川芎揮發(fā)性成分的水蒸氣蒸餾提取與頂空進(jìn)樣GC-MS分析

劉曉芬 張穎 胡明勛

【摘 要】 目的：分析比較不同提取方法制備的川芎中揮發(fā)性成分。方法：分別采用頂空進(jìn)樣法和水蒸氣蒸餾法制備川芎揮發(fā)油，并對(duì)其進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）分析。結(jié)果：兩種方法制備的川芎揮發(fā)油的化學(xué)成分類(lèi)型和相對(duì)含量有所差異，頂空進(jìn)樣法制備的揮發(fā)油含29個(gè)化學(xué)成分，其中烯萜類(lèi)成分占揮發(fā)油總量76%，苯酞類(lèi)成分占揮發(fā)油總量的16%。水蒸氣蒸餾法制備的揮發(fā)油共鑒定出32個(gè)化合物，烯萜類(lèi)占揮發(fā)油總量的4.50%，苯酞類(lèi)占揮發(fā)油總量的88%。結(jié)論：兩種提取方法，分別提供了不同沸點(diǎn)川芎揮發(fā)油的化學(xué)信息，運(yùn)用這兩種方法可建立更全面的川芎揮發(fā)性成分GC-MS信息。

【關(guān)鍵詞】 GC-MS聯(lián)用;頂空進(jìn)樣;水蒸氣蒸餾;川芎;揮發(fā)油

【中圖分類(lèi)號(hào)】R284.2 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】 A ? ?【文章編號(hào)】1007-8517（2020）1-0044-04

Abstract：Objective To compare and analyze essential oil of Chuanxiong Rhizoma extracted by different methods. Method The essential oil of Chuanxiong Rhizoma were extracted by means of headspace sampling and steam distillation respectively， and the obtained samples were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）.Result The essential oil extracted by headspace sampling method contained 29 chemical components， among which the terpene account for 76% of the total essential oil， and the phthalein components account for 16% of the total essential oil. And 32 compounds were identified from essential oil extracted by steam distillation， with terpene accounting for 4.50% of total essential oil and phthalein 88%.Conclusion The types of chemical composition and relative contents of the essential oil of Chuanxiong Rhizoma were varied by the two methods. The terpene was the main chemical type of the essential oil extracted by headspace sampling method， while the phthalide was the main chemical type of the essential oil extracted by steam distillation extraction. The information of volatile components of Chuanxiong Rhizoma could be established by two methods.

Keywords：GC-MS， Headspace Injection， Steam distillation， Chuanxiong Rhizoma， Essential Oil

川芎為傘形科植物川芎Ligusticum chuanxiong Hort.的干燥根莖，具有活血行氣，祛風(fēng)止痛的功效[1]?，F(xiàn)代藥理研究表明川芎揮發(fā)油具有鎮(zhèn)靜止痛、擴(kuò)張血管、改善心肌供氧、防血栓形成等藥理作用[2]，還具有腦神經(jīng)保護(hù)[3]、抗氧化活性[4]、解熱[5]等作用。川芎總揮發(fā)油對(duì)子宮平滑肌收縮具有顯著的抑制作用[6]。川芎揮發(fā)油是川芎的主要有效成分，是其活血化瘀、行氣止痛的主要有效組分之一，具有很大的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。經(jīng)文獻(xiàn)調(diào)研，川芎揮發(fā)油中主要含苯酞類(lèi)、烯萜類(lèi)、烯醇類(lèi)以及脂肪酸類(lèi)化合物[7-9]。

現(xiàn)代多采用水蒸氣蒸餾法提取川芎揮發(fā)油，汪洋[10]比較水蒸氣蒸餾法、中性乙醇提取法與超臨界流體CO2萃取法，發(fā)現(xiàn)水蒸氣蒸餾法獲得的丁基苯酞與藁本內(nèi)酯等苯酞類(lèi)占總揮發(fā)油的比例相對(duì)更高。冉霞[11]比較水蒸氣蒸餾法與CO2萃取法獲得的揮發(fā)油對(duì)體外瘢痕成纖維細(xì)胞的抑制能力，發(fā)現(xiàn)水蒸氣蒸餾法提取的揮發(fā)油抑制能力更強(qiáng)。頂空進(jìn)樣法是將樣品中的揮發(fā)性成分直接導(dǎo)入氣相色譜儀中進(jìn)行分離和檢測(cè)的一種方法，可專(zhuān)一性收集樣品中易揮發(fā)性成分，同時(shí)避免了一些化學(xué)成分因加熱而分解、被氧化等問(wèn)題，可廣泛應(yīng)用于中藥材揮發(fā)性成分的研究[12]。為全面認(rèn)識(shí)川芎中的揮發(fā)性成分，本實(shí)驗(yàn)分別采用水蒸氣蒸餾法和頂空進(jìn)樣法對(duì)川芎揮發(fā)性成分進(jìn)行制備，并對(duì)其進(jìn)行GC-MS分析，比較兩種提取方法制備的川芎揮發(fā)性成分。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 Agilent Technologies 7890A GC System，Agilent Technologies 5975C inert MSD with Triple-Axis Detector;頂空設(shè)備：Agilent 7697A。智能型恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海瑯玕實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司），BP121S十萬(wàn)分之一電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）。

