超临界 CO2萃取维药芹菜籽油药用成分＊

阿依古丽·塔什波拉提,郑建琨,张静,阿布力米提·伊力,阿吉艾克拜尔·艾萨

1(新疆维吾尔自治区分析测试研究院,新疆乌鲁木齐,830011)2(中国科学院新疆理化技术研究所,新疆乌鲁木齐,830011)

超临界 CO2萃取维药芹菜籽油药用成分＊

阿依古丽·塔什波拉提1,郑建琨1,张静1,阿布力米提·伊力2,阿吉艾克拜尔·艾萨2

1(新疆维吾尔自治区分析测试研究院,新疆乌鲁木齐,830011)2(中国科学院新疆理化技术研究所,新疆乌鲁木齐,830011)

采用超临界 CO2萃取技术,提取维药芹菜籽药用有效成分,用 L9(34)正交试验对萃取工艺条件进行了优化。结果表明,超临界萃取芹菜籽挥发油最佳工艺为:萃取温度 35℃ ,萃取压力 15 MPa,萃取时间 90 min。在最佳条件下芹菜籽挥发油的得率为 7.55%.用 GC-MS联用技术鉴定出 22种化合物。鉴定出的化合物含量占总挥发油的 94.58%,其中主要成分为瑟丹内酯 (45.7%)、苯并呋喃酮类 (19.72%)、正丁基苯并呋喃酮(8.81%)等药用活性成分。

芹菜籽,超临界 CO2萃取,GC-MS

芹菜 (Apium graveolensL.)在我国不同地方又称香芹,旱芹,药芹,水芹等,为 1 a或 2 a生草本植物。维吾尔医以芹菜籽和根入药,在维药中芹菜籽主要用于治疗高血压、关节炎、类风湿关节炎、肾脏等疾病[1]。现代药理学研究发现,芹菜籽含有芹菜甲素、芹菜甲素、芹菜素、瑟丹内酯和 3-正丁基苯酞类等药用活性物质[2],具有抗肿瘤,保护心脑血管和抗氧化等作用,其中瑟丹内酯[3]可使肿瘤发生率从 68%下降至 11%。

本研究采用超临界 CO2萃取新疆本地旱芹菜籽挥发油,优化工艺并选择性的萃取药用有效成分。

l 材料与方法

1.1 仪器与材料

SFE221-50-06型超临界 CO2萃取装置,江苏南通华兴石油仪器有限公司;VAR I AN CP 3800/Saturn 2000气相色谱-质谱联用仪同,美国瓦里安公司。

芹菜籽(2008年由中科院新疆植物资源化学重点实验室提供,经中科院生态与地理研究所沈冠冕老师鉴定)。

1.2 地产芹菜籽挥发油超临界 CO2萃取工艺

1.2.1 工艺流程

地产芹菜籽→干燥→粉碎 (粗粉,细粉,过筛)→称重→装料→密封→升温升压到预定值→超临界条件下萃取→分离釜减压分离→芹菜籽挥发油

准确称取经干燥、粉碎过 40目的芹菜籽 200 g置于 1 L萃取釜中,萃取实验操作中设备 CO2流量控制在 20 kg/h,分离釜压力控制在 6.0 MPa,温度控制在 35℃,每过 0.5 h从分离釜取料口处收集萃取物,并计算萃取率。

1.2.2 超临界 CO2萃取芹菜籽挥发油的正交实验

根据预实验结果及参考文献[4]选定萃取压力(A)、萃取温度 (B)及萃取时间 (C)3个主要因素,以挥发油的萃取率为考察指标,设计三因素三水平,按L9(34)正交设计表进行正交实验,在 9种不同的工艺条件进行挥发油的萃取试验,对超临界 CO2萃取芹菜籽挥发油工艺进行优化。因素和水平见表 1。

表 1 超临界萃取因素水平表

1.3 GC-M S分析条件

气相色谱条件:色谱柱:DB-5MSITD弹性石英毛细管柱 30 m ×0.25 m ×0.25μm;进样口温度250℃;初始柱温为 65℃),保持 2 min,以 5℃/min的速率升至 240℃,恒温 20 min;载气为高纯 N2,流速 1.0 mL/min。分流比 1∶50,进样量为 0.4μL。

质谱条件:传输线温度 280℃;岐管温度 40℃;离子阱温度 170℃;EI电离源,电子能量 70 eV;溶剂延迟 1.0 min全谱扫描,扫描范围 m/z 40-600。

