陜西姜黃揮發油的提取與GC-MS測定*

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.西安醫學院 藥學院，陜西 西安 710021；2.西安醫學院 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、揮發油及多糖等[1]。姜黃既具有行經止痛、通經破血、祛風療痹等藥理功效，又是一種營養價值特高的養生食材和保健品，可藥食兩用[2-3]，FDA批準姜黃為天然食品添加劑[4]。姜黃揮發油是姜黃中最具藥理活性的揮發性部分，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，姜黃揮發油的提取方法有多種[9-10]，但成本遠高于水蒸氣蒸餾法。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，現已廣泛應用于食品和中藥有效成分的提取分析[10-12]，但鮮見應用于姜黃揮發油的提取中。氣相色譜-質譜(GC-MS)聯用既滿足質譜分析對樣品單一性的要求，又可省去樣品分離、轉移的繁瑣過程，還可極大提高對組分的定性和定量效率。目前，采用GC-MS分析揮發油的文獻報道較多[13-15]，但對陜西姜黃揮發油的研究較少。實驗通過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油，并采用GC-MS對陜西姜黃揮發油成分進行分析測定，為其有效利用提供實驗參考。

1 實驗部分

1.1 原料、試劑與儀器

姜黃藥材：購自西安藥材市場，產于陜西，經西安醫學院藥學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%，西安陽光氣體公司；無水乙醇：天津市河東區紅巖試劑廠；乙酸乙酯：天津利安隆博華醫藥化學有限公司；無水硫酸鈉：國藥集團化學試劑有限公司；以上試劑均為分析純。

氣-質聯用儀：Agilent 7890A/5975C，美國 Agilent公司；高速萬能粉碎機：FW200A，電熱恒溫水浴鍋：HH-S6，北京科偉永興儀器有限公司；旋轉蒸發器：RE-2000A，鞏義市予華儀器有限責任公司；智能型電熱恒溫鼓風干燥箱：DHG-9240B，上海瑯玕實驗設備有限公司。

1.2 姜黃揮發油的提取工藝優化

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，連接揮發油測定器與回流冷凝管，電熱套緩慢加熱至微沸，保持微沸一定時間，至測定器中油量不再增加，停止加熱，放置片刻，開啟測定器下端活塞，將水緩慢放出，至油層上端到達刻度0線以上5 mm為止。放置1 h后，再開啟活塞使油層下降至其上端恰與刻度0線平齊，讀取揮發油體積。選用m(姜黃)∶V(提取液)簡稱料液比(A)、篩孔(B)、提取時間(C)為可變因素，設計正交實驗L9(33)，結果見表1和表2。

表1 水蒸氣蒸餾法提取姜黃揮發油

表2 離子液體輔助水蒸氣蒸餾法提取姜黃揮發油

由表1和表2可知，姜黃揮發油提取中3個影響因素的影響次序均為料液比>篩孔>提取時間。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，提取時間為5 h。對比表1和表2實驗結果可知，離子液體輔助水蒸氣蒸餾法提取姜黃揮發油的提取率明顯高于單獨水蒸氣蒸餾法。

1.3 揮發油供試品溶液的制備

將不同提取方法獲得的揮發油，加入無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，以色譜級丙酮溶解并稀釋至刻度，搖勻，經0.45 μm微孔濾膜過濾即得供試液“離子液體(-)”(未加離子液體)和“離子液體(+)”(加入離子液體)，以丙酮作為空白對照。

1.4 GC-MS測定條件

HP-5MS毛細管色譜柱(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；分流進樣，分流比為15∶1，進樣口溫度為280 ℃，進樣量為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 ℃，質量掃描范圍m/z35～450，溶劑延遲時間2 min。Agilent Masshunter定性工作軟件及NIST11質譜數據庫。

2 結果與分析

2.1 姜黃揮發油的測定結果

取5批姜黃藥材(S1～S5)，按最優條件進行提取，得5批姜黃藥材的揮發油含量均大于0.035 mL/g，結果見表3。

表3 不同批次姜黃揮發油提取結果

2.2 GC-MS分析結果

在1.4GC-MS測定條件下，測得不同提取方法所得姜黃揮發油總離子流色譜圖(見圖1)，采用峰面積歸一化法計算出各組分的相對含量列于表4；經NIST11質譜數據庫對照分析，結合質譜碎片離子和相關參考文獻[14-15]，共鑒定出40余種化合物，其中26種化學成分列于表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油總離子流色譜圖

表4 水蒸氣蒸餾法提取的姜黃揮發油化學成分

由表4可知，姜黃揮發油的主要成分為8,9-去氫-9-甲?；?環異長葉烯、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?；?環異長葉烯、姜黃二酮的含量最高，其質譜圖分別見圖2和圖3。

m/z圖2 8,9-去氫-9-甲?；?環異長葉烯的質譜圖

m/z圖3 姜黃二酮的質譜圖

3 結 論

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