香茅挥发油的成分分析及包合工艺研究

欧阳婷， 杨琼梁， 颜 红， 桂 卉， 许根华， 周莉莉

（湖南中医药大学药学院，湖南长沙410208）

香茅挥发油的成分分析及包合工艺研究

欧阳婷， 杨琼梁， 颜 红*， 桂 卉， 许根华， 周莉莉

（湖南中医药大学药学院，湖南长沙410208）

目的 分析香茅挥发油的成分，制备其β-环糊精包合物并进行鉴定。方法 GC-MS法对香茅挥发油成分进行分析。以挥发油包合率为评价指标，正交试验法优选研磨法的最佳包合工艺条件。薄层色谱、紫外可见吸收光谱、X射线衍射法对包合物进行鉴定，并考察了其稳定性。结果 香茅挥发油的主要成分为香叶醇 （39.37%）、柠檬醛（31.08%）、月桂烯 （14.01%）。最佳包合工艺为β-环糊精与挥发油投料比10：1，加5倍量水，研磨1 h，该工艺下挥发油的稳定性大大提高。结论 香茅挥发油中主要成分为醇醛类，本实验优选的包合工艺稳定可行。

香茅；挥发油；化学成分；GC-MS；β-环糊精包合物

香茅Gymbopogon citratus（DC.）Stapf又称柠檬草，系香茅属多年生草本植物，其性味辛、温，具有疏风通络，温中止痛之功效，临床用于治疗感冒周身疼痛、风寒湿痹、脘腹冷痛、泄泻、跌打损伤、月经不调等症［1］。其中，香茅挥发油是香茅中活性最高的成分，具有抑菌、抗氧化、抑制肿瘤等作用［2-4］，但不稳定、易挥发，为增加其稳定性及提高疗效，可制成包合物应用。本实验采用气质联用（GC-MS）法对香茅挥发油的成分进行分析，β-环糊精包合，比较不同制备方法，通过正交试验优选出最佳包合工艺，并用薄层色谱、紫外可见分光光度、X射线衍射法等对包合物进行鉴定，为其进一步研究和开发奠定基础。

1 仪器与试药

1.1 仪器 6050真空干燥箱 （北京中兴伟业仪器有限公司）；DF-101S集热式恒温磁力搅拌器 （巩义市予华仪器有限责任公司）；SK3300H超声波清洗器 （上海科导超声仪有限公司）；AR11401C电子天平 （奥豪斯国际贸易上海有限公司）；挥发油测定器 （上海玻璃仪器厂）；TU-1900双光束紫外可见分光光度计、XD2-X射线衍射仪 （北京普析通用仪器有限责任公司）；QP2010气相色谱-质谱联用仪，包括GC-MSSolution色谱工作站（日本岛津公司）；标准谱库为美国NIST质谱检索数据库。

1.2 试药 香茅草 （湖南省长沙市天际岭小山，系人工栽培，2014年5月份采摘）。β-环糊精 （百赛勤化学技术上海有限公司）。蒸馏水 （自制）；石油醚、无水乙醇、醋酸乙酯、正己烷、氯仿均为分析纯 （国药集团化学试剂有限公司）。

2 方法与结果

2.1 香茅挥发油的提取 按 《中国药典》2010年版一部附录XD的方法提取香茅挥发油。经考察，其最佳提取工艺为将香茅草剪碎至0.5～0.7 cm、加8倍水量、提取1 h，用无水硫酸钠脱水后，得到深黄色、具有浓郁柠檬香气的透明液体，密封避光冷藏备用。

2.2 香茅挥发油的成分分析

2.2.1 GC-MS实验的条件［2］GC条件为SE-54石英毛细管柱 （250μm×30 m，0.25μm）；程序升温 （初始温度90℃，最终温度260℃，保持6 min，升温速率5℃/min）；载气为氦气；模式为恒流模式；平均线速度37 cm/s；柱流量1.0 mL/min；进样口温度250℃；进样量0.5μL；分流比60：1。

质谱条件为EI电离模式；电子倍增管电压1 846 V；

电子能量70 eV；离子源温度220℃；四级杆温度150℃；扫描质量范围m/z30～550。根据挥发油总离子流图，采用面积归一化法计算各成分的含有量。

2.2.2 香茅挥发油气质色谱分析结果 见图1、表1。由此可知，香茅挥发油中的成分较多，而且含有量相差较大，该方法分离效果较好。其中，主要成分为香叶醇、柠檬醛、月桂烯，含有量分别为39.37%、31.08%、14.01%，次要成分为5，8，8-三甲基-3-氧杂三环 ［5.1.0.02，4］辛烷、2-十一烷酮、2-十三烷酮等。