1.4 分析方法

定性分析:取 1 mL在最佳萃取工艺条件下所得到的超临界萃取物 (挥发油)用乙醚定容到 10 mL,用气相色谱-质谱联用仪进行分析鉴定。通过 N IST-98谱库自动检索获得初步鉴定结果。根据所得到的质谱图普库检索结果及相关文献[5-6]进行人工谱图解析,以确认挥发油各化学成分。

定量分析:各色谱峰相应的质谱图利用 N IST-98谱库经人工解析及计算机检索确定其化学结构 ,并用面积归一化法测定出各自的相对含量。

2 结果与讨论

2.1 正交实验结果

由表 2可知,超临界萃取地产芹菜籽挥发油的最佳组合为 A2B2C2,即萃取压力 15 MPa、温度 35℃、萃取时间 90 min;在此工艺下得到的萃取物为浅棕色透明的具有芹菜特殊香气的油状物。

萃取压力是影响萃取率的最主要的因素,其次为萃取温度和萃取时间。为了进一步考察最佳萃取工艺下的萃取效果,在最佳工艺条件下进行地产芹菜籽挥发油提取实验,重复做 3次,获得最佳工艺下提取率为 7.55%,证明此工艺是合理可行的。

表 2 正交试验结果及数据分析

2.2 方差分析结果

由表 3可见,3个因素中,萃取压力对挥发油收率的影响最为显著。

表 3 正交实验方差分析

2.3 GC-M S分析结果

将超临界 CO2萃取所得的芹菜籽挥发油直接进样,得到挥发油气相色谱图 (如图 1示)。用面积归一化法计算出有关的相对含量,结合质谱图经计算机检索并结合文献调研[5-6],共鉴定出 22个化合物,鉴定出的化合物含量占总挥发油的 94.58%,结果见表4。

图1 芹菜籽超临界萃取所得挥发油GC/MS总离子流图

由表 4可以看到,超临界 CO2萃取地产芹菜籽挥发油的主要成分为瑟丹内酯 (45.7%)、未知苯并呋喃酮类 (19.72%)、正丁基苯并呋喃酮 (8.81%),另有 5%左右的但萜类、芳香类以及脂肪酸类成分和少量的酯类成分。其中瑟丹内酯苯并呋喃酮类成分占总挥发油的 74.23%。与文献报道[6]的地产芹菜籽水蒸气蒸馏萃取挥发油工艺相比,超临界 CO2萃取所得的挥发油得率高了 5倍,而且水蒸气蒸馏工艺萃取的挥发油主要化学成分为单萜类 (44.24%)、芳香类 (27.80%)酚类化合物有 17.44%。这 2种工艺所得的挥发油在化学成分上有明显区别。

3 结论

(1)用超临界 CO2萃取新疆地产芹菜籽挥发油,具有萃取率高、速度快、工艺简单,萃取物呈透明浅棕色,香味浓烈。在正交实验中萃取压力是影响萃取率的最主要因素,其次为温度和时间。挥发油最佳萃取工艺为:萃取压力 15 MPa、温度 35℃、萃取时间 90 min。在最佳萃取工艺下挥发油收率为 7.52%。

(2)超临界 CO2萃余物可以继续提取其他有效成分,如黄酮或一些极性较大的成分,提高药材的利用率。

表 4 芹菜籽超临界萃取所得的挥发油化学成分分析结果

表 5 芹菜籽挥发油制备工艺的比较

[1] 新疆维吾尔自治区卫生厅 .维吾尔药标准 (上册)[M].乌鲁木齐:新疆科技卫生出版社,1993.

[2] 周辉,卢向阳,天云,等 .芹菜化学成分及药理活性研究进展[J].氨基酸和生物资源 .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] 刘辉,刘长江,李斌 .超临界萃取技术对芹菜籽油提取分离的研究[J].食品工业科技,2008,29(6):228-229.

[5] 李雪梅,周谨,张晓龙,等 .超临界 CO2流体萃取与常规提取制备芹菜籽精油的比较[J].精细化工 2004,21(8):581-585.

[6] 阿布力米提·伊力,刘莉,阿吉艾克拜尔·艾萨,等 .维吾尔医常用药材一芹菜籽挥发油化学成分的研究[J].天然产物研究与开发,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

学士,助理研究员。

＊新疆维吾尔自治区科技厅高新技术项目 (200810106)和特培项目(200723112);中国科学院 2007年度西部之光人才培养项目

2009-09-08,改回日期:2009-11-05