新疆雪莲的超临界萃取及气相色谱质谱分析

amy54321 · 发表于 2014-8-18 17:36:02

作者：张富昌赵文军刘明灯宋铁珊

【摘要】  目的探讨超临界选择性萃取雪莲活性成分的可行性，报道超临界萃取挥发油的产率以及成分，预测提取物生理作用。方法以萃取率为指标对萃取压力，萃取时间，萃取温度做单因素考察，并对10 MPa和20 MPa萃取压力下提取物做GC-MS分析。结果适宜的萃取条件为：20 MPa，45℃，动态萃取2.5 h，新疆雪莲挥发油的超临萃取率（2.49%）比水蒸气法（0.08%）高，并且选择性好。结论此研究为雪莲的综合开发奠定了基础。

【关键词】  新疆雪莲；超临界萃取；轻质组分

基金项目：中国科学院西部行动项目（No.KGCXZSW510）资助课题
　　Supercritical Carbon Dioxide Extraction and GC-MS of Volatile Components from Saussurea involucrate

　　Abstract：ObjectiveTo discuss the feasibility of solution extracting active components of Saussures involucrate by supercritical carbon dioxide.Establish a method for further medical application studying and developing of the Saussures involucrate.MethodsSupercritical fluid extraction(SFE)ability was investigated.Main extraction efficiency effects:pressure(10-30MP),temperature(30～55℃) and time（0.5～3 h） were determined.Volatile constituents were analysed by GC-MS.ResultsThe Appropriate highest yield of volatile components was 2.56%,much higher than vapor distillation way.The best results were obtained:pressure 20MP,temperature45℃,time 2.5 h.ConclusionThe total essential oil were separated and identified.

　　Key words：Saussurea involucrate；  Volatile components；  Supercritical fluid extraction(SFE)；  GCMS

　　新疆雪莲Saussurea involucrate Kar.et Kir又名雪荷花，为菊科风毛菊属多年生草本植物，主要分布在天山海拔3 000～4 000 m的高山雪岭上［1］。天山雪莲具有除了传统的预防治疗风湿性关节炎、经血不调、阳痿、跌打损伤等疾病外, 还应用到食品,美容, 戒毒, 癌症防治等领域,是一个广为大众接受的中药材［2］。超临界流体萃取技术(supercritical fluid extraction，SFE)是一种新型分离技术，具有萃取温度低，速度快等诸多优点［3］。有关雪莲的超临界萃取并GCMS分析未见报道，本文探讨超临界CO2选择性萃取雪莲活性成分的可行性，明确最佳萃取条件，报道超临界萃取新疆雪莲的产率以及成分，预测提取物生理作用，为雪莲这一珍贵民族药材的进一步开发奠定基础。

　　1  器材

　　美国PE公司Turbo Mass Autosystem XLGC联用分析仪；HA1215002型超临界萃取装置，江苏南通华安超临界萃取有限公司生产。雪莲采样于新疆阜康，经新疆中药民族药研究所李晓瑾研究员鉴定为天山野生雪莲。CO2为食品级，He为色谱纯。

　　2  方法

　　2.1  天山雪莲的超临界提取将雪莲干燥后全草（地上部分）120 g粉碎、过40目筛后加入2 000 ml超临界CO2萃取池中，以萃取压力，萃取时间，萃取温度3因素分别做单因素实验：参数设置范围为压力10～25 MPa；萃取池温度35～55℃ ，解析压力固定4.2 MPa，温度40℃ ；动态萃取30～120 min；CO2 流量固定在20 L/h 。计算萃取率并结合GCMS检测结果考察最佳提取条件。

　　2.2  提取物的GCMS分析条件色谱柱：supelcowax10 (60 m×0.25 mm×0.25 μl)；色谱柱程序升温条件：柱温60℃(10 min)，3℃/min升温至150℃,2.3℃ /min升温至270℃(42.83 min) ；载气He，流速：16psi；接口温度280℃ ；离子源温度200℃ ；电离电压70 eV；扫描质量范围30～550 amu。

　　3  结果与讨论

　　3.1  考察萃取压力对超临界提取率的影响（固定其他条件：萃取温度50℃，分离釜温度30℃，分离釜压力4.2 MPa，CO2流量20 L/h，提取时间为3.5 h）压力一般是影响萃取率的主要因素，为此，首先进行考察压力对萃取率的影响因素，固定萃取温度50℃ ，选择10～30 MPa之间 5种压力进行筛选，其与萃取率的关系详见图l。由图1可知，当压力在20 MPa以下时，随着压力的增大萃取率增加较快，超过20 MPa再增加压力变化不大。但具体哪个压力下为好，还要结合其选择性，萃取物生理活性等才能判定。

