新鮮羌活揮發(fā)油提取及其化學成分分析

白 娟

（朔州職業(yè)技術學院，山西朔州 036002）

羌活是傘形科，羌活屬多年生草本植物，其根和根莖作中藥用，具有重要的藥用價值。在羌活屬植物中，揮發(fā)油含量較高[1]。羌活揮發(fā)油是羌活主要功效物質(zhì)，其含量與其臨床療效有密切關系，故《中國藥典》中以揮發(fā)油含量為其質(zhì)控標準。目前，國內(nèi)外對羌活的研究多集中在藥效物質(zhì)基礎、指標成分含量檢測等方面，而關于其精制技術的研究鮮有報道[2]。相關領域研究人員對不同采收時期的羌活精油進行了化學成分差異性分析等。在對羌活樣品的研究中，使用干燥的方法來進行處理，結果發(fā)現(xiàn)，不同的干燥方法及是否干燥都會對羌活的原料組成產(chǎn)生很大的影響。本文將開展新鮮羌活揮發(fā)油提取及其化學成分分析。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料與設備

為實現(xiàn)對新鮮羌活揮發(fā)油中化學成分的分析，選擇以云南某市處于生長期內(nèi)的新鮮羌活莖葉作為主要原材料。在不對其進行干燥處理的情況下，通過水蒸氣提取的方式獲得新鮮的羌活揮發(fā)油[3]。此外，在實驗過程中，還需要用到的材料包括KBr、乙醚（分析純）、無水硫酸鈉等。

后續(xù)在對新鮮羌活揮發(fā)油的化學成分進行分析時，所需用到的儀器設備為氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、傅里葉紅外光譜測定儀及原子吸收分光光度計等。其中氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀選用GCMS-9000型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，該型號檢測設備的技術性能指標記錄如表1所示。

表1 GCMS-9000型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀技術性能

GCMS-9000 型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的氣相色譜溫度、壓力控制精度高，同時具備良好的測試重復性，確保最終實驗結果的可靠性[4]。選用FTIR-1200型傅里葉紅外光譜測定儀，該型號儀器采用干涉頻率調(diào)制技術，將光源發(fā)射的光線通過邁克爾森干涉儀轉換為干涉光線，然后將其作用在試樣上，接收機將包含試樣信息的干涉光線通過傅里葉變換得到試樣的光譜圖像[5]。FTIR-1200型號傅里葉紅外光譜測定儀光譜范圍為7 800~3 500 cm-1；分辨率>1.0 cm-1；在2 200~1 900 cm-1之間，100% tau 線傾斜度大于0.5% tau；信噪比是15 000∶1或3 000∶1，可根據(jù)實驗要求進行選擇；尺寸為450 mm×350 mm×225 mm；重量為14.2 kg。本文選用的A4520B 型原子吸收分光光度計，其供電方式為 AC 220 V 50 Hz。波長為180~900 nm；工作環(huán)境濕度≤80%；波長示值誤差≤±0.1 nm；波長重復性≤±0.025 nm。

1.2 新鮮羌活揮發(fā)油提取

新鮮羌活揮發(fā)油的提取采用水蒸氣提取的方式，稱取適量的羌活，將其放置在圓底燒瓶當中，通過加熱回流，提取產(chǎn)生的揮發(fā)油。在這一過程中，可以結合式（1），計算羌活揮發(fā)油的提取率。

式中，η為羌活揮發(fā)油的提取率；V為提取容器當中揮發(fā)油的體積；m為羌活的初始總重量。

羌活揮發(fā)油的提取率通常會受到多方面的因素影響，其中影響程度較大的幾種因素包括：羌活揮發(fā)液油提取前浸泡的時間、羌活粉碎的程度、萃取過程中回流的時間等。為了確保最佳的提取率，取適量的羌活，將其按照最粗粉、粗粉及中粉粒度的大小，進行粉碎，并分別稱取上述各個不同粒度的羌活100 g，向其中加入5倍量的水，提取5 h，并將其提取出來。當浸出揮發(fā)油時，3倍量的水不足以充分浸透羌活草，故以4倍量的水為原料進行原料配比研究。采用4倍，6倍，8倍，10倍的水，對其中的揮發(fā)油進行了萃取，并對其進行了分析。兩個實驗平行地重復進行，取平均值計算出各實驗的浸出率。通過實際操作可以得出，在提取的第3 h 以后，揮發(fā)油含量不再增大，故萃取3 h 為最佳時間。按照上述確定的各個提取參數(shù)的最優(yōu)值，對新鮮羌活揮發(fā)油進行提取。

