凹葉木蘭花蕾揮發(fā)油提取及成分分析*

孫樂水，李學(xué)坤，姚庭安，張新龍，謝斌

（1.西安文理學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2.陜西省西安植物園 陜西省植物資源保護與利用工程中心，陜西 西安 710061）

凹葉木蘭（Magnolia sargentiana）是中國特有的落葉喬木，又稱姜樸、應(yīng)春花、厚皮，花大而艷麗，葉形美觀[1]。凹葉木蘭的花蕾是辛夷的代用品，樹皮是厚樸的代用品，種子、根、芽等均可入藥[2]。凹葉木蘭具有重要的觀賞價值和藥用價值。中藥辛夷，其藥性辛溫，有祛風(fēng)散寒、平穩(wěn)降壓、消炎鎮(zhèn)痛、殺菌等功能，臨床上多用于治療鼻炎及鼻竇炎[3]。辛夷化學(xué)成分種類繁多，其中揮發(fā)油和木脂素是主要藥效成分。目前，對辛夷揮發(fā)油的提取和成分分析研究較多，劉鵬飛[4]用超臨界CO2萃取法、水蒸氣法、微波法、超聲波輔助法研究河南南召的辛夷，對比分析了其熱穩(wěn)定性和有機物質(zhì)種類；蔡紅[5]等人采用水蒸氣蒸餾法對采自山東省的辛夷花蕾進行優(yōu)化實驗。超聲波輔助提取法由于超聲波產(chǎn)生的能量對植物起到質(zhì)壁分離的作用，使得提取速率增快、提取能力增強。針對凹葉木蘭花蕾揮發(fā)油研究報道較少，本實驗采用超聲輔助水蒸氣蒸餾法提取凹葉木蘭花蕾揮發(fā)油，采用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對揮發(fā)油進行分析，并與辛夷揮發(fā)油成分進行了對比，為凹葉木蘭花蕾藥用開發(fā)提供理論支撐。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

凹葉木蘭花蕾（陜西省西安植物園）；無水Na2SO4（AR 天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司）。

多順DXF-02C 型粉碎機（廣州市大祥電子機械設(shè)備有限公司）；1788-500mL 揮發(fā)油提取器（天長市吉高實驗設(shè)備有限公司）；SB-4200DT 型超聲波裝置（寧波新芝生物科技股份有限公司）；QP2010 plus型氣-質(zhì)聯(lián)用儀（日本島津公司）。

1.2 揮發(fā)油提取

1.2.1 凹葉木蘭花蕾預(yù)處理 將取一定量新鮮凹葉木蘭花蕾自然避光陰干兩周，將其加入粉碎機中粉碎，30s 后取出，收集粉末并封袋，置于干燥器避光防潮保存。

1.2.2 超聲輔助水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油 將粉碎處理后的凹葉木蘭花原料置于蒸餾燒瓶中，加入一定比例的蒸餾水與之混合，放入超聲波裝置進行超聲破壁處理。在燒瓶中加入沸石，油浴加熱并打開磁力攪拌，加熱至微沸，至揮發(fā)油不再產(chǎn)生。待實驗結(jié)束，取出離心管收集揮發(fā)油并加入少量無水Na2SO4脫水處理，實驗中分別對加熱提取時間、超聲破壁時間和料液比等因素進行了分析。

1.3 分析檢測方法

以島津QP2010 plus 型氣-質(zhì)聯(lián)用儀，Rtx-5MS色譜柱測定揮發(fā)油含量，起始柱溫60℃，2min 后以3℃·min-1的速率程序升溫至115℃，保留時間2min，再以3℃·min-1的速率程序升溫至200℃，最后以10℃·min-1的速率程序升溫至250℃，保留時間2min，載氣速率為16.7mL·min-1。質(zhì)譜掃描范圍為50～600m/z，離子源溫度為200℃，氣化室溫度為200℃[6,7]。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取工藝優(yōu)化

2.1.1 加熱提取時間的影響 稱取經(jīng)過預(yù)處理的凹葉木蘭花蕾原料20g，加入蒸餾水的量為原料的10倍，超聲破壁處理300s，然后加熱提取8h，每隔1h記錄出油量。結(jié)果見圖1。

圖1 加熱時間對揮發(fā)油提取量的影響Fig.1 Effects of heating time on extraction volume of volatile oil

由圖1 可見，隨著加熱時間的增加，揮發(fā)油提取量逐步增加，曲線趨近于平緩。這是因為隨著加熱時間的增大，精油被不斷蒸出，揮發(fā)油的量不斷增大，但精油的量是有限的，揮發(fā)油提取量與加熱提取時間的曲線最終一定會趨向于平緩，繼續(xù)延長時間會造成揮發(fā)油揮發(fā)以致收率下降。因此，選擇6h 作為加熱提取時間中的最佳值。

2.1.2 超聲破壁時間的影響 稱取經(jīng)過預(yù)處理的凹葉木蘭花蕾原料20g，加入蒸餾水的量為原料的10 倍，超聲破壁處理分別進行300，600，900，1200，1500s，保持微沸狀態(tài)提取揮發(fā)油6h，結(jié)果見圖2。

