香茅揮發油的成分分析及包合工藝研究

歐陽婷， 楊瓊梁， 顏 紅， 桂 卉， 許根華， 周莉莉

（湖南中醫藥大學藥學院，湖南長沙410208）

香茅揮發油的成分分析及包合工藝研究

歐陽婷， 楊瓊梁， 顏 紅*， 桂 卉， 許根華， 周莉莉

（湖南中醫藥大學藥學院，湖南長沙410208）

目的 分析香茅揮發油的成分，制備其β-環糊精包合物并進行鑒定。方法 GC-MS法對香茅揮發油成分進行分析。以揮發油包合率為評價指標，正交試驗法優選研磨法的最佳包合工藝條件。薄層色譜、紫外可見吸收光譜、X射線衍射法對包合物進行鑒定，并考察了其穩定性。結果 香茅揮發油的主要成分為香葉醇 （39.37%）、檸檬醛（31.08%）、月桂烯 （14.01%）。最佳包合工藝為β-環糊精與揮發油投料比10：1，加5倍量水，研磨1 h，該工藝下揮發油的穩定性大大提高。結論 香茅揮發油中主要成分為醇醛類，本實驗優選的包合工藝穩定可行。

香茅；揮發油；化學成分；GC-MS；β-環糊精包合物

香茅Gymbopogon citratus（DC.）Stapf又稱檸檬草，系香茅屬多年生草本植物，其性味辛、溫，具有疏風通絡，溫中止痛之功效，臨床用于治療感冒周身疼痛、風寒濕痹、脘腹冷痛、泄瀉、跌打損傷、月經不調等癥［1］。其中，香茅揮發油是香茅中活性最高的成分，具有抑菌、抗氧化、抑制腫瘤等作用［2-4］，但不穩定、易揮發，為增加其穩定性及提高療效，可制成包合物應用。本實驗采用氣質聯用（GC-MS）法對香茅揮發油的成分進行分析，β-環糊精包合，比較不同制備方法，通過正交試驗優選出最佳包合工藝，并用薄層色譜、紫外可見分光光度、X射線衍射法等對包合物進行鑒定，為其進一步研究和開發奠定基礎。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 6050真空干燥箱 （北京中興偉業儀器有限公司）；DF-101S集熱式恒溫磁力攪拌器 （鞏義市予華儀器有限責任公司）；SK3300H超聲波清洗器 （上海科導超聲儀有限公司）；AR11401C電子天平 （奧豪斯國際貿易上海有限公司）；揮發油測定器 （上海玻璃儀器廠）；TU-1900雙光束紫外可見分光光度計、XD2-X射線衍射儀 （北京普析通用儀器有限責任公司）；QP2010氣相色譜-質譜聯用儀，包括GC-MSSolution色譜工作站（日本島津公司）；標準譜庫為美國NIST質譜檢索數據庫。

1.2 試藥 香茅草 （湖南省長沙市天際嶺小山，系人工栽培，2014年5月份采摘）。β-環糊精 （百賽勤化學技術上海有限公司）。蒸餾水 （自制）；石油醚、無水乙醇、醋酸乙酯、正己烷、氯仿均為分析純 （國藥集團化學試劑有限公司）。

2 方法與結果

2.1 香茅揮發油的提取 按 《中國藥典》2010年版一部附錄XD的方法提取香茅揮發油。經考察，其最佳提取工藝為將香茅草剪碎至0.5～0.7 cm、加8倍水量、提取1 h，用無水硫酸鈉脫水后，得到深黃色、具有濃郁檸檬香氣的透明液體，密封避光冷藏備用。

2.2 香茅揮發油的成分分析

2.2.1 GC-MS實驗的條件［2］GC條件為SE-54石英毛細管柱 （250μm×30 m，0.25μm）；程序升溫 （初始溫度90℃，最終溫度260℃，保持6 min，升溫速率5℃/min）；載氣為氦氣；模式為恒流模式；平均線速度37 cm/s；柱流量1.0 mL/min；進樣口溫度250℃；進樣量0.5μL；分流比60：1。

質譜條件為EI電離模式；電子倍增管電壓1 846 V；

電子能量70 eV；離子源溫度220℃；四級桿溫度150℃；掃描質量范圍m/z30～550。根據揮發油總離子流圖，采用面積歸一化法計算各成分的含有量。

2.2.2 香茅揮發油氣質色譜分析結果 見圖1、表1。由此可知，香茅揮發油中的成分較多，而且含有量相差較大，該方法分離效果較好。其中，主要成分為香葉醇、檸檬醛、月桂烯，含有量分別為39.37%、31.08%、14.01%，次要成分為5，8，8-三甲基-3-氧雜三環 ［5.1.0.02，4］辛烷、2-十一烷酮、2-十三烷酮等。