1.3 實驗方法

為實現(xiàn)對新鮮羌活揮發(fā)油化學成分的分析，對經(jīng)過上述提取后得到的新鮮羌活揮發(fā)油進行GC-MS 分析。在這一過程中，將GC 初始溫度設置為55℃，按照10℃/min 的速度提升到210℃，加熱2 min 后，以5℃/min 的速率將溫度升高至280℃，并再加熱2 min。在取樣時，采取了分流式取樣方式，要求每次進樣量控制為1 μL，分流比設置為20∶1。再利用FT-IR 對新鮮羌活揮發(fā)油的值為特征吸收峰進行測定。對光譜純KBr 進行壓片處理，并以此獲取到光譜背景。在溴化鉀壓板上滴下一小滴精油，輕搖，讓精油在壓板上均勻分散，然后在壓板上形成一薄層。揮發(fā)油的含量為400~4 500 cm-1。在0.74 cm-1的分辨率下，累計32 次掃描。通過濾紙涂布實驗，研究了鮮羌活揮發(fā)油對被檢菌的抑菌作用。在 LB培養(yǎng)基中放置經(jīng)消毒的5.0 mm圓形濾紙，以無菌的水作對照，并將5 μL 新鮮羌活揮發(fā)油滴到其他濾紙上。將LB 溶液密封，置于溫度始終控制為37℃的培養(yǎng)箱中，12 h 后測量抑菌環(huán)直徑，并對其進行表征。采用倍率稀釋方法，將100 μL 的鮮羌活揮發(fā)油和激活后的菌懸液（1×106CFU/mL）混合在一起，然后把它們滴到96孔的無菌平板上，確定新鮮羌活揮發(fā)油對受試菌株的最小抑菌濃度和最小殺菌濃度。最后，再利用掃描電鏡觀察銅綠假單胞桿菌在新鮮羌活揮發(fā)油的作用下，前后微觀形貌變化情況。同時，測定銅綠假單胞桿菌在經(jīng)過新鮮羌活揮發(fā)油作用下，在最小抑菌濃度和最小殺菌濃度下，菌懸上清液在不同時間階段吸收到的光值和K+濃度。

2 新鮮羌活揮發(fā)油化學成分分析

按照上述實驗內(nèi)容，在完成實驗后，對新鮮羌活揮發(fā)油的化學成分進行分析。通過GC-MS 分析法，共得到了102種化學成分分離結果。其中，能夠確定的成分包括90種，總占比超過98%。表2中記錄了新鮮羌活揮發(fā)油中含有的部分化學成分。

表2 新鮮羌活揮發(fā)油中含有的部分化學成分記錄表

結合表2以及分析得出的新鮮羌活揮發(fā)油化學成分可知，鮮羌活揮發(fā)油中烯醇含量較高，且含有較少的酮、乙醛，但缺少醚類、酚類及脂肪酸。同時，新鮮的羌活揮發(fā)油與現(xiàn)有已知的羌活揮發(fā)油在其化學成分上存在較大差異，含量也有所不同。這一現(xiàn)象可能與產(chǎn)地、品種、生長周期及采用的提取方式等均有一定關聯(lián)。經(jīng)過新鮮羌活揮發(fā)油MIC 處理后，銅綠假單胞桿菌的細胞膜結構受到了一定程度的破壞，鉀離子外流增加，胞內(nèi)溶解液的釋放增加；MBC 的質(zhì)膜結構已經(jīng)被徹底破壞，但其對鉀離子外排及胞內(nèi)溶出的影響并不明顯。結合顯微鏡得到的結果可以看出，銅綠假單胞桿菌在經(jīng)過鮮羌活揮發(fā)油中檸檬烯的作用影響下，其細胞的正常結構和完整性都被破壞，說明鮮羌活揮發(fā)油可以有效抑制銅綠假單胞桿菌的生長，具有一定抑菌和殺菌的效果。圖1為新鮮羌活揮發(fā)油紅外掃描圖譜。

在經(jīng)過3次重復實驗后，所測得的色譜圖在結構上與所測數(shù)據(jù)基本一致，表明所測得的色譜圖能較好地反映出所測樣品的特征。在此基礎上，結合紅外圖譜檢測結果對新鮮羌活揮發(fā)油紅外指紋圖譜進行分析。新鮮羌活揮發(fā)油的紅外指紋圖譜上共包含35個紅外特征吸收峰，表3中記錄了部分紅外特征吸收峰的詳細信息。

表3 部分紅外特征吸收峰詳細信息記錄表

結合紅外光譜測定得到的結果以及紅外特征吸收峰的基本信息可以看出，新鮮羌活揮發(fā)油的化學成分十分復雜，含有烯烴類、醇類、酯類等多種化合物，得到的分析結果與GC-MS 分析結果相符。在新鮮羌活揮發(fā)油中含有的烯烴類、醇類物質(zhì)中，檸檬烯作為一種抑菌活性物質(zhì)廣泛應用于人們的日常生活和生產(chǎn)工作中。萜品醇也是一種具有抑菌活性的物質(zhì)。胡蘿卜次醇對網(wǎng)膜神經(jīng)細胞有很好的保護效果。芳樟醇是一種具有抗癌、止痛、消炎、鎮(zhèn)靜和睡眠的物質(zhì)，它還具有一種芳香的氣味，可以用于復合香料的生產(chǎn)。通過得到的實驗結果還可以進一步分析得出，新鮮羌活揮發(fā)油紅外圖譜上1 752 cm-1和802 cm-1處的峰形十分明顯，在沒有二次成像的情況下，可以對其進行直接觀測。綜合上述特征，可為鮮羌精油的鑒別和快速篩查提供依據(jù)。

3 結論

以新鮮羌活揮發(fā)油為研究對象，采用水蒸氣的方式實現(xiàn)對其提取，并通過GC-MS 分析、紅外圖譜測定等方式實現(xiàn)對揮發(fā)油中化學成分的分析，為羌活在科學評估和應用方向等方面提供更多理論依據(jù)。