超臨界 CO2萃取維藥芹菜籽油藥用成分＊

阿依古麗·塔什波拉提,鄭建琨,張靜,阿布力米提·伊力,阿吉艾克拜爾·艾薩

1(新疆維吾爾自治區分析測試研究院,新疆烏魯木齊,830011)2(中國科學院新疆理化技術研究所,新疆烏魯木齊,830011)

超臨界 CO2萃取維藥芹菜籽油藥用成分＊

阿依古麗·塔什波拉提1,鄭建琨1,張靜1,阿布力米提·伊力2,阿吉艾克拜爾·艾薩2

1(新疆維吾爾自治區分析測試研究院,新疆烏魯木齊,830011)2(中國科學院新疆理化技術研究所,新疆烏魯木齊,830011)

采用超臨界 CO2萃取技術,提取維藥芹菜籽藥用有效成分,用 L9(34)正交試驗對萃取工藝條件進行了優化。結果表明,超臨界萃取芹菜籽揮發油最佳工藝為:萃取溫度 35℃ ,萃取壓力 15 MPa,萃取時間 90 min。在最佳條件下芹菜籽揮發油的得率為 7.55%.用 GC-MS聯用技術鑒定出 22種化合物。鑒定出的化合物含量占總揮發油的 94.58%,其中主要成分為瑟丹內酯 (45.7%)、苯并呋喃酮類 (19.72%)、正丁基苯并呋喃酮(8.81%)等藥用活性成分。

芹菜籽,超臨界 CO2萃取,GC-MS

芹菜 (Apium graveolensL.)在我國不同地方又稱香芹,旱芹,藥芹,水芹等,為 1 a或 2 a生草本植物。維吾爾醫以芹菜籽和根入藥,在維藥中芹菜籽主要用于治療高血壓、關節炎、類風濕關節炎、腎臟等疾病[1]。現代藥理學研究發現,芹菜籽含有芹菜甲素、芹菜甲素、芹菜素、瑟丹內酯和 3-正丁基苯酞類等藥用活性物質[2],具有抗腫瘤,保護心腦血管和抗氧化等作用,其中瑟丹內酯[3]可使腫瘤發生率從 68%下降至 11%。

本研究采用超臨界 CO2萃取新疆本地旱芹菜籽揮發油,優化工藝并選擇性的萃取藥用有效成分。

l 材料與方法

1.1 儀器與材料

SFE221-50-06型超臨界 CO2萃取裝置,江蘇南通華興石油儀器有限公司;VAR I AN CP 3800/Saturn 2000氣相色譜-質譜聯用儀同,美國瓦里安公司。

芹菜籽(2008年由中科院新疆植物資源化學重點實驗室提供,經中科院生態與地理研究所沈冠冕老師鑒定)。

1.2 地產芹菜籽揮發油超臨界 CO2萃取工藝

1.2.1 工藝流程

地產芹菜籽→干燥→粉碎 (粗粉,細粉,過篩)→稱重→裝料→密封→升溫升壓到預定值→超臨界條件下萃取→分離釜減壓分離→芹菜籽揮發油

準確稱取經干燥、粉碎過 40目的芹菜籽 200 g置于 1 L萃取釜中,萃取實驗操作中設備 CO2流量控制在 20 kg/h,分離釜壓力控制在 6.0 MPa,溫度控制在 35℃,每過 0.5 h從分離釜取料口處收集萃取物,并計算萃取率。

1.2.2 超臨界 CO2萃取芹菜籽揮發油的正交實驗

根據預實驗結果及參考文獻[4]選定萃取壓力(A)、萃取溫度 (B)及萃取時間 (C)3個主要因素,以揮發油的萃取率為考察指標,設計三因素三水平,按L9(34)正交設計表進行正交實驗,在 9種不同的工藝條件進行揮發油的萃取試驗,對超臨界 CO2萃取芹菜籽揮發油工藝進行優化。因素和水平見表 1。

表 1 超臨界萃取因素水平表

1.3 GC-M S分析條件

氣相色譜條件:色譜柱:DB-5MSITD彈性石英毛細管柱 30 m ×0.25 m ×0.25μm;進樣口溫度250℃;初始柱溫為 65℃),保持 2 min,以 5℃/min的速率升至 240℃,恒溫 20 min;載氣為高純 N2,流速 1.0 mL/min。分流比 1∶50,進樣量為 0.4μL。

質譜條件:傳輸線溫度 280℃;岐管溫度 40℃;離子阱溫度 170℃;EI電離源,電子能量 70 eV;溶劑延遲 1.0 min全譜掃描,掃描范圍 m/z 40-600。

1.4 分析方法

定性分析:取 1 mL在最佳萃取工藝條件下所得到的超臨界萃取物 (揮發油)用乙醚定容到 10 mL,用氣相色譜-質譜聯用儀進行分析鑒定。通過 N IST-98譜庫自動檢索獲得初步鑒定結果。根據所得到的質譜圖普庫檢索結果及相關文獻[5-6]進行人工譜圖解析,以確認揮發油各化學成分。

