艷山姜果實揮發油的提取工藝優化及其化學成分分析

張旭+何明輝+鄭偉耀+崔旭+龍慶德

【摘要】目的：確定水蒸氣蒸餾法提取艷山姜果實揮發油的最佳工藝并研究其化學成分。方法：采用水蒸氣蒸餾法提取艷山姜果實揮發油，在單因素試驗的基礎上，采用正交實驗考察提取藥液比、浸泡時間、蒸餾時間、藥材粉碎度對提取工藝的影響；利用氣相色譜-質譜聯用儀分析艷山姜果實揮發油的成分，通過峰面積歸一法測定各成分的相對質量分數。結果：以得油率為指標，最佳提取工藝為加10倍水；浸泡05h，過24目篩，蒸餾提取5h，揮發油的得率為。共分離出29個化合物，其中相對含量較高的組分有α-松油烯（24894%）、1，8-萜二烯（15527%）、α-蒎烯（6982%）。結論：優選的艷山姜果實揮發油提取工藝穩定合理，揮發油的提取效果最佳，通過GC-MS測得艷山姜果實揮發油的化學成分為α-松油烯（24894%）、1，8-萜二烯（15527%）、α-蒎烯（6982%）等。

【關鍵詞】艷山姜；揮發油；提取工藝；水蒸氣蒸餾法；氣相色譜-質譜

【中圖分類號】R2841【文獻標志碼】 A【文章編號】1007-8517（2017）08-0014-04

Abstract： Objective ZThe extraction technology were optimized and study the chemical components of volatile oil from Alpinia zerumbet fruit.Methods Water steam distillation was used for the extraction of volatile oil of Alpinia zerumbet and GC-MS was used for the analysis of its chemical components .using the rate of volatile oil as the index， in order to extract liquid ratio， soaking time， extraction time， grinding degree of material4factors and 3 levels of orthogonal test. Results The fruit of Alpinia zerumbet extraction of volatile oil in liquid ratio of 1∶10 times of water， soaking 05 h， over 24 mesh sieve， extracting 5 hours cooling 05 h under conditions that yield the highest. Conclusion Alpinia zerumbet fruit extraction of volatile oil in liquid ratio of 1∶10 times of water， soaking 05 h， over 24 mesh sieve， extracting 5 hours cooling 05 h under conditions that yield the highest. A total of 29compounds were identified by GC-MS， mainly including 1，3-Cyclohexadiene， 1-methyl-4-（1-methylethyl）（24894%）；Limonen（15527%）； ealpha-Pinene（6982%）.

Keywords：Alpinia Zerumbet；Volatile Oil；Extraction Process；Steam Distillation；GC-MS

艷山姜來源于姜科山姜屬植物艷山姜[Alpinia zerumbet（Pers）Burtt et Smith]干燥成熟果實，具有溫中燥濕、行氣止痛、截瘧的功效，作為貴州地產民族藥被廣泛用于治療心腹冷痛、胸腹脹滿、消化不良、嘔吐腹瀉等[1]，收錄于《貴州省中藥材、民族藥材質量標準》（2003版）[2]。艷山姜富含揮發油具有抗炎、鎮痛及防治心血管系統疾患等多方面的生物活性[3-4]。但目前艷山姜的深加工提煉技術尚未見報道，因此研究艷山姜揮發油的高效提取技術十分必要。本實驗采用水蒸氣蒸餾法提取艷山姜揮發油，利用正交設計并方差分析，對艷山姜揮發油的提取工藝進行優化；并用氣相色譜-質譜法對揮發油的主要成分進行鑒定，為艷山姜的進一步開發利用提供科學依據。

1儀器與材料

11材料藥材產自貴州省貞豐縣連環鄉，經貴州醫科大學生藥學教研室龍慶德副教授鑒定為姜科山姜屬植物艷山姜[Alpinia zerumbet（Pers）Burtt et Smith]的果實。

12儀器安捷倫氣相色譜-質譜（GC-MS）聯用儀（GC：7890AMS：5975C VL MSD，美國安捷倫公司）；電子天平HZT-A500（汕頭市粵威實業有限公司）；植物粉碎機FW135（河北黃驊縣）；調溫電熱套KDM型（武漢精華）；揮發油測定裝置及冷凝回流裝置（天長市長城玻璃儀器制造廠）。

2方法

21艷山姜揮發油提取工藝的優化參照2010年版《中華人民共和國藥典》一部附錄 XD用水蒸氣蒸餾法提取艷山姜中的揮發油，參照有關資料[5-7]和預實驗結果，以揮發油得率為考察指標，選取提取藥液比（A）、浸泡時間（B）、提取時間（C）、藥材粉碎度（D）作為考察因素，根據單因素實驗結果設計正交試驗因素與水平。詳見表1。

