樟树自然脱落叶挥发油提取工艺的研究

第 27卷 第 8期 2 0 0 9年 8月 中 华 中 医 药 学 刊 CH INESE ARCH IVES OF TRAD IT IONAL CH INESE MED IC INE Vo.l 27 No. 8 Aug. 2 0 0 9 中华中医药 1651 学刊 樟树自然脱落叶挥发油提取工艺的研究 张炯炯1,李功华 2,李跃军1 ( 11浙江医学高等专科学校,浙江 杭州 310053; 21浙江省人民医院, 浙江 杭州 310014) 摘 要:目的: 研究樟树自然脱落叶挥发油的提取工艺。方法: 采用水蒸气蒸馏法提取挥发油 ;进行 L9 ( 34 ) 正交试验,优选最佳提取工艺;在此基础上, 进行了提取时间再优化试验;应用薄层色谱和紫外光谱吸收法比较了 樟树自然脱落叶和新鲜茎、叶、果实等不同部位挥发油的含量和成分。结果: 通过正交试验和提取时间再优化试 验,得出水蒸气蒸馏法提取樟树自然脱落叶挥发油含量的最佳工艺条件是浸泡 24h、加 6倍量水, 提取时间 4h。 薄层色谱法和紫外光谱吸收法明, 樟树自然脱落叶与新鲜茎、新鲜干燥叶、新鲜叶和果实中挥发油的含量不同, 成分有差异。结论:在最佳工艺条件下,用水蒸气蒸馏法提取樟树自然脱落叶挥发油的方法是经济和可行的。樟 树自然脱落叶挥发油的含量仅次于新鲜干燥叶, 是一种值得开发利用的植物资源。 关键词:樟树;自然脱落叶; 挥发油;提取工艺; 正交试验 中图分类号: R284. 5 文献标识码: A 文章编号: 1673- 7717( 2009) 08- 1651- 03 S tudy on Ex trac tion Technology ofVola tile O il o f Spontaneously-shedding Leaf ofC innamomum Camphora ZHANG Jiong- jiong1, L IGong-hua2, L IYue- jun1 ( 11Zh ejiang M ed icalC ollege, H angzhou 310053, Zhej iang, Ch ina; 21Zh ejiang Provin cial Peop lecsH osp ita,l H angzhou 310014, Zh ejiang, Ch in a) Abstrac:tObjective: T o study the ex traction techno logy of vo latile o il of spontaneously-shedd ing lea f of C innam omum cam phora.M ethod s: T o ex tract vo latile o il through w et distillation process and to se lect the best extrac tion techn ique by op- tim um seeking and L9 ( 3 4 ) o rthogona l test and then re-optim ize the ex traction dura tion, com pa ring each content and fo rmu- la o f vo la tile o il of the spontaneously-shedding leaf o f C innam om um campho ra and the fresh sta lk, leaf and fru it by the ways of th in-shell chrom atogram and ultrav io let absorption spectrom etry. R esults: Through orthogonal test and re-optim iza- tion for ex traction duration, the best techn ique process to ex tract the vo latile o il o f the spontaneously-shedding lea f o f C in- namomum campho ra is to soak fo r24 hours, 6 tim es w ater and ex traction for 4 hours. Thin- she ll chrom atog ram and u ltrav-i o le t absorption spectrom e try indicate tha t d ifference and d iversity ex ist betw een the contents and ing red ients of the sponta- neously- shedd ing leaf o f C innam om um cam pho ra and the fresh sta lk, fresh dry lea,f fresh lea f and fru it. Conclusion: Under the best technique cond ition, the extraction m ethod of the steam d istilla tion for the vo latile o il o f the spontaneously-shed- ding leaf o f C innam