同且量較少，但在包含這些大分子化合物的基礎上，還增加了γ-谷甾醇、亞麻酸、亞麻酸乙酯等目前被認為具有許多生物活性的化合物，且含量較高。

3討論

神香草為維醫防治呼吸道疾病良藥，療效顯著。本課題組以往對神香草抗哮喘藥效物質及其作用機制進行一系列研究，發現其總黃酮抗炎、止咳、祛痰及平喘抗炎、止咳、祛痰及平喘作用顯著，并呈劑量依賴性,能夠改善肺組織病理改變，減輕哮喘氣道炎癥[9-10]。另外，近年在新疆人工種植神香草獲得成功，具有較高利用和開發價值。揮發油是其主要有效組分或成分之一，具有顯著的抗炎、抑菌、解痙作用。采用水蒸氣蒸餾法提取揮發油是常用方法，但其提取率低，所需時間長，而超臨界流體萃取作為提取效率高的綠色提取分離技術，在中醫藥有效成分的提取、分離方面已得到了日益廣泛的應用。因此，本研究旨在探討2種方法所得到的提取物化學組分或成分是否相同，超臨界流體萃取是否能夠代替傳統的水蒸氣蒸餾技術，采用水蒸氣蒸餾法與超臨界CO2流體萃取法分別提取神香草揮發油和超臨界CO2流體萃取物，并通過氣相色譜-質譜(GC-MS)聯用儀對其化學成分進行分析和鑒定，用色譜峰面積歸一化法計算各組分的相對含量，結果表明，采用水蒸氣蒸餾法提取維藥神香草揮發油的提取率為0.68%，而超臨界CO2流體萃取物的萃取得率為5.5%，兩者化學組成或成分上存在較大差異。揮發油中化合物成分較多，即有含量較低的正己酸、薄荷酮、薄荷醇、薄荷腦等一些小分子化合物和亞油酸、棕櫚酸、(+)斯巴醇、二十一烷、香茅酸、二十六烷、二十四烷、二十烷等大分子的化合物。而超臨界萃取物所含化合物比揮發油少，其中小分子化合物也不同，且量較少，但在包含這些大分子化合物的基礎

表1　神香草水蒸氣揮發油化學成分分析

表2　神香草超臨界CO 2流體萃取揮發油化學成分分析

上增加了γ-谷甾醇、亞麻酸、亞麻酸乙酯等目前被認為具有許多生物活性的化合物，且含量較高。兩者化學成分差異的原因是由于化合物的分子量大，揮發性較差，不易被蒸餾出去，因此水蒸氣蒸餾法提取的神香草揮發油中大分子化合物的含量較低。而超臨界流體萃取法中，超臨界CO2流體的特性和提取工藝的不同，其提取、分離效果比水蒸氣蒸餾高，因此神香草超臨界CO2流體萃取物中大分子化合物的含量較高。

總之，本研究揭示了神香草揮發油和超臨界CO2流體萃取物的化學成分的差異，同時發現神香草超臨界CO2流體萃取物中增加了γ-谷甾醇、亞麻酸、亞麻酸乙酯等目前被認為具有許多生物活性的化合物，且含量較高，從而為維藥神香草的利用和開發奠定了物質基礎。

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(本文編輯施洋)

通信作者：李惠武，男，教授，博士生導師，研究方向：哈薩克族食管癌發病的分子機制，E-mail：huiwuli1234@163.com。

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