22氣相色譜-質譜條件色譜條件：色譜柱為HP-5MS （5%Phenyl Methyl Siloxane，30m×025mm×025μm）彈性石英毛細管柱；采用程序升溫：柱溫為45℃（保留2min），以5℃/min升溫至300℃，保持2 min；汽化室溫度250℃；載氣為高純He（99·999% ）；載氣流量10mL/min；柱前壓525kPa；進樣量1μL；分流比為20∶1。質譜條件：EI離子源；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；電子能量：70 eV；發射電流：346μA；倍增器電壓：1015 kV；接口溫度：280℃；溶劑延遲3 min；質量范圍30～550 amu。

23揮發油提取率的計算公式為：y=v/m，式中y為揮發油得率（mL·g-1）；v為揮發油體積（mL）；m為樣品質量（g）。

3結果與討論

31單因素實驗

311藥液比因素根據蒸餾的步驟，精密稱取，提取時間為5 h、粉碎粒度24目、浸泡時間0 h，分別設置藥液比為1∶8、1∶10、1∶12的條件提取艷山姜揮發油。結果見表2。

由表2可知，藥液比為1∶8～1∶10之間時，揮發油的提取率隨加水量的增加而增高。當加水量增加超過10倍后，揮發油的提取率下降，表明加水量為10倍時是最佳提取藥液比。

312浸泡時間因素精密稱取，在料液比1∶10、提取時間5h，粉碎粒度24目的條件下，分別浸泡005、1h提取揮發油。結果見表3。

由表3可知，在浸泡時間為0～1h之間，揮發油的提取率歲浸泡時間的延長而增高。當浸泡時間超過05h后，揮發油的提取率下降。表明浸泡時間在1h是最佳浸泡時間。

313提取時間因素精密稱取，在料液比1∶10、粉碎粒度24目、浸泡時間0h的條件下，分別提取4、5、6h。結果見表4。

由表4可知，提取時間為4～5h之間時，揮發油的提取率隨提取時間的增加而增高。當提取時間超過5h后，揮發油的提取不再增加，表明提取時間為5h時是最佳提時間。

314粉碎度因素精密稱取，粉碎后，過篩，分別制成10目、20目、24目等不同目數的藥粉，在料液比1∶10、提取時間5h、浸泡時間0h的條件下提取揮發油。結果見表5。

由表5可知，當粉碎度在過24目篩時是得率最高的粉碎度，但是和20目相比差異不明顯。

32正交試驗優化艷山姜揮發油提取工藝根據單因素試驗優化結果，通過四因素三水平正交試驗確定艷山姜揮發油提取的最佳工藝。由3因素4水平L9（34）正交設計，料液比為A浸泡時間B設提取時間C粉碎粒度D，以揮發油的得率作為考察指標，用計算機軟件（正交設計助手II V31專業版）計算。結果見表6。

綜合上述結果，通過正交實驗分析，正交實驗確定最佳提取工藝條件為：浸泡時間為05h、粉碎度為40目、料液比為1∶8、提取6h，在此條件下其揮發油平均得率為133%，該提取方法操作簡便，穩定性好，成本低，揮發油的提取效果最佳，可為艷山姜揮發油的工業化應用提供參考。

33艷山姜揮發油的GC-MS分析稱取艷山姜干燥成熟果實100g，經粉碎機粉碎，過24目篩，置1000mL的圓底燒瓶中，加10倍量蒸餾水，浸泡半小時，連續蒸餾5h，得具有較濃烈芳香氣味的淡黃色油狀物，將實驗中得到的揮發油進行GC-MS分析，分析結果見圖1。對總離子流圖中的各峰經質譜計算機數據系統檢索及核對Nist2005和Wiley275標準質譜圖，確定了29種揮發性化學成分，經峰面積歸一法得各揮發性組分的相對質量分數。結果見表8。

由表8可見，α-松油烯，1，8-萜二烯，α-蒎烯，乙稀，樟腦，冰片是艷山姜果實揮發油的主要化學成分，其中α-松油烯含量占24894%、1，8-萜二烯占15527%、α-蒎烯占6982%、乙稀占3059%、M-異丙基甲苯占2950%，因此可以考慮以揮發油的化學成分作為艷山姜藥效物質基礎的考察對象，從而為貴州特色民族藥艷山姜資源的有效利用提供參考依據。

4結論

實驗采用水蒸氣蒸餾法提取艷山姜果實揮發油，正交實驗確定最佳提取工藝條件為：浸泡時間為05h、粉碎度為40目、料液比為1∶8、提取6h，在此條件下其揮發油平均得率為133%，該提取方法操作簡便，穩定性好，成本低，可為艷山姜揮發油的工業化應用提供參考。通過GC-MS檢測方法對艷山姜揮發油進行分析，艷山姜果實揮發油主要成分為有α-松油烯（24894%）、1，8-萜二烯（15527%）、α-蒎烯（6982%）、乙稀（3059%）、 M-異丙基甲苯（2950%）等，而α-蒎烯雖然不是含量最高的，但是卻為艷山姜揮發油中主要抗炎、鎮痛及防治心血管系統疾患等方面的生物活性物質，而含量最高的α-松油烯（24894%）和1，8-萜二烯（15527%）的效用還有待進一步研究。參考文獻

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（收稿日期：2017-02-21編輯：梁志慶）