om um cam pho ra is econom ic and re liab le. The content of the vo latile o il o f the spontaneously-shedding lea f of C innam omum camphora is only next to the fresh dry lea,f considered as a k ind of plan t resourse w el-lw orthy o f de- ve loping and utiliz ing. Keyw ords: C innam om um cam phora; spontaneously-shedding lea;f vo latile o i;l extrac tion process; orthogona l test 收稿日期: 2009- 03- 01 基金项目:浙江省卫生厅中医药管理局科研资助项目 ( 2008CB024) 作者简介:张炯炯 ( 1951- ),女,浙江嘉善人,副教授,研究方向: 天 然药物的开发利用。 樟树 C innam om um camphora(L. )P resl的根、茎、叶和果 实均含有挥发油。樟树挥发油的主要成分为樟脑、油二环 烃、樟脑烯、丁香油酚等 [ 1]。这些挥发油在医药、化工防 腐、农药和高分子等领域有十分广泛的用途。为了提 高樟树植物资源的利用程度, 本文以樟树自然脱落叶为研 究对象,通过实验明确樟树自然脱落叶中挥发油的含量和 成分。从而,保证这一植物资源能可持续地开发利用。 本文实验将以樟树自然脱落叶挥发油提取量为考察指 标, 采用水蒸气蒸馏法提取其挥发油。通过正交试验和提取 时间再优化试验, 确定提取樟树自然脱落叶挥发油的最佳条 件 [ 2]。与此同时,进行樟树地上部分各器官挥发油的提取试 验; 应用薄层色谱和紫外光谱吸收法比较了樟树自然脱落叶 和地上部分各器官中挥发油含量和主要成分的差异。 1 仪器及材料 11 1 仪器 AL104电子天平 (梅特勒 -托利高仪器有 限公司 );挥发油测定器 (上海玻璃仪器厂 )符合 2005年版 5中华人民共和国药典6有关标准; HDM500调温恒温电热 1651 第 27卷 第 8期 2 0 0 9年 8月 中 华 中 医 药 学 刊 CH INESE ARCH IVES OF TRAD IT IONAL CH INESE MED IC INE Vo.l 27 No. 8 Aug. 2 0 0 9 中华中医药 1652 学刊 套 (常州国华电器有限公司 ); UV8500型双光束紫外可见 分光光度计 (无锡科达仪器厂 )。 112 材料 硅胶 G - CMC薄层板 (青岛海洋化工厂分 厂 ); 所用试剂均为分析纯; 樟树地上部分各器官的材料来 源于本校校园内外的樟树。其中, 樟树自然脱落叶在 2008 年 3~ 4月份收集; 新鲜茎、叶和果实在 2008年 10 - 11月 份采摘。 2 方法和结果 211 因素水平表的设计 根据有关资料 [ 3]和预试验, 本实 验以水蒸气蒸馏法提取挥发油, 选择浸泡时间 ( A )、提取时 间 ( B)和加水量倍 ( C )为考察因素, 每个因素选择 3个水 平,选用 L9 ( 34 )正交表进行实验。各因素水平见表 1。 表 1 樟树自然脱落叶挥发油正交试验因素水平表 水平 因素 A (浸泡时间 ) hour B(提取时间 ) m in C (加水量倍 ) t im es D空白 1 24 60 5 1 2 18 90 6 2 3 4 120 7 3 212 挥发油的提取 挑选完整的樟树自然脱落叶, 洗净, 晾干,揉碎。称取 120g量, 置于 1000mL圆底烧瓶中, 加蒸 馏水 800mL,浸 18h,用水蒸气蒸馏法提取 2h。馏出液分去 水层后,用无水硫酸钠干燥, 获取樟树挥发油 117mL, 测得 密度为 01 9588g /mL, 收得率是 11 7mL @ 01 9588g /mL A 120g = 1. 36%。以提取挥发油的重量为考察指标, 按照 L9 ( 34 ) 正交设计表进行实验, 结果见表 2。 表 2 樟树自然脱落叶挥发油 L 9 ( 34 )正交试验结果 试验号 A B C D 挥发油重量 ( g) 1 1 1 1 1 1. 223 2 1 2 2 2 1. 692 3 1 3 3 3 1. 593 4 2 1 2 3 1. 628 5 2 2 3 1 1. 213 6 2 3 1 2 1. 437 7 3 1 3 2 0. 575 8 3 2 1 3 0. 577 9 3 3 2 1 0. 437 K1 4. 508 3. 426 3. 237 K2 4. 278 3. 482 3. 557 K3 1. 589 3. 467 3. 381 R 2. 919 0. 056 0. 320 213 结果分析 对樟树自然脱落叶挥发油提取结果进行 直观分析可知,极差 RA > RC > RB, 各因素作用的主次关系 为 A> C > B。因素 A浸泡时间对实验结果影响最大, 因素 C加水量倍和因素 B提取时间是次要的因素。在直观分析 基础上,对表 2数据进行方差分析。方差分析结果见表 3。 表 3 方差分析 方差来源 离均差平方和 自由度 均方 F值 P值 A 3. 869 2 1. 935 70. 274 0. 000 B 0. 001024 2 0. 000512 0. 019 0. 982 C 0