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气相色谱质谱联用分析亚临界二氧化碳流体萃取八角茴香油的化学成分
作者:郭勇,雷衍国,缪剑华,陈乾平,覃柳燕    
作者单位:1. 广西药用植物园,广西 南宁 530023;2. 广西大学林学院,广西 南宁 530005

《时珍国医国药》 2008年 第4期

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       【摘要】 
       目的考察亚临界CO2流体萃取八角茴香油的得率,并分析茴香油的组分及其相对含量。方法采用亚临界CO2流体萃取八角茴香油,并通过GCMS技术对亚临界CO2流体萃取八角茴香油的组分及其相对含量进行分析。结果八角茴香油的得率可达到12.53 %;共从茴香油中检出221个化合物,鉴定了其中的82个化合物,茴香油中7种主要组成成分的含量均能达到相关标准要求。结论采用亚临界CO2流体萃取,八角茴香油的得率高、品质好,在生产上推广利用前景广阔。
       【关键词】  亚临界二氧化碳萃取 八角茴香油 气相色谱 质谱分析
       Study on the  Gas Chromatography-Mass Spectrometry Analysis of Star Anise Oil by Subcritical CO2 Fluid Extraction from Illicium verum Hook.f.
       GUO Yong,  LEI Yanguo, MIU Jianhua,CHEN Qianping, QIN Liuyan
       (1. Guangxi Botanical Garden of Medicine Plants,Nanning 530023, China;2. Forestry College of Gaungxi University, Nanning 530005, China)
       Abstract:ObjectiveTo study the yield rate and analyze the chemical constituents of star anise oil from Illicium verum Hook.f.MethodsThe star anise oil was extracted from Illicium verum Hook.f. by subcritical CO2 fluid extraction. Then the chemical constituents and its relative contents were separated and analyzed by GC-MS.Results The yield rate of star anise oil could reach 12 %,221 species compounds were separated from star anise oil and 82 species of them were identified, and the contents of 7 most important compounds of star anise oil could reach the requirement of relative standards.Conclusion Subcritical CO2 fluid extraction is a good method for the extraction of Illiccium verum Hook. f.
       Key words:Subcritical CO2 Fluid Extraction;  Oil of star Anise;  Gas Chromatograpy-Mass Spectrometry Analysis
       八角Illicium verum Hook.f.为木兰科八角属植物,又叫八角茴香(《本草纲目》)、大茴香、唛角(广西壮语),是我国南方重要的“药食同源”经济树种,主产于广西西部和南部,福建南部、广东西部、云南东南部和南部也有种植[1]。八角是我国传统著名的调味香料,也供药用,有祛风理气、和胃调中、温阳散寒、理气止痛等功效,用于中寒呕逆、腹部冷痛、胃部胀闷等治疗[1~3]。近年来的研究表明,八角还具有较好的抑菌、镇痛、杀虫活性及抗自由基氧化等作用[4~8]。
       八角果皮、种子、叶都含芳香油,称八角茴香油,用于制造甜香酒、啤酒等食品工业,也是制造牙膏、香皂、香水、化妆品的香料,还是合成雌激素己烷雌酚的原料[1,3,4~8]。长期以来生产上都是采用水蒸气蒸馏法提取八角茴香油,得率低、耗时耗能,且由于蒸馏过程中温度高、受热时间长,部分呈香物质容易被分解,所得产品难以保持原有的天然芳香和天然色调。采用超临界CO2萃取技术则能较好地解决上述矛盾[9,10],但由于萃取压力高、设备投资大、仪器运行消耗的能源和CO2费用高,严重制约着超临界CO2萃取工业化生产八角茴香油的发展。为降低设备投资和生产成本,本实验采用亚临界CO2萃取技术萃取八角茴香油,并结合气相色谱-质谱技术对所得茴香油进行成分分析,以期为亚临界CO2工业化生产八角茴香油提供参考。
       1  仪器与试剂
       1.1  材料
       供试材料为新鲜八角秋果,采自广西壮族自治区防城港市十万林场。经广西药用植物园资源室主任余丽莹(副研究员)鉴定为木兰科八角属植物八角Illicium verum Hook.f.的果实。
       1.2  仪器与试剂
       HL-5+1L/50-ⅡAQ型超临界CO2萃取装置(杭州华黎泵业有限公司);CP-3800型气相色谱仪(美国VARIAN公司);Saturn2000型离子阱质谱仪(美国VARIAN公司);DHG-9240A型电热鼓风恒温干燥箱(上海精密试验设备有限公司);水分测定器(500 ml)(上海建强玻璃仪器有限公司);CO2(纯度≥99.9 %,水分含量≤20 ppm);高纯氦(纯度≥99.999 %);无水乙醇(分析纯);无水硫酸钠(分析纯)。
       2  方法
       2.1  八角茴香油的提取 
       
       将八角鲜果置于60 ℃烘箱中烘干,采用甲苯法[3]测定其水分含量为5.0%,粉碎,过20目筛。称取八角果粉200 g,采用笔者经过正交实验和随机区组实验筛选出的最佳亚临界CO2萃取工艺进行萃取,控制萃取釜的压力为7 MPa,温度为25 ℃;分离釜Ⅰ压力为7 MPa,温度为30 ℃;分离釜Ⅱ压力为5 MPa,温度为25 ℃;萃取时间为2.0 h。收集萃取物,自然解冻至室温,用无水硫酸钠脱水,得到具有浓郁芳香味的黄色透明液体,密封低温避光保存,以备GC-MS分析用。
       2.2  样品处理 
       精密称取茴香油1.000 0 g,加入3 ml无水乙醇(分析纯),超声波振荡10 min后用0.45 μl孔径的微孔滤膜过滤,收集滤液供GC-MS分析用。
       2.3  色谱条件 
       CP-wax52毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),载气为高纯氦气(99.999 %),流速1.0 ml/min,进样口温度260 ℃,进样量1 μl,分流比为50∶1。起始柱温为80 ℃,保留2 min,然后以5 ℃/min升温至250 ℃,保留14 min,总分析时间为50 min。
       2.4  质谱条件 
       EI电离方式,电子能量70 eV,离子阱温度230 ℃,质量扫描范围为40~350 amu,质谱检测时间0.5~50 min。GC/MS传输杆温度为280℃。
       2.5  GC-MS分析
        
