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超临界流体CO2提取法与水蒸汽蒸馏法提取南五味子
挥发油的成分比较
毛日文1，张敏2，徐佐旗3，赵婷3，樊懿娜3，周叶3，仰榴青3*
（1.江苏江大源生态生物科技有限公司，江苏镇江212009；2.江苏大学化学化工学院，江苏镇江212013；3.江
苏大学药学院，江苏镇江212013）
摘要：目的比较超临界流体CO2提取法和水蒸汽蒸馏法提取南五味子挥发油的主要化学成分。方法通过正交试验确定超临界流体CO2提取的最佳工艺条件，采用超临界流体CO2提取和水蒸汽蒸馏法提取五味子挥发油，并采用GC-MS方法分析成分。结果超临界流体CO2提取的最佳工艺条件为提取温度40℃、提取压力15MPa、提取时间3h，在此条件下南五味子挥发油得率为8.2%，鉴定出16个成分。水蒸汽蒸馏法提取南五味子挥发油得率为1.4%，鉴定出24个成分。结论超临界流体CO2提取南五味子挥发油的得率比水蒸汽蒸馏法高，挥发油的组分和含量均有一定的差异。关键词：南五味子；挥发油；超临界流体CO2提取；水蒸汽蒸馏法；气-质联用中图分类号：R284.2；R283.6
文献标识码：A
文章编号：1672-979X（2011）05-0189-03
ComponentsComparisonofEssentialOilExtractedfromSchisandraeSphenantheraeFructus
bySupercriticalFluidCO2ExtractionandSteamDistillation
MAORi-wen1,ZHANGMin2,XUZuo-qi3,ZHAOTing3,FANYi-na3,ZHOUYe3,YANGLiu-qing3
(1.NucellBiotechnologyCo.,Ltd.,Zhenjiang212009,China;2.SchoolofChemistryandChemicalEngineering,JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,China；3.SchoolofPharmacy,JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,China)Abstract:ObjectiveTocomparethedifferentchemicalconstituentsofessentialoilfromSchisandraeSphenantheraeFractusextractedbysupercriticaluidCO2extraction(SFE-CO2)andsteamdistillation(SD).MethodsTheorthogonaltestwascarriedouttodeterminetheoptimalextractionconditionsaccordingtotheyieldofessentialoilextractedbySFE-CO2.TheSFE-CO2andSDwereusedtoextractessentialoilwhichwasidentiedbyGC-MS.ResultsTheoptimalSFE-CO2extractionconditionswereasfollows:Theextractiontemperaturewas40℃,withextractionpressure15Mpaandextractiontime3hours.TheaverageextractionrateoftheessentialoilbySFE-CO2andSDwere8.2%and1.4%,and16and24componentswereidentiedbyGC-MSanalysis,respectively.ConclusionTheresultsindicatedthattheaverageextractionrateofessentialoilbySFE-CO2washigherthanthatbySD,andboththecomponentsandcontentoftheoilweredifferent.
KeyWords:SchisandraeSphenantheraeFractus;essentialOil;supercriticaluidCO2extraction;streamdistillation;GC-MS
南五味子为木兰科植物华中五味子（SchisandrasphenantheraRehd.etWils，的干燥成熟果实，有收敛固涩、益气生津和补肾宁心之功效[1]，为中医常用滋补强壮药。南五味子药用部位果实中含挥发油。柯铭清[2]报道五味子的镇咳效力是可待因的75%，挥发油是重要的生理活性成分，有良好的开发应用前景。目前国内外对五味子挥发油的研究鲜见报道，尚未对其
收稿日期：2010-12-27
基金项目：镇江市科技计划项目资助课题（zjczcxy200814），江苏省高校自然科学研究基金资助项目（02KJD350001）作者简介：毛日文（1967-），男，浙江江山人，工程师，从事天然药物和功能食品研发E-mail:493967536@qq.com
*
加以开发和利用。挥发油提取常用水蒸汽蒸馏法，这种方法操作时间长，温度高，易破坏热敏性成分。超临界流体CO2提取法（SFE-CO2）提取有效成分时，在提取压力较小时能获得组分近似于水蒸汽蒸馏的产品[3]。相对于水蒸汽蒸馏法，SFE-CO2提取时间短，温度低，且提取效率高[4]。因此，采用SFE-CO2提取五味子挥发油可为五味子综合利用提供有价值的参考。
通讯作者：仰榴青（1965-），女，江苏丹阳人，教授，从事天然产物提取及功能食品开发E-mail:yangliuqing@ujs.edu.cn
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食品与药品FoodandDrug2011年第13卷第05期
1材料与方法1.1材料与试剂
南五味子（镇江江扬国药），经镇江市食品药品监督管理局陈黎主任药师鉴定为SchisandraSphenanthera成熟干燥果实。40℃烘干，粉碎后过40目筛，备用。其他试剂均为分析纯。1.2仪器
Agilent6890N气相-质谱联用仪（美国安捷伦，HP-5MS毛细管柱：30m×0.25mm×0.25μm）；METTERAE240分析天平；CO2气体纯度大于99%（镇江六普液碳公司）。1.3方法