图1 香茅挥发油总离子流图

表1 香茅挥发油化学成分GC-MS分析

2.3 香茅挥发油的包合及其工艺优选

2.3.1 香茅挥发油包合物的制备方法［5-9］研磨法：称取β-环糊精6 g，加蒸馏水24mL研匀，逐滴加入50%香茅挥发油的无水乙醇溶液2 mL，手工研磨3 h，减压抽滤，石油醚30 mL分3次冲洗包合物，40℃下真空干燥5 h，得干包合物。

饱和水溶液法：称取β-环糊精6 g，加蒸馏水150 mL使之混匀，置40℃恒温磁力搅拌器上，逐滴加入50%香茅挥发油的无水乙醇溶液2 mL，搅拌3 h，冷却至室温，4℃下冷藏24 h，减压抽滤，以下操作同上。

超声法：称取β-环糊精6 g，加蒸馏水150 mL，超声使其混匀，逐滴加入50%香茅挥发油的无水乙醇溶液2 mL，40℃下超声3 h，冷却至室温，4℃下冷藏24 h，减压抽滤，以下操作同上。

2.3.2 挥发油的空白回收率测定 精密量取挥发油1 mL，置于500 mL圆底烧瓶中，加蒸馏水150 mL，振摇混匀，提取1 h，测定挥发油体积并计算回收率，重复三次。结果，香茅挥发油的平均空白回收率为90%。

2.3.3 包合物中挥发油回收率的测定 取β-环糊精包合物适量，置于500 mL圆底烧瓶中，加蒸馏水150 mL混匀，提取1 h，测定挥发油体积并计算回收率。上述方法制得的三种包合物平行做3份，计算挥发油的包合率，并以其为指标比较三种制备方法。结果表明，包合率依次为研磨法＞饱和水溶液法＞超声法。然后，采用SPSS17.0软件对三组数据进行完全随机设计的方差分析，LSD法进行两两比较，发现研磨法与饱和水溶液法、研磨法与超声法之间有显著性差异 （P＜0.05），而饱和水溶液法与超声法之间差异无统计学意义 （P＞0.05），见表2。

表2 3种包合方法的比较

2.3.4 正交试验优选包合工艺条件 根据 “2.3.3”项下结果，选择研磨法来制备香茅挥发油包合物，采用L9（34）正交表安排试验，以香茅挥发油包合率为评价指标，对包合工艺条件进行优选，见表3～5。由表可知，影响挥发油包合率的因素大小顺序为A＞C＞B，三者均有统计学意义（P＜0.01，P＜0.05），以A3B3C1包合工艺为佳，即β-环糊精与挥发油的投料比为10：1，加5倍量水，研磨1 h。在此工艺下，三次试验的包合率分别为93.30%、94.41%、95.52%，平均94.41%。

2.4 包合物的鉴定［9-11］

2.4.1 包合物薄层色谱（TLC）检验 取从香茅草中提取的未包合挥发油5滴，加无水乙醇1 mL，摇匀，制成样品溶液1；取β-环糊精0.1 g，加无水乙醇1 mL，振摇，滤过，制成样品溶液2；取β-环糊精包合物0.1 g，加无水乙醇1 mL，振摇，滤过，制成样品溶液3；取从包合物中提取的挥发油5滴，加无水乙醇1 mL，制成样品溶液4。等量吸取上述4种溶液，点样于同一硅胶薄层板 （预先于105℃下活化1 h）上，以醋酸乙酯-正已烷-氯仿 （1：11：3）为展开剂展开，用5%香草醛浓硫酸喷雾显色。结

