两种方法提取巨尾桉桉叶挥发油成分的分析

2018-12-07 08:51周莉君
四川林业科技 2018年5期
关键词:松油挥发油含量

陈 亮,周莉君

(1.四川省林业信息中心,四川 成都 610081;2.四川农业大学生命科学学院,四川 雅安 625000)

巨尾桉(Eucalyptusgrandis×E.urophylla)是巨桉(E.grandis)和尾叶桉(E.urophylla)杂交的速生树种,具有速生高产、质优、适应性强、管理成本低等优点,是一种极具价值的经济林、生态林[1]。四川省洪雅县余坪镇于2008年引种巨尾桉无性系品种川桉C1号(广林9),迄今已栽植130多hm2,为农民年均增收近2 000万元。但其主要用途是木材,桉叶并没有很好的被开发利用。

桉叶分泌的精油具有杀虫抑菌、消炎驱风等功效,被广泛应用于香料、化工、医药等行业,在国际芳香油市场上占据重要地位[2~5]。我国是桉叶油生产和贸易大国之一,人工栽培 1hm2桉树每年可产桉树油 20 t~40 t,其带来的经济收入可达种植总收入的20%[6]。开发桉叶油资源有利于提高桉树综合价值。但国内桉叶油生产工艺落后,主要是提取初级精油,质量不高。采用传统的水蒸气蒸馏法(SD法)萃取巨尾桉叶油,操作简单,成本低,但损耗大,得率仅在0.28%~1.35%[7~9]。SFE-CO2方法,可控性好,污染和损耗小,但成本较高,极少用于桉叶油提取。

本试验拟采用SFE-CO2法和SD法分别提取巨尾桉桉叶油,并采用GC-MS对桉叶油成分进行分析,比较两种方法在提取率和主要成分上的差异,为深入研究巨尾桉挥发油,开发其综合价值提供理论依据。

1 实验材料和方法

1.1 实验材料

在洪雅县余坪林场分别从随机选择的15~20棵3a生巨尾桉上采集新鲜叶片,经自然风干后备用。

蒸馏水,石油醚(沸点30~60°),乙酸乙酯,无水乙醇,无水硫酸钠。所用化学试剂均为分析纯。

仪器:HX-1000A型中药粉碎机(浙江省永康市溪岸五金药具厂),AB1352S型电子分析天平( METTLER TOLEDO公司) ,挥发油提取器,电子调温型(ZDHW型)电热套(北京中兴伟业仪器有限公司),旋转蒸发仪(上海申顺生物科技有限公司,SENCOR201),SFE500型超临界萃取设备(法国SEPAREX公司),岛津气质联用仪-GCMS-QP2010 Plus-shimadzu(日本岛津公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 前处理

巨尾桉叶片阴干后,粉碎成细粉,过20目筛待用。

1.2.2 SD法提取桉叶油

根据挥发油测定法“甲法”(2015年版《中国药典》通则),取100 g巨尾桉叶粉末,加入蒸馏水600 mL,保持微沸8 h。油量不再增加后停止加热,冷却后收集油层。经石油醚(30°~60°)萃取后收集石油醚层,用旋转蒸发仪低温回收溶剂,油层加入经活化的无水硫酸钠脱水,抽滤,得无色透明油状物,放置一段时间后变为淡黄色油状物。平行实验3次取平均值,计算桉叶油的平均得率,得率为0.61%。密封避光保存备用。

1.2.3 SFE-CO2法提取桉叶油

根据SFE-CO2法优化所得的提取条件[10],取100g巨尾桉叶粉末放入超临界提取罐,分离温度80 ℃,在压力400 MPa条件下提取8 h,CO2流速40L·h-1,得到油状提取物,得率为7.8%。密封避光保存备用。

1.2.4 GC-MS检测条件

色谱条件:弹性石英毛细管色谱柱HP-5MS(0.25 mm×30 m ×0.25 um);载气为高纯氦气,进样量1 ul,分流比1∶100,进样口温度260 ℃,接口温度220 ℃;程序升温:40 ℃保持5 min,以10 ℃·min-1的升温速度升至150 ℃,保持4 min,再以5 ℃·min-1的升温速度升至280 ℃,保持15 min。

质谱条件 电离源:电子轰击(EI)离子源,电子能量70 eV,电子倍增器电压1.5 kV,质量扫描范围33~600v,全扫描方式。进样量:1.0 ul。检索数据库为NIST02 L标准谱库,采用峰面积归一化法计算各成分相对含量。

2 结果与分析

通过 GC-MS 联用技术对两种方法提取的挥发油成分进行分析,总离子色谱图见图1。对各峰质谱图进行NIST标准谱库检索,根据质谱裂解规律进行核对,参考标准图谱和相关文献确定其化学结构。利用峰面积归一化法计算各组分的相对含量。通过检索比对得到的挥发油成分及含量见表1。

由表1可知,SD法提取的桉叶油共计0.599克,分离出了71个峰,共鉴定出了55种成分,占挥发油总量的98.18%。分别提取出醇类14种、醛类两种,酯类9种,酮类1种、萜类23种,其中占比较高为桉油醇42.22%,α-蒎烯22.32%,乙酸松油酯8.18%,α-松油醇6.29%,龙脑4.56%。SFE-CO2法提取的桉叶油共计7.768克,分离出了31个峰,共鉴定出了29种成分,占挥发油总量的99.59%。分别提取出醇类10种、醛类4种、 酯类两种、酮类1种、烯萜类8种,其中占比较高为桉油醇占45.64%,α-蒎烯占29.40%,乙酸松油酯占7.42%,

图1 GC-MS 总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatogram(TIC)of volatile oils

表1 两种方法提取巨尾桉桉叶挥发油成分GC-MS分析Tab.1 GC-MS analysis of the chemical composition of volatile oils of E.grandis×E.urophylla’s leaves by 2 extraction methods

(续表1)

综上可见,本实验中提取的桉叶油中最具经济价值成分桉油醇和α-蒎烯,SFE-CO2法均高于SD法,虽然SD法提取的桉叶油组成成分更多,且挥发油中乙酸松油酯、α-松油醇、龙脑等百分含量略高于SFE-CO2法,但由于SFE-CO2法得率远高于SD法,总成分含量SFE-CO2法依然较高。

3 讨论

SD法和SFE-CO2法提取巨尾桉叶挥发油的得率分别为0.61%和7.8%。采用传统的SD法,即使我国产油率最高的直干桉得油率也仅为4.14%[11]。可见SFE-CO2法的得油率远高于SD法。这是因为其密封的提取环境和更低的提取温度,降低了萜烯类物质的损耗,减少了热不稳定和易氧化成分物质的分解[12]。

不同提取方法所得巨尾桉叶挥发油成分存在一定差异,但有20种为共同成分。其中相对含量最高为氧化单萜类(桉油醇、α-松油醇、龙脑等)和单萜羟类(α-蒎烯等),醇类、芳香类、倍半萜烃类和氧化倍半萜类含量相对较低。α-蒎烯和桉油醇是桉叶油中用途最广最有价值的成分[4,13],SFE-CO2法对有效成分的提取率高于SD法,更有利于生产应用。

SD法成本低,操作简单,但提取率过低,在提取过程中对水资源浪费较大,不利于规模化生产。SFE-CO2法成本较高,但可控性好,损耗和污染少,能获得高含量的桉叶油总量和有效成分,有利于规模化生产桉叶油。因此进一步优化桉叶油提取条件,提高生产率,降低成本将有利于桉叶油的扩大化生产,提高桉树资源的综合利用率。

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