1.3.1水蒸汽蒸馏法取南五味子药材粉末50.00g，置挥发油测定器烧瓶中，在一定提取条件下提取12h，读取挥发油体积（mL）。水蒸汽蒸馏法提取南五味子挥发油得率为1.4%。
1.3.2SFE-CO2提取南五味子药材粉末20g，置入提取器中，静态浸泡5h后，以CO2流量2L/min，SFE-CO2提取3h，得南五味子超临界提取物。
1.3.3正交试验设计 以南五味子挥发油得率为考察指标，考察提取的最优工艺条件。正交试验因素与水平见表1。挥发油是小分子量高挥发油性萜类物质。Stahl等[5]
研究表明，萜类物质在9~12MPa就可以在CO2中达到较高的溶解度，而中性油脂一般则需要16MPa以上。故选择提取压力水平为7，10，15MPa。
表1正交试验因素与水平表
水平ABC温度/℃压力/MPa
时间/h130712401023
50
15
3
1.4GC-MS分析条件
气相色谱：Nist98谱库解析，面积归一化法计算相对百分含量。GC-MS法分析条件：毛细管气相色谱柱HP-5MS(0.25mm×30m×0.25μm)；载气为氦气；进样口温度220℃；柱温在80℃保持2.0min后，以4℃/min升至130℃，保温15min，再以3℃/min升至220℃，保温12.5min，共60min；流速为1.0mL/min；电离电压1435V；离子源温度235℃；电子轰击源EI；电离能量70eV；质量扫描范围为30～450amu；
进样量1L，不分流模式。2结果与讨论
2.1SFE-CO2提取挥发油的工艺条件
试验结果见表2。极差分析结果表明，最佳提取条件是A2B3C3，即温度40℃、压力15MPa、时间3h，影响因素的主次顺序为B>C>A。
表2正交试验分析结果
试验因素
挥发油得率/%ABCD111112.3212225.5313337.9421233.6522316.2623126.0731322.2832134.9933216.8
K15.2332.7004.4005.100K25.2675.5335.3004.567K34.6336.9005.4335.467R
0.634
4.200
0.900
0.900
方差分析见表3。其结果表明3个因素中压力对南五味子挥发油得率有较显著的影响，另外2个因素影响不显著。以最优条件为验证实验条件，重复3次，测得南五味子挥发油平均得率为8.2%。
表3方差分析结果
因素离差平方和
自由度F值显著性
A0.76220.620B27.536222.405P<0.05C1.89621.543
误差
25.24
2
注：F-0.05(2,2)=19.0
试验结果表明，提取压力是超临界流体CO2提取挥发油中最重要的因素。当提取压力处于7MPa时，CO2流体仍然处于亚临界状态，在这种状态下，压力的微小改变都会带来溶质溶解度的变化，这时提取产品清澈透明呈淡黄色，以小分子挥发性物质为主。当提取压力不断升高后，虽然产品的得率提高了，但此时的提取产品已变成不透明的黄褐色，显然一部分脂质类物质被提取出来，其中包括南五味子木脂素[6]。2.2两种不同方法提取物的成分分析与比较
南五味子水蒸汽蒸馏提取挥发油和SFE-CO2提取
食品与药品FoodandDrug挥发油的GC-MS总离子流色谱图和成分分析结果分别见图1和表4。
t/min（a）
t/min（b）
(a)南五味子水蒸气蒸馏提取的挥发油；(b)南五味子超临
界流体CO2提取的挥发油
图1南五味子挥发油的GC-MS总离子流色谱图
表4南五味子挥发油成分分析结果
相对含量/%
水蒸汽蒸馏法.SFE-CO2
α-蒎烯(α-pinene)0.45－樟脑萜(camphene)0.41－β-蒎烯(β-pinene)5.46－Α-水芹烯(α-phellandrene)0.05－β-桂叶烯(β-myrcene)－－α-萜品烯(α-terpinene)0.22－γ-萜品烯(γ-terpinene)1.121.783-蒈烯(3-carene)0.06－D-柠檬烯(D-limonene)0.29－
樟脑(camphor)0.020.43冰片(borneol)0.030.752-十一烷酮(2-undecanone)0.11－2,4-庚二烯醛(2,4-decadienal)0.110.33
衣兰烯(ylangene)19.0320.5玷巴烯(copaene)0.130.57α-荜澄茄苦素(α-cubebene)0.050.37
斧柏烯(thujopsene)0.210.652-十五(烷)酰(2-pentadecanone)0.240.79乙酸异冰片酯(isopyopylacetate)3.131.54
Β-花柏烯(β-chamigrene)1.641.44Α-铅笔柏油烯(α-cedrene)9.7010.05雪松烯(himachalene)5.768.44橙花叔醇(nerolidol)1.293.24牛儿烯(bicyclogemacerene)0.260.57
α-杜松醇(α-cadinol)－0.75
α-白菖考烯(α-calacorene)
0.85
－
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由表4可见，SFE-CO2提取所得南五味子挥发油鉴定出16个成分，南五味子水蒸汽蒸馏的挥发油鉴定出24个成分。结果表明，两种方法所提取的挥发油的主要化学成分在组成和比例上均显现出一定的差异。文献[7]报道SFE-CO2的提取能力强，通常能得到常规方法（包括水蒸汽蒸馏法）所难以得到的成分，如豆蔻酸、棕榈油酸等。本文SFE-CO2所得的挥发油中高沸点组分较多，所得挥发油的成分种类相同，一些组分的含量也明显提高。3结论
SFE-CO2所得挥发油中高沸点组分较多，一些组分的含量也明显较高。与水蒸汽蒸馏法的提取条件相比，SFE-CO2具有时间短，温度低，提取率高，工艺流程简单，对环境友好等特点。本文结果可为南五味子挥发油的综合开发利用提供参考。
参考文献
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出版社，1982：541.
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药，2006，28（1）：110-113.
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工艺研究[J].食品与药品，2010，12（9）：312-315.
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国农学通报，2005，21（5）：141-142.
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