　　3.2  考察萃取时间对超临界提取率的影响（固定萃取压力为20 MPa，萃取温度为50℃，30 min取一次样，其他条件同上。）萃取开始初,由于SCFCO2与溶质未达到良好接触,萃取量较少,随萃取时间延长,传质达到良好状态,单位时间的萃取量增大,直至达到其最大值,此后由于萃取对象中待分离成分含量减少提取量增加逐渐缓慢，综合考虑2.5 h为好。见图2。

　　图1  萃取率与萃取压力的关系（略）

　　图2  萃取率与萃取时间的关系（略）

　　3.3  考察萃取温度对超临界提取率的影响（固定萃取压力20 MPa，萃取时间2.5 h，其他条件同2.2项）温度对萃取率的影响：当萃取压力固定为20 MPa，CO2流量固定为20 L/h时，温度对萃取率的影响详见图3，由图3知，温度对超临界溶解能的影响较为复杂。温度升高，可使超临界流体的密度降低，溶解度下降。相反，温度的升高又可使物质分子运动加剧，利于溶质容积之间的相互扩散，减小传质阻力，使溶解度增加。综合来说温度影响不是很大，以45℃为佳。　　图3  萃取率与萃取温度的关系（略）

　　3.4 10，20 MPa萃取压力下萃取物的GCMS分析（固定萃取温度为45℃，动态连续萃取2.5 h，其他条件同2.1项）考虑到不同萃取压力下萃取成分可能存在的差异，分别对10，20 MPa条件下萃取物做GC-MS分析。

　　图4  天山雪莲在10 MPa压力下总离子流图(超临界CO2萃取)（略）

　　图5  天山雪莲在20 MPa压力下总离子流图(超临界CO2萃取)（略）

　　表1  SFE法提取天山雪莲挥发油化学成分分析结果（略）

　　超临界萃取物主要含有：去氢木香内酯，不饱和（脂肪）酸（脂），饱和脂肪酸（脂），长链烷烃等。现代研究证实前3类都有显著的药理活性［4，7，8］。

　　萃取压力对萃取总量和萃取成分都有影响。当萃取压力由10 MPa升高到20 MPa提取率由0.6%升高到2.51%，药理活性成分含量上升，脂质成分下降（46.27%～17.23%）。综合提取率和药效成分含量两方面考虑，新疆雪莲适宜的萃取条件为：萃取釜20 MPa，45℃，动态萃取2.5 h，萃取过程短、温度低，提取率2.51% ，高于文献水蒸气法0.08%，并且萃取出多种水蒸气法不能得到的系列不饱和酸成分［5］。雪莲20 MPa萃取物共分离出26种化合物:饱和脂肪酸（脂）（27.81%），去氢木香内脂（22.93%），不饱和酸（脂）（19.69%），鉴定了其中的21种。已鉴定化合物组分占总馏出组分的80.7%，占色谱总馏出峰面积的97.6%。

　　雪莲20 MPa萃取物含有6种不饱和酸，异palustrate 甲酯，油酸，亚油酸甲脂，9，15二烯十八酸甲酯，亚麻酸甲酯，11,14,17二十碳三烯酸甲酯均为首次从该属植物检测到。这与超临界萃取温度低，时间短，提取系统密闭有关。本实验为雪莲的进一步研究开发奠定了基础。

【参考文献】
  　　［1］ LI JS ,ZHU ZY,CAI SQ. The protection about medical plants of Saussurea Involucrats in XiJiang province［J］.Journal of medcine & Pharmacy of Chinese Minorities ， l997,3(2)：37.

　　［2］ ZHAO L,WANG XL.Research on chemical composition ,pharmacology and its clinic application of Saussurea Involucrat［J］.Journal of Southwest University for Nationnalities-Natural Science Edition，2003，29（6）：424.

　　［3］ LIAO CH，HUANG ZR.SCF-CO2 extraction technology and the modernization of Chinese traditional medicine［J］.Chin Traidi Patent Medicine，2006,28 (1 ):110.

　　［4］ ZHANG GY，LING JY,QIU Q，et al.Supercritical carbon dioxide extraction and GC -MS of essential oil from the stroma of Cordyceps kyushuensis［J］.Chin J Pharm Anal ，2006，26(2)：191.

　　［5］ ZHENG SZ,YU JH ,SHEN XX. Study about the volatile components and microelements from Saussurea gossypiphora D［J］.Chin Pharmaceutical Journal，1991，26(9)：526.

　　［6］ CHENG H, DENG X.Study on Supercritical CO2 Extraction and Quality of Essential Oil from Common Aucklandia(Aucklandia lappa)［J］.Chin Tradit Herb Drugs，1997,28(6)：337.

　　［7］ WANG YB，WANG Q，MAO FL，et al.Pharmacological Study on Radix Aucklandiae［J］.Journal of China Pharmaceutical University，2001，32（2）：146.

　　［8］ ZHANG Li，GAO Ling，LIANG J，et al.Lipotoxicityof pahnitic acid on islets and protecting efect of fenofibrat［J］.Chin J Endocrinol Metab，2005，4 21(2)：155.

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