定量分析:各色譜峰相應的質譜圖利用 N IST-98譜庫經人工解析及計算機檢索確定其化學結構 ,并用面積歸一化法測定出各自的相對含量。

2 結果與討論

2.1 正交實驗結果

由表 2可知,超臨界萃取地產芹菜籽揮發油的最佳組合為 A2B2C2,即萃取壓力 15 MPa、溫度 35℃、萃取時間 90 min;在此工藝下得到的萃取物為淺棕色透明的具有芹菜特殊香氣的油狀物。

萃取壓力是影響萃取率的最主要的因素,其次為萃取溫度和萃取時間。為了進一步考察最佳萃取工藝下的萃取效果,在最佳工藝條件下進行地產芹菜籽揮發油提取實驗,重復做 3次,獲得最佳工藝下提取率為 7.55%,證明此工藝是合理可行的。

表 2 正交試驗結果及數據分析

2.2 方差分析結果

由表 3可見,3個因素中,萃取壓力對揮發油收率的影響最為顯著。

表 3 正交實驗方差分析

2.3 GC-M S分析結果

將超臨界 CO2萃取所得的芹菜籽揮發油直接進樣,得到揮發油氣相色譜圖 (如圖 1示)。用面積歸一化法計算出有關的相對含量,結合質譜圖經計算機檢索并結合文獻調研[5-6],共鑒定出 22個化合物,鑒定出的化合物含量占總揮發油的 94.58%,結果見表4。

圖1 芹菜籽超臨界萃取所得揮發油GC/MS總離子流圖

由表 4可以看到,超臨界 CO2萃取地產芹菜籽揮發油的主要成分為瑟丹內酯 (45.7%)、未知苯并呋喃酮類 (19.72%)、正丁基苯并呋喃酮 (8.81%),另有 5%左右的但萜類、芳香類以及脂肪酸類成分和少量的酯類成分。其中瑟丹內酯苯并呋喃酮類成分占總揮發油的 74.23%。與文獻報道[6]的地產芹菜籽水蒸氣蒸餾萃取揮發油工藝相比,超臨界 CO2萃取所得的揮發油得率高了 5倍,而且水蒸氣蒸餾工藝萃取的揮發油主要化學成分為單萜類 (44.24%)、芳香類 (27.80%)酚類化合物有 17.44%。這 2種工藝所得的揮發油在化學成分上有明顯區別。

3 結論

(1)用超臨界 CO2萃取新疆地產芹菜籽揮發油,具有萃取率高、速度快、工藝簡單,萃取物呈透明淺棕色,香味濃烈。在正交實驗中萃取壓力是影響萃取率的最主要因素,其次為溫度和時間。揮發油最佳萃取工藝為:萃取壓力 15 MPa、溫度 35℃、萃取時間 90 min。在最佳萃取工藝下揮發油收率為 7.52%。

(2)超臨界 CO2萃余物可以繼續提取其他有效成分,如黃酮或一些極性較大的成分,提高藥材的利用率。

表 4 芹菜籽超臨界萃取所得的揮發油化學成分分析結果

表 5 芹菜籽揮發油制備工藝的比較

[1] 新疆維吾爾自治區衛生廳 .維吾爾藥標準 (上冊)[M].烏魯木齊:新疆科技衛生出版社,1993.

[2] 周輝,盧向陽,天云,等 .芹菜化學成分及藥理活性研究進展[J].氨基酸和生物資源 .2006,28(1):6-9.

[3] Zheng GQ,Kenney PM,Zhang J,et al.Comprevention of benzo[a]pyrene-induceed forestomach cancer inmice by natural phthalides from celery seed oil.[J]Nutr Cancer,1993,19(1):77-86.

[4] 劉輝,劉長江,李斌 .超臨界萃取技術對芹菜籽油提取分離的研究[J].食品工業科技,2008,29(6):228-229.

[5] 李雪梅,周謹,張曉龍,等 .超臨界 CO2流體萃取與常規提取制備芹菜籽精油的比較[J].精細化工 2004,21(8):581-585.

[6] 阿布力米提·伊力,劉莉,阿吉艾克拜爾·艾薩,等 .維吾爾醫常用藥材一芹菜籽揮發油化學成分的研究[J].天然產物研究與開發,2004,16(1):36-37.

Study on Volatile Active Compounds from
Apium graveolensL.Seeds by Supercritical Fluid Extract

Aygul Tash1,Zheng Jiankun1,Zhang Jing1,Abulimiti Yili2,HajiAkberAisa2
1(XinjiangUygurAutonomous Region Academy of InstrumentalAnalysis,Urumqi 830011,China)2(Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Urumqi 830011,China)

The supercritical fluid extraction(SFE)for the active volatile compounds in Apium graveolens L.seeds was studied by orthogonal test.The analysis of the volatile compounds in the SFE oilwere carried out by the gas chromatography-mass spectrometry method.The optimum conditions were:extraction pressure 15MPa,extraction temperature 35℃,extraction ti me 90 min.twenty two compoundswere found in SFE oil ofApium graveolensL.seeds and main active compoundswere Sedanolide(45.70%),Phthalide(19.72%),Butyl phthalide(8.81%).

Apium graveolensL.seeds,super critical fluid extraction,GC-MS

學士,助理研究員。

＊新疆維吾爾自治區科技廳高新技術項目 (200810106)和特培項目(200723112);中國科學院 2007年度西部之光人才培養項目

2009-09-08,改回日期:2009-11-05