圖2 超聲波破壁時間對揮發(fā)油提取量的影響Fig.2 Effects of ultrasonic time on extraction volume of volatile oil

由圖2 可見，隨著超聲波破壁時間的增大，揮發(fā)油提取量先增大后減小，在600s 時達到最大值。這可能是因為，若超聲波時間過短，產(chǎn)生的能量不足以使辛夷細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，阻礙精油類物質(zhì)在溶劑中的溶解，若超聲波時間過長，導(dǎo)致細(xì)胞被破壞，精油乳化現(xiàn)象嚴(yán)重[8]，不利于揮發(fā)油的提取。因此，選擇600s 作為超聲破壁時間的最佳值。

2.1.3 料液配比的影響 稱取經(jīng)過預(yù)處理的凹葉木蘭花蕾原料20g 于500mL 蒸餾燒瓶中，加入蒸餾水的量分別為原料的8、10、12、14、16 倍與原料混合，超聲破壁600s，然后進行提取，達到微沸時開始計時，保持微沸狀態(tài)計時提取6h。實驗結(jié)束，讀取并記錄所得揮發(fā)油的量，結(jié)果見圖3。

圖3 料液配比對揮發(fā)油提取量的影響Fig.3 Effects of solid-liquid ratio on extraction volume of volatile oil

由圖3 可見，增大料液配比，出油量增多，這可能是因為隨著料液配比增加，辛夷中精油類物質(zhì)與溶劑的濃度差也增大，使得精油類物質(zhì)向溶劑中的溶出量增大[9]。當(dāng)料液配比增加到1∶12 時，揮發(fā)油體積量達到最大值1.02mL，繼續(xù)增加料液配比，辛夷里的其他物質(zhì)向溶劑中的溶出量也相應(yīng)增大，導(dǎo)致溶液整體黏度變大，不利于揮發(fā)油的提取。因此，選擇1∶12 作為料液配比最佳值。

2.2 揮發(fā)油含量

稱取經(jīng)過預(yù)處理的凹葉木蘭花蕾原料20g，提取條件為料液比（g∶mL）為1∶12，超聲破壁時間為600s，隨著加熱時間的增加，揮發(fā)油提取量逐步增加，當(dāng)提取時間為6h 時，揮發(fā)油量最高為1.02mL，其性狀為具有特殊芳香氣味的白色油狀液體，經(jīng)無水Na2SO4脫水后，為近無色芳香油狀液體。

2.3 成分檢測結(jié)果

對揮發(fā)油成分進行GC-MS 分析，最終得到總離子流圖（TIC）見圖4。應(yīng)用NIST Version 17.L 圖譜庫進行檢索，共鑒定出103 種化合物。按照峰面積歸一法計算各組成化合物的相對百分含量，其中含量大于1%的化合物分別有18 種，結(jié)果見表1。

圖4 凹葉木蘭花蕾揮發(fā)油總離子流圖Fig.4 TIC（GC-MS）of volatile oil from flower bud of Magnolia Officinalis

表1 凹葉木蘭花蕾揮發(fā)油成分含量Tab.1 Content results of volatile oil from flower bud of Magnolia Officinalis

由表1 可見，通過GC-MS 對凹葉木蘭花蕾揮發(fā)油成分分析，主要成分為不飽和烴、醇、酯和萜類等物質(zhì)，含量高于10%物質(zhì)有3 種，其中α-水芹烯含量最高，含量為19.47%；其次為左旋-beta-蒎烯，含量為16.36%；桉葉油醇（桉油精）含量為11.64%。含量在3%至10%物質(zhì)有1,2-二（1-丙烯基）環(huán)丁烷含量（6.13%）、1,3,3-三甲基三環(huán)[2.2.1.0（2,6）]庚烷含量（5.47%）、蓽澄茄油萜含量（3.99%）、（-）-異丁香烯含量（3.59%）、（s）-2-甲氧基-2-苯乙酸甲酯含量（3.25%）等。α-水芹烯又是一種重要的食用香料，在工業(yè)領(lǐng)域中要用于配制香辛料類和柑橘類人造精油。左旋-beta-蒎烯主要起到消炎、抗過敏的作用，同時也是各種萜烯類合成香料的起始原料。桉油精是辛夷揮發(fā)油的主要藥用成分，主要應(yīng)用在香精以及醫(yī)療領(lǐng)域，也是有效的抗菌、殺蟲成分[10]。

3 結(jié)論

實驗采用水蒸氣蒸餾法對凹葉木蘭干燥花蕾進行了揮發(fā)油提取，提取條件為料液比（g∶mL）為1∶12，超聲破壁時間為600s，提取時間為6h 時，揮發(fā)油提取量最高為1.02mL；在經(jīng)檢測揮發(fā)油中主要成分為不飽和烴、醇、酯和萜類等物質(zhì)，以α-水芹烯、左旋-β-蒎烯和桉油精為主要成分，具有消炎、抗菌以及抗過敏的作用。凹葉木蘭干燥花蕾揮發(fā)油與辛夷揮發(fā)油主要有效成分基本相同，含量略有差異，研究結(jié)果可促進凹葉木蘭干燥花蕾的藥用產(chǎn)品開發(fā)。