1.2 材料 川芎產(chǎn)自四川省都江堰市石羊鎮(zhèn)金花村3組，經(jīng)成都中醫(yī)藥大學(xué)盧先明教授鑒定為傘形科植物川芎Ligusticum chuanxiong Hort.的干燥根莖。樣品貯藏于成都中醫(yī)藥大學(xué)中藥標(biāo)本館。水為樂(lè)百氏純凈水，正己烷（色譜純，成都市科龍化工試劑廠），無(wú)水硫酸鈉（分析純，成都市科龍化工試劑廠）。

2 方法與結(jié)果

2.1 供試品制備

2.1.1 水蒸氣蒸餾法 精密稱(chēng)取川芎粉末（過(guò)二號(hào)篩）50g，參照2015年版中國(guó)藥典（四部）附錄水蒸氣蒸餾法提取，提取揮發(fā)油，所得到的產(chǎn)物為淡黃色油狀物，按每0.1mL揮發(fā)油加入10mL正己烷，置棕色瓶中，無(wú)水硫酸鈉除水，0.22μm微孔濾膜濾過(guò)，作為供試品溶液。

2.1.2 頂空進(jìn)樣法 精密稱(chēng)取1g川芎粉末（過(guò)二號(hào)篩）置于頂空瓶中密封，置頂空進(jìn)樣器中按頂空進(jìn)樣條件進(jìn)樣。頂空進(jìn)樣條件：加熱箱溫度100 ℃，定量環(huán)溫度120 ℃，傳輸線溫度140℃，樣品瓶平衡時(shí)間30min，樣品環(huán)平衡時(shí)間0.05min，進(jìn)樣時(shí)間1min。

2.2 GC-MS分析條件

2.2.1 水蒸氣蒸餾提取法GC-MS分析條件 Agilent HP-5MS毛細(xì)管柱（30m×250μm×0.25μm），質(zhì)譜檢測(cè)器。載氣氦氣;流速：1.0mL/min，進(jìn)樣量1μL;程序升溫：初始60℃，每分鐘5℃升至120℃，每分鐘10℃升至280℃，運(yùn)行時(shí)間28min。分流比10∶ 1，進(jìn)樣量1μL。質(zhì)譜條件：電離方式電子轟擊（EI），電子能量70eV，離子源溫度230 ℃，四級(jí)桿溫度150 ℃，溶劑延遲時(shí)間3min，掃描范圍：35～550，全掃描方式。檢索庫(kù)為NIST14.L質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2.2 頂空GC-MS分析條件 Agilent HP-5MS毛細(xì)管柱（30m×250μm×0.25μm），質(zhì)譜檢測(cè)器。載氣氦氣，柱流量1.0mL/min，進(jìn)樣量1μL，程序升溫：初始溫度60℃，以8 ℃/min升至220 ℃，運(yùn)行時(shí)間20min，分流比5∶ 1。質(zhì)譜條件：電離方式電子轟擊（EI），電子能量70eV，離子源溫度230 ℃，四級(jí)桿溫度150 ℃，溶劑延遲時(shí)間3min，掃描范圍：50～550，全掃描方式。檢索庫(kù)為NIST14.L質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.3 結(jié)果

2種方法制備的揮發(fā)油經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析，獲得總離子流圖，分別見(jiàn)圖1和圖2。經(jīng)NIST14.L質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)檢索，得出揮發(fā)油的化學(xué)成分，結(jié)果見(jiàn)表1。