       以EI为电离源,进行GC-MS分析,采集所得质谱图,通过Saturn GC/MS Workstation(Version 5.52) 工作站,运用NIST Library(2002版)与Saturn标准谱库对质谱数据进行检索,并结合参考文献对检出成分进行定性分析[11,12]。依据总离子流色谱图中的色谱峰面积,按面积归一化法来计算各组分的含量,各组分的相对含量计算公式如下:
       化合物的相对含量(%)=Mr.i×ni×Ai∑Mr.i×n×A12×100
       式中:Mr.i代表被鉴定的第i个化合物的分子量
       ni代表被鉴定的第i个化合物中所含的碳原子数
       Ai代表被鉴定的第i个化合物的峰面积
       Mr.i×n×A12表示被鉴定的第i个化合物的相对峰面积
       ∑Mr.i×n×A12表示所有被鉴定的化合物的相对峰面积的总和
       3  结果
       3.1  亚临界CO2萃取 
       通过3次平行实验,在上述亚临界CO2萃取条件下,八角茴香油的得率分别为:12.14 %,12.49 %,12.93 %,平均得油率为12.52 %,相对标准偏差为3.16 %,表明实验重复性较好。
       3.2  GC-MS分析 
       图1为亚临界CO2萃取的八角茴香油经气相色谱质谱分析后所得的总离子流图,图中所标化合物为八角茴香油的7种主要化学成分,按出峰顺序分别是:反式α香柠檬烯(trans-α-Bergamotene)、β-石竹烯(β-Caryophyllene)、顺式茴香脑(cis-Anethole)、草蒿脑(Estragole)、反式茴香脑(trans-Anethole)、茴香醛(Anisic aldehyde)和小茴香灵(对丙烯基苯酚异戊烯醚,Foeniculine)。图2为茴香油中最主要的组分和呈香物质——反式茴香脑的质谱图。亚临界CO2萃取八角茴香油的化学组分及相对含量见表1。表1  亚临界CO2萃取八角茴香油的化学成分及相对含量(略)  
       4  讨论
       在亚临界CO2萃取的八角茴香油中共检出221个化合物,鉴定了其中的82个化合物,被鉴定化合物峰面积占总峰面积的99.28%。在被鉴定出的82种化合物中,萜类化合物的数量最多,主要为单萜类化合物和倍半萜类化合物,分别有20种和23种,二萜类化合物仅1种;其次为芳香族化合物,有30种;非萜类脂肪族化合物仅8种。从化合物的相对含量来看:芳香族化合物的相对含量较高,为94.315 0%,主要化合物有:反式茴香脑(91.217 8%)、小茴香灵(1.041 2%)、顺式茴香脑(0.413 6%)、对甲氧基肉桂酸乙酯(0.396 6%)、异丁香酚(0.371 0%)、茴香醛(0.266 0%)、草蒿脑(0.154 7%)等;萜类化合物相对含量总和为5.078 5%,主要化合物有:D-柠檬烯(1.721 4%)、桉油精(0.459 2%)、β-石竹烯(0.277 5%)、大香叶烯D(0.219 8%)、α-蒎烯(0.213 5%)、α-甜没药烯(0.212 2%)、反式-α-香柠檬烯(0.195 3%)、萜品-4-醇(0.175 9%)、△3-蒈烯(0.164 7%)、β-水芹烯(0.150 0%)、α-萜品醇(0.139 1%)、α-柏木烯(0.135 6%)、α-金合欢烯(0.103 0%)等;非萜类脂肪族化合物的相对含量仅为0.606 7%,主要化合物有:乙酸葑酯(0.493 4%)、反式橙花叔醇(0.119 6%),棕榈酸(0.027 1%)等。从茴香油的质量来看:顺式茴香脑(0.413 6%)、反式茴香脑(91.217 8%)、草蒿脑(0.154 7%)、小茴香灵(1.041 2%)、茴香醛(0.266 0%)、反式-α-香柠檬烯(0.195 3%)、β-石竹烯(0.277 5%)为八角茴香油的7种主要成分和呈香物质,其含量均在八角茴香油的国际标准[ISO 11016:1999(E)][13]和出口八角茴香油标准(SN/T 0039-1992)[14]规定的范围之内,八角茴香油品质好。从茴香油的得率来看,采用亚临界CO2萃取,八角茴香油的得率可达12 %以上,远高于目前生产上采用水蒸气蒸馏法提取八角茴香油4%~6 %的得油率,且茴香油的芳香味更浓郁,更接近八角的真实香味。综上所述,采用亚临界CO2萃取八角茴香油品质好、得率高,在生产上推广利用前景广阔。
       【参考文献】
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       [12]谢良,许时婴.GC/MS分析八角茴香油[J].中国油脂,1997,22(5):43.
       
       [13]International Standard.Oil of star anise,Chinese type (Illicium verum Hook.f.)[S].ISO 11016:1999(E).
       
       [14]中华人民共和国专业标准.出口八角茴香油[S].SN/T 0039.

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