圖1 香茅揮發油總離子流圖

表1 香茅揮發油化學成分GC-MS分析

2.3 香茅揮發油的包合及其工藝優選

2.3.1 香茅揮發油包合物的制備方法［5-9］研磨法：稱取β-環糊精6 g，加蒸餾水24mL研勻，逐滴加入50%香茅揮發油的無水乙醇溶液2 mL，手工研磨3 h，減壓抽濾，石油醚30 mL分3次沖洗包合物，40℃下真空干燥5 h，得干包合物。

飽和水溶液法：稱取β-環糊精6 g，加蒸餾水150 mL使之混勻，置40℃恒溫磁力攪拌器上，逐滴加入50%香茅揮發油的無水乙醇溶液2 mL，攪拌3 h，冷卻至室溫，4℃下冷藏24 h，減壓抽濾，以下操作同上。

超聲法：稱取β-環糊精6 g，加蒸餾水150 mL，超聲使其混勻，逐滴加入50%香茅揮發油的無水乙醇溶液2 mL，40℃下超聲3 h，冷卻至室溫，4℃下冷藏24 h，減壓抽濾，以下操作同上。

2.3.2 揮發油的空白回收率測定 精密量取揮發油1 mL，置于500 mL圓底燒瓶中，加蒸餾水150 mL，振搖混勻，提取1 h，測定揮發油體積并計算回收率，重復三次。結果，香茅揮發油的平均空白回收率為90%。

2.3.3 包合物中揮發油回收率的測定 取β-環糊精包合物適量，置于500 mL圓底燒瓶中，加蒸餾水150 mL混勻，提取1 h，測定揮發油體積并計算回收率。上述方法制得的三種包合物平行做3份，計算揮發油的包合率，并以其為指標比較三種制備方法。結果表明，包合率依次為研磨法＞飽和水溶液法＞超聲法。然后，采用SPSS17.0軟件對三組數據進行完全隨機設計的方差分析，LSD法進行兩兩比較，發現研磨法與飽和水溶液法、研磨法與超聲法之間有顯著性差異 （P＜0.05），而飽和水溶液法與超聲法之間差異無統計學意義 （P＞0.05），見表2。

表2 3種包合方法的比較

2.3.4 正交試驗優選包合工藝條件 根據 “2.3.3”項下結果，選擇研磨法來制備香茅揮發油包合物，采用L9（34）正交表安排試驗，以香茅揮發油包合率為評價指標，對包合工藝條件進行優選，見表3～5。由表可知，影響揮發油包合率的因素大小順序為A＞C＞B，三者均有統計學意義（P＜0.01，P＜0.05），以A3B3C1包合工藝為佳，即β-環糊精與揮發油的投料比為10：1，加5倍量水，研磨1 h。在此工藝下，三次試驗的包合率分別為93.30%、94.41%、95.52%，平均94.41%。

2.4 包合物的鑒定［9-11］

2.4.1 包合物薄層色譜（TLC）檢驗 取從香茅草中提取的未包合揮發油5滴，加無水乙醇1 mL，搖勻，制成樣品溶液1；取β-環糊精0.1 g，加無水乙醇1 mL，振搖，濾過，制成樣品溶液2；取β-環糊精包合物0.1 g，加無水乙醇1 mL，振搖，濾過，制成樣品溶液3；取從包合物中提取的揮發油5滴，加無水乙醇1 mL，制成樣品溶液4。等量吸取上述4種溶液，點樣于同一硅膠薄層板 （預先于105℃下活化1 h）上，以醋酸乙酯-正已烷-氯仿 （1：11：3）為展開劑展開，用5%香草醛濃硫酸噴霧顯色。結

