陜西姜黃揮發(fā)油的提取與GC-MS測(cè)定*

閆翱翔，高蘇亞,2**，唐一梅,2，吳伊凡，姚 燕，張雪梅，黃亞濤，唐柏林，馬海燕

(1.西安醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，陜西 西安 710021；2.西安醫(yī)學(xué)院 藥物研究所，陜西 西安 710021)

姜黃(CurcumalongaL.)為姜科姜黃屬植物的干燥根莖，屬多年生草本植物，主要成分為姜黃素類化合物、揮發(fā)油及多糖等[1]。姜黃既具有行經(jīng)止痛、通經(jīng)破血、祛風(fēng)療痹等藥理功效，又是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值特高的養(yǎng)生食材和保健品，可藥食兩用[2-3]，F(xiàn)DA批準(zhǔn)姜黃為天然食品添加劑[4]。姜黃揮發(fā)油是姜黃中最具藥理活性的揮發(fā)性部分，除具有廣譜抗菌消炎作用外，還具有抗氧化、抗癌、抗生育等作用[5-8]。目前，姜黃揮發(fā)油的提取方法有多種[9-10]，但成本遠(yuǎn)高于水蒸氣蒸餾法。水溶性離子液體和某些鹽在一定條件下能形成雙水相體系，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于食品和中藥有效成分的提取分析[10-12]，但鮮見(jiàn)應(yīng)用于姜黃揮發(fā)油的提取中。氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用既滿足質(zhì)譜分析對(duì)樣品單一性的要求，又可省去樣品分離、轉(zhuǎn)移的繁瑣過(guò)程，還可極大提高對(duì)組分的定性和定量效率。目前，采用GC-MS分析揮發(fā)油的文獻(xiàn)報(bào)道較多[13-15]，但對(duì)陜西姜黃揮發(fā)油的研究較少。實(shí)驗(yàn)通過(guò)水蒸氣蒸餾法和離子液體輔助水蒸氣蒸餾法提取姜黃揮發(fā)油，并采用GC-MS對(duì)陜西姜黃揮發(fā)油成分進(jìn)行分析測(cè)定，為其有效利用提供實(shí)驗(yàn)參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料、試劑與儀器

姜黃藥材：購(gòu)自西安藥材市場(chǎng)，產(chǎn)于陜西，經(jīng)西安醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院生藥教研室張寒副教授鑒定。

丙酮：色譜純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；離子液體(1-辛基-3-甲基咪唑鹽)：純度≥99%，自制；氦氣：純度≥99.999%，西安陽(yáng)光氣體公司；無(wú)水乙醇：天津市河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠；乙酸乙酯：天津利安隆博華醫(yī)藥化學(xué)有限公司；無(wú)水硫酸鈉：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；以上試劑均為分析純。

氣-質(zhì)聯(lián)用儀：Agilent 7890A/5975C，美國(guó) Agilent公司；高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：FW200A，電熱恒溫水浴鍋：HH-S6，北京科偉永興儀器有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：RE-2000A，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；智能型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9240B，上海瑯玕實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.2 姜黃揮發(fā)油的提取工藝優(yōu)化

稱取同一批次姜黃藥材粉末18份，每份10.0 g置于250 mL圓底燒瓶中，其中9份不加離子液體，9份各加1 mL離子液體。分別加入一定體積的超純水，連接揮發(fā)油測(cè)定器與回流冷凝管，電熱套緩慢加熱至微沸，保持微沸一定時(shí)間，至測(cè)定器中油量不再增加，停止加熱，放置片刻，開(kāi)啟測(cè)定器下端活塞，將水緩慢放出，至油層上端到達(dá)刻度0線以上5 mm為止。放置1 h后，再開(kāi)啟活塞使油層下降至其上端恰與刻度0線平齊，讀取揮發(fā)油體積。選用m(姜黃)∶V(提取液)簡(jiǎn)稱料液比(A)、篩孔(B)、提取時(shí)間(C)為可變因素，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)L9(33)，結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

表1 水蒸氣蒸餾法提取姜黃揮發(fā)油

表2 離子液體輔助水蒸氣蒸餾法提取姜黃揮發(fā)油

由表1和表2可知，姜黃揮發(fā)油提取中3個(gè)影響因素的影響次序均為料液比>篩孔>提取時(shí)間。水蒸氣蒸餾法最佳提取條件為A3B2C1，即料液比為1∶20 g/mL，篩孔為0.25 mm，提取時(shí)間為4 h；而離子液體輔助水蒸氣蒸餾法最佳提取條件為A3B2C2，即料液比為1∶20 g/mL，篩孔為0.25 mm，提取時(shí)間為5 h。對(duì)比表1和表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，離子液體輔助水蒸氣蒸餾法提取姜黃揮發(fā)油的提取率明顯高于單獨(dú)水蒸氣蒸餾法。