3 結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)采用GC-MS對(duì)水蒸氣蒸餾提取法和頂空進(jìn)樣法制備的川芎揮發(fā)油的化學(xué)成分進(jìn)行比較分析。從表1可知，頂空進(jìn)樣法從川芎揮發(fā)油中共鑒定出29個(gè)化合物，主要是烯萜類(lèi)和苯酞類(lèi)成分，烯萜類(lèi)主要包括檜烯（37.30%）、（+） -α-蒎烯（11.12%）、月桂烯（1.36%）、萜品油烯（7.71%）、萜品烯（5.22%）、5-Pentylcyclohexa-1，3-diene（7.27%） （+） -b-Selinene（2.79%）、Bicyclogermacrene（1.13%）等成分，約占揮發(fā)油總量76%。苯酞類(lèi)成分主要包括E-Ligustilide（11.75%）、（3S，3aR） -3-Butyl-3a，4，5，6-tetrahydroisobenzofuran-1（3H） -one（0.76%）、Senkyunolide（3.19%）等，約占揮發(fā)油總量的16%。采用水蒸氣蒸餾法從川芎揮發(fā)油中共鑒定出32個(gè)化合物，主要是烯萜類(lèi)、苯酞類(lèi)和脂肪酸類(lèi)，苯酞類(lèi)約占揮發(fā)油總量的88%，其中以藁本內(nèi)酯含量最高（85.85%），烯萜類(lèi)次之（4.41%），脂肪酸含量最低（0.17%）。

兩種方法得到14種相同的化合物，但含量差異大。頂空進(jìn)樣法得到（+） -α-蒎烯（11.12%）、檜烯（37.30%）、月桂烯（1.36%）、萜品油烯（7.71%）、γ-松油烯（5.22%）、5-Pentylcyclohexa-1，3-diene（7.27%）、E-Ligustilide（11.75），頂空進(jìn)樣法得到（+） -α-蒎烯（11.12%）、檜烯（37.30%）、月桂烯（1.36%）、萜品油烯（7.71%）、γ-松油烯（5.22%）、5-Pentylcyclohexa-1，3-diene（7.27%）、E-Ligustilide（11.75%），而水蒸氣蒸餾法得到（+） -α-蒎烯（0.05%）、檜烯（0.34%）、月桂烯（0.04%）、萜品油烯（0.43%）、γ-松油烯（0.37%）、5-Pentylcyclohexa-1，3-diene（0.61%）、E-Ligustilide（85.85%）。

頂空進(jìn)樣法得到的揮發(fā)性成分含量大于5.0%的化合物有6種，分別是（+） -α-蒎烯（11.12%）、檜烯（37.30%）、萜品油烯（7.71%）、γ-松油烯（5.22%）、5-Pentylcyclohexa-1，3-diene（7.27%）、E-Ligustilide（11.75）%。水蒸氣蒸餾法得到的揮發(fā)性成分含量大于5.0%的化合物只有E-Ligustilide（85.85%）。Senkyunolide是川芎的主要藥效成分[13]，但只有頂空進(jìn)樣法得到該組分，相對(duì)含量為3.19%。

4 結(jié)論與討論

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)兩種方法制備的川芎揮發(fā)油的化學(xué)成分和含量有所不同，水蒸氣蒸餾得到揮發(fā)油性成分是揮發(fā)油，頂空進(jìn)樣是直接由藥材在進(jìn)樣器中得到氣體直接進(jìn)行檢測(cè)，減少了揮發(fā)油的冷藏、除水等中間步驟，減少步驟。頂空進(jìn)樣法制備的川芎揮發(fā)油主要為烯萜類(lèi)成分，水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油的主要為苯酞類(lèi)成分，主要是E-Ligustilide（85.85%），說(shuō)明兩種方法制備的川芎揮發(fā)性成分各有側(cè)重，推測(cè)造成這種差異可能與揮發(fā)性成分的沸點(diǎn)有關(guān)。水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油耗時(shí)較長(zhǎng)，這使得低沸點(diǎn)揮發(fā)性成分在冷凝過(guò)程中收集時(shí)損失較大。

本實(shí)驗(yàn)首次采用頂空進(jìn)樣GC-MS分析川芎藥材揮發(fā)油組分，通過(guò)將藥材粉末裝入頂空樣品瓶中，加熱平衡后，取揮發(fā)性氣體直接進(jìn)樣分析，具有簡(jiǎn)便、耗時(shí)短、減少化學(xué)成分加熱分解、轉(zhuǎn)化的優(yōu)點(diǎn)，能直接獲得藥材中低沸點(diǎn)的揮發(fā)性成分，且損失較小。水蒸氣蒸餾提取法和頂空進(jìn)樣法這兩種制備方法分別側(cè)重于川芎中不同沸點(diǎn)和不同狀態(tài)下的揮發(fā)性成分，因此，在對(duì)川芎揮發(fā)油進(jìn)行GC-MS表征時(shí)，應(yīng)分別采用兩種方法進(jìn)行聯(lián)合表征，則可建立更全面的川芎揮發(fā)性成分GC-MS信息。

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（收稿日期：2019-10-22 編輯：劉斌）