果見圖2。由圖可知，樣品2、3無斑點出現，說明揮發油已形成包合物；樣品1、4在同一位置上呈相同顏色的斑點，說明在包合前后揮發油的主要成分無明顯差異。

表3 正交設計因素水平

表4 香茅揮發油β-CD包合工藝正交試驗結果

表5 方差分析結果

圖2 香茅揮發油的薄層色譜圖

2.4.2 包合物紫外可見吸收光譜（UV-Vis）檢驗 分別取香茅揮發油、包合物回收的香茅揮發油、β-環糊精、香茅揮發油β-環糊精包合物、香茅揮發油與β-環糊精混合物少量，無水乙醇溶解，置于紫外可見分光光度計上，于300～600 nm范圍內掃描，測定吸光度。結果，β-環糊精和香茅揮發油包合物溶液的紫外可見吸收圖譜無明顯差異，而香茅揮發油包合物其與β-環糊精混合物的紫外可見吸收圖譜有顯著差異，說明香茅揮發油已形成包合物，而且在包合前后其理化性質沒有發生變化，見圖3。

圖3 包合物的紫外可見吸收光譜圖

2.4.3 包合物的X衍射鑒定［12-13］

2.4.3.1 X衍射試驗條件 X射線管為銅靶；單色化方法：石墨單色器；工作電壓36 kV；工作電流20mA；連續掃描；掃描速度4°/min；衍射角5～80°。分別取β-環糊精、香茅揮發油和β-環糊精 （0.5 mL：5 g）混合物、香茅揮發油β-環糊精包合物適量，采用Jade5分析軟件繪制其X射線粉末衍射圖，見圖4。

圖4 包合物的X衍射圖

2.4.3.2 X衍射結果分析 由圖4可知，β-環糊精與混合物相比，兩者的衍射峰較為相似，但后者衍射峰稍微鈍一點，這可能是由于混合物中香茅揮發油僅占一小部分 （約9.09%），這種簡單的混合方式在X衍射分析時主要表現出β-環糊精的X衍射特征峰。但香茅揮發油β-環糊精包合物的衍射峰與前兩者有顯著差別，它在2θ為2～12°和30～40°時有著與β-環糊精及混合物不同晶體結構的特征吸收，說明包合物中形成了新物相，即香茅揮發油已包結在β-環糊精的分子空穴中。

2.5 包合物的穩定性考察［14］分別稱取β-環糊精包合物和混合物 （投料比與包合物制備方法相同）3份，置于60℃恒溫箱中，于第0、1、3天取樣，測定揮發油的含有量，并計算保留率。以第0天的揮發油含有量為100%，比較其對熱的穩定性，見表6。結果表明，包合物較為穩定，揮發油經β-環糊精包合后，其穩定性和利用率有較大提高。

表6 熱穩定性實驗結果

表6 熱穩定性實驗結果

受熱時間/d 包合物揮發油保留率/% 混合物揮發油保留率/% 0 100 100 1 71.88±6.25 25.33±4.62 3 51.04±4.77 12.00±4.00

3 討論

本實驗從香茅揮發油中分離出3個主要成分，分別為香葉醇、檸檬醛、月桂烯，占總揮發油含有量的84.86%，與文獻［5，15］大致相同，但含有量上存在差異，可能與香茅的產地、氣候、土壤水質、采收時間、提取方式及干燥方式等有關。

包合技術實際上是主體分子β-環糊精和客體分子揮發油間的結構互補和識別關系。本實驗發現，研磨法的包合率最高，可達94.41%，可能是由于試驗條件適宜，香茅揮發油的主要成分易被β-環糊精分子識別，故易與其分子結構匹配。

β-環糊精包合物可減少揮發性成分的揮發，掩蓋藥物不良氣味，增加穩定性，提高生物利用度，故相關研究報道較多［10］。揮發油能否被β-環糊精包合，以及包合前后其理化性質是否會發生改變，這對包合物的研發及質量控制具有重要意義。本實驗采用TLC、UV-Vis、X-衍射等方法對制備的香茅揮發油β-環糊精包合物進行鑒定，簡便而可靠，均能直觀反映其形成，而且也表明包合前后香茅揮發油成分未發生明顯變化。綜上所述，這些方法不僅可鑒定包合物的形成，同時也能為揮發油β-環糊精包合物的工藝研究及質量控制提供參考。

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B

1001-1528（2015）11-2558-04

10.3969/j.issn.1001-1528.2015.11.053

2014-10-14

林業公益性行業科研專項 （201404608）；2014年湖南省研究生科研創新項目 （CX2014B367）；湖南省 “中藥學”重點學科項目 （湘教通 ［2011］76號）

歐陽婷 （1990—），女，碩士，研究方向為天然產物及藥物新劑型的開發。E-mail：592507033@qq.com

*通信作者：顏 紅 （1978—），女，副教授，碩士生導師，研究方向為活性物質及藥物新劑型。Tel： （0731）88458231，E-mail：yh8632@126.com