果见图2。由图可知，样品2、3无斑点出现，说明挥发油已形成包合物；样品1、4在同一位置上呈相同颜色的斑点，说明在包合前后挥发油的主要成分无明显差异。

表3 正交设计因素水平

表4 香茅挥发油β-CD包合工艺正交试验结果

表5 方差分析结果

图2 香茅挥发油的薄层色谱图

2.4.2 包合物紫外可见吸收光谱（UV-Vis）检验 分别取香茅挥发油、包合物回收的香茅挥发油、β-环糊精、香茅挥发油β-环糊精包合物、香茅挥发油与β-环糊精混合物少量，无水乙醇溶解，置于紫外可见分光光度计上，于300～600 nm范围内扫描，测定吸光度。结果，β-环糊精和香茅挥发油包合物溶液的紫外可见吸收图谱无明显差异，而香茅挥发油包合物其与β-环糊精混合物的紫外可见吸收图谱有显著差异，说明香茅挥发油已形成包合物，而且在包合前后其理化性质没有发生变化，见图3。

图3 包合物的紫外可见吸收光谱图

2.4.3 包合物的X衍射鉴定［12-13］

2.4.3.1 X衍射试验条件 X射线管为铜靶；单色化方法：石墨单色器；工作电压36 kV；工作电流20mA；连续扫描；扫描速度4°/min；衍射角5～80°。分别取β-环糊精、香茅挥发油和β-环糊精 （0.5 mL：5 g）混合物、香茅挥发油β-环糊精包合物适量，采用Jade5分析软件绘制其X射线粉末衍射图，见图4。

图4 包合物的X衍射图

2.4.3.2 X衍射结果分析 由图4可知，β-环糊精与混合物相比，两者的衍射峰较为相似，但后者衍射峰稍微钝一点，这可能是由于混合物中香茅挥发油仅占一小部分 （约9.09%），这种简单的混合方式在X衍射分析时主要表现出β-环糊精的X衍射特征峰。但香茅挥发油β-环糊精包合物的衍射峰与前两者有显著差别，它在2θ为2～12°和30～40°时有着与β-环糊精及混合物不同晶体结构的特征吸收，说明包合物中形成了新物相，即香茅挥发油已包结在β-环糊精的分子空穴中。

2.5 包合物的稳定性考察［14］分别称取β-环糊精包合物和混合物 （投料比与包合物制备方法相同）3份，置于60℃恒温箱中，于第0、1、3天取样，测定挥发油的含有量，并计算保留率。以第0天的挥发油含有量为100%，比较其对热的稳定性，见表6。结果表明，包合物较为稳定，挥发油经β-环糊精包合后，其稳定性和利用率有较大提高。

表6 热稳定性实验结果

表6 热稳定性实验结果

受热时间/d 包合物挥发油保留率/% 混合物挥发油保留率/% 0 100 100 1 71.88±6.25 25.33±4.62 3 51.04±4.77 12.00±4.00

3 讨论

本实验从香茅挥发油中分离出3个主要成分，分别为香叶醇、柠檬醛、月桂烯，占总挥发油含有量的84.86%，与文献［5，15］大致相同，但含有量上存在差异，可能与香茅的产地、气候、土壤水质、采收时间、提取方式及干燥方式等有关。

包合技术实际上是主体分子β-环糊精和客体分子挥发油间的结构互补和识别关系。本实验发现，研磨法的包合率最高，可达94.41%，可能是由于试验条件适宜，香茅挥发油的主要成分易被β-环糊精分子识别，故易与其分子结构匹配。

β-环糊精包合物可减少挥发性成分的挥发，掩盖药物不良气味，增加稳定性，提高生物利用度，故相关研究报道较多［10］。挥发油能否被β-环糊精包合，以及包合前后其理化性质是否会发生改变，这对包合物的研发及质量控制具有重要意义。本实验采用TLC、UV-Vis、X-衍射等方法对制备的香茅挥发油β-环糊精包合物进行鉴定，简便而可靠，均能直观反映其形成，而且也表明包合前后香茅挥发油成分未发生明显变化。综上所述，这些方法不仅可鉴定包合物的形成，同时也能为挥发油β-环糊精包合物的工艺研究及质量控制提供参考。

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R284.1

B

1001-1528（2015）11-2558-04

10.3969/j.issn.1001-1528.2015.11.053

2014-10-14

林业公益性行业科研专项 （201404608）；2014年湖南省研究生科研创新项目 （CX2014B367）；湖南省 “中药学”重点学科项目 （湘教通 ［2011］76号）

欧阳婷 （1990—），女，硕士，研究方向为天然产物及药物新剂型的开发。E-mail：592507033@qq.com

*通信作者：颜 红 （1978—），女，副教授，硕士生导师，研究方向为活性物质及药物新剂型。Tel： （0731）88458231，E-mail：yh8632@126.com