1.3 揮發(fā)油供試品溶液的制備

將不同提取方法獲得的揮發(fā)油，加入無(wú)水硫酸鈉干燥除水后，各精密吸取100 μL，分別置于10 mL容量瓶中，以色譜級(jí)丙酮溶解并稀釋至刻度，搖勻，經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾即得供試液“離子液體(-)”(未加離子液體)和“離子液體(+)”(加入離子液體)，以丙酮作為空白對(duì)照。

1.4 GC-MS測(cè)定條件

HP-5MS毛細(xì)管色譜柱(0.25 μm × 0.25 mm × 30 m)，程序升溫：初始溫度40 ℃，保持2 min，以10 ℃/min 升至110 ℃，再以5 ℃/min升至190 ℃，最后以8 ℃/min升至240 ℃；載氣為高純氦氣，載氣流量1.0 mL/min；分流進(jìn)樣，分流比為15∶1，進(jìn)樣口溫度為280 ℃，進(jìn)樣量為1.0 μL；離子源為EI源，電子轟擊電壓為70 eV，離子源溫度為250 ℃，四極桿溫度為150 ℃，質(zhì)量掃描范圍m/z35～450，溶劑延遲時(shí)間2 min。Agilent Masshunter定性工作軟件及NIST11質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 姜黃揮發(fā)油的測(cè)定結(jié)果

取5批姜黃藥材(S1～S5)，按最優(yōu)條件進(jìn)行提取，得5批姜黃藥材的揮發(fā)油含量均大于0.035 mL/g，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同批次姜黃揮發(fā)油提取結(jié)果

2.2 GC-MS分析結(jié)果

在1.4GC-MS測(cè)定條件下，測(cè)得不同提取方法所得姜黃揮發(fā)油總離子流色譜圖(見(jiàn)圖1)，采用峰面積歸一化法計(jì)算出各組分的相對(duì)含量列于表4；經(jīng)NIST11質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)照分析，結(jié)合質(zhì)譜碎片離子和相關(guān)參考文獻(xiàn)[14-15]，共鑒定出40余種化合物，其中26種化學(xué)成分列于表4。

t/mina 離子液體(-)

t/minb 離子液體(+)圖1 水蒸氣蒸餾法提取姜黃揮發(fā)油總離子流色譜圖

表4 水蒸氣蒸餾法提取的姜黃揮發(fā)油化學(xué)成分

由表4可知，姜黃揮發(fā)油的主要成分為8,9-去氫-9-甲酰基-環(huán)異長(zhǎng)葉烯、姜黃二酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、吉馬酮、芳姜黃酮等。其中，8,9-去氫-9-甲酰基-環(huán)異長(zhǎng)葉烯、姜黃二酮的含量最高，其質(zhì)譜圖分別見(jiàn)圖2和圖3。

m/z圖2 8,9-去氫-9-甲酰基-環(huán)異長(zhǎng)葉烯的質(zhì)譜圖

m/z圖3 姜黃二酮的質(zhì)譜圖

3 結(jié) 論

姜黃中的揮發(fā)性成分是其主要的有效部位，對(duì)姜黃揮發(fā)油的提取和定性研究是建立良好質(zhì)量控制體系、探究其藥效物質(zhì)基礎(chǔ)和闡釋藥效作用機(jī)制的基礎(chǔ)性工作。離子液體輔助水蒸氣蒸餾法提取姜黃中揮發(fā)油的提取率明顯高于單獨(dú)水蒸氣蒸餾法提取，也可增加姜黃揮發(fā)油的測(cè)定組分。GC-MS 聯(lián)用技術(shù)已興起多年，用于揮發(fā)性成分的定性定量分析靈敏可靠，作者采用該技術(shù)共鑒定出姜黃揮發(fā)油40余種化學(xué)成分，其中相對(duì)含量較高的成分為8,9-去氫-9-甲酰基-環(huán)異長(zhǎng)葉烯、姜黃二酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、吉馬酮、芳姜黃酮、桉葉素等。從眾多物質(zhì)中篩選出相對(duì)含量較高的成分可為姜黃藥材及其產(chǎn)品的質(zhì)量控制研究提供科學(xué)依據(jù)。