白術揮發油的超臨界CO2萃取及化學成分分析

李忠文，崔娟娟，付 正，牟 潔

（山東醫學高等專科學校，山東 濟南 250002）

白術為菊科植物白術Atractylodes macrocephala Koidz.的根莖，具補脾、益胃、燥濕、和中等功效[1]。其主要活性成分為白術揮發油，據文獻[2]報道具有抗腫瘤、抗衰老、免疫調節、利尿、抗炎抗菌、促胃腸動力等功能。揮發油常用的提取方法有傳統的水蒸氣蒸餾法、有機溶劑提取法及現代超臨界CO2流體萃取技術（SFE-CO2）等。SFE-CO2技術具有工藝簡單、無有機溶劑殘留、操作條件溫和等優點[3-6]。它可克服溶劑提取法分離過程中需蒸餾加熱、油脂易氧化酸敗、存在溶劑殘留的缺點。本研究利用SFE-CO2提取白術揮發油，采用正交設計，考察萃取壓力、萃取溫度、萃取時間3個主要影響因素，將萃取物得率和蒼術酮含量兩項指標綜合評分，優選白術揮發油最佳萃取條件；采用氣相色譜-質譜聯用法（GS-MS）進行萃取物化學成分分析，為全面了解白術揮發油的成分提供依據，為白術的進一步藥理研究和開發奠定基礎。

1 儀器與材料

1.1 儀器

HA-120-50-01超臨界萃取裝置（南通華安超臨界實業公司）；HP6890/5973 GC/MS氣相色譜-質譜聯用儀（美國惠普）。

1.2 材料

白術藥材（浙江產，濟南宏濟堂制藥，批號：120601），經山東省中醫藥研究院劉善新教授鑒定為菊科植物白術（Atractylodes macrocephalaKoidz.）的根莖，符合《中國藥典》2015年版（一部）白術項下的有關要求。

2 方法與結果

2.1 SFE-CO2萃取工藝

2.1.1 正交試驗設計 影響超臨界萃取的主要因素有萃取壓力、萃取溫度、萃取時間、物料粉碎度、CO2流量等，本文以白術超臨界萃取物得率為指標，對上述5個因素（萃取壓力、萃取溫度、萃取時間、物料粉碎度、CO2流量）進行了單因素試驗考察，確定固定SFE-CO2萃取中白術粒度（40目）及CO2流速（22 L/h），選擇萃取壓力A、萃取溫度B、萃取時間C 3個因素，設計3個水平，采用[L9(34)]正交試驗設計，因素水平設計見表1。

表1 SFE-CO2正交試驗因素與水平

將白術飲片置于萬能粉碎機中粉碎，并通過40目篩制得白術粗粉。稱取白術粗粉300 g，裝于1 L萃取釜中，固定解析Ⅰ溫度為55 ℃，解析Ⅰ壓力為8.0 Mpa，CO2流量22 L/h，按表2設定的工藝參數進行萃取。精密稱重萃取物，計算萃取物得率，并采用GC面積歸一化法測定萃取物中蒼術酮的相對百分含量，將萃取物得率和蒼術酮的相對百分含量按40:60權重綜合評分。

2.1.2 正交試驗結果及方差分析 白術超臨界CO2萃取正交試驗結果見表2。

表2 正交試驗結果

根據正交試驗結果，分別對有關數據進行方差分析，結果見表3。由分析結果可知， B因素對白術油的提取有顯著影響，對白術油提取影響最小的是C因素，各因素的影響程度依次為B＞A＞C。據測定結果，優選出最佳提取工藝為A3B2C2，即萃取壓力25 Mpa，萃取溫度45 ℃，萃取時間1.5 h。

表3 方差分析表

2.1.3 驗證實驗 按最佳工藝進行驗證實驗，取粒度40目的白術粗粉，每次進料300 g于1 L的萃取釜中，提取3批，計算萃取物白術揮發油得率，分別為2.49 %，2.53 %，2.57 %，平均提取得率2.53 %，RSD=1.58 %。采用GC面積歸一化法測定的萃取物中蒼術酮的相對百分含量分別為48.35 %，49.05 %，48.03 %，平均含量為48.48 %，RSD=1.08 %。驗證實驗表明優選的工藝條件合理、可行。

2.2 白術揮發油的化學成分分析

2.2.1 樣品制備 取萃取物少量（按2.1.2項篩選最佳工藝制得），加適量乙酸乙酯充分溶解制成待測樣品溶液。

2.2.2 GC-MS分析

色譜條件 色譜柱：HP-5MS5 Phenyl Methyl Siloxane（30 m×0.25 mm，0.25 μm）彈性石英毛細管柱；程序升溫：起始溫度80 ℃，運行2 min，以8 ℃/min升溫至280 ℃，維持10 min；氣化室溫度：250 ℃；載氣：高純He（純度：99.999 %），柱前壓為0.6 MPa；流量：1.0 ml/min；進樣量：1 μl（乙酸乙酯溶液）；分流比：50:1。

質譜條件 離子源：EI源；離子源溫度：230 ℃；四級桿溫度：150 ℃；電子能量：70 eV，接口溫度：280 ℃。

2.2.3 化學成分分析結果 按2.2.2項條件對白術超臨界流體萃取物進行分析鑒定，得白術揮發油總離子流圖，共分離出60種組分。見圖1。根據NIST標準譜庫檢索，人工譜圖解析，并查對有關質譜資料，從基峰相對豐度等幾個方面進行直觀比較，從而確定60種化學組分，并用面積歸一化法測定了各種組分的相對質量分數。結果見表4。

圖1 白術揮發油總離子流圖

由表4可見，鑒定出化學成分60種，占揮發油總量的99.99 %，其中含量最多的是蒼術酮（48.48 %），其他含量較高的成分為δ-杜松烯（7.33 %）、2-(2,5-二甲氧苯基)環已烯酮（6.98 %）、雙環吉馬烯（5.78 %）、γ-欖香烯（5.48 %）等，多為萜類化合物。鑒定結果中主要組分的匹配率在90 %以上。

3 討論

張忠義等[7]報道白術的SFE提取物以2,7-二甲氧基-3,6-二甲基萘含量最高，達38.11 %。吳素香等[5]報道白術的SFE提取物以呋喃二烯的含量最高，達47.76 %，其次是γ-欖香烯（8.30 %），不含蒼術酮。而陸家佳等[8]報道白術的水蒸氣蒸餾（SD）提取物以蒼術酮的含量最高，達36.6l %，其次是β-桉油醇（15.861 %），并含α-桉葉醇（11.287 %）。本實驗的SFE提取物在化合物組成及含量上與文獻報道有較明顯的差異。其主要原因與白術揮發油的有效成分受外界環境因素影響有關[7]，同一種植物因生長環境不同，所含揮發油的成分和含量會有顯著差別；其次提取工藝、檢測方法的微小差異也會對結果造成影響，在SFE過程中可能存在某些組分分解或氧化的情況。另外因在對樣品進行定性分析時，沒有標準物質，只能靠質譜的譜庫檢索，存在部分峰純度不高，分峰不好，造成部分匹配度不高的情況。

白術揮發油部分化學成分的分析研究雖已有文獻報道[8-12]，但由于白術揮發油成分復雜，產地、提取分離、測定方法不同，其結果有明顯差異。本實驗以浙江產地的白術為研究對象，經正交試驗確定超臨界CO2萃取白術揮發油的最佳工藝條件，并對所得揮發油進行化學分析，為全面了解白術揮發油的成分提供依據，為白術的進一步藥理研究和開發奠定基礎。

表4 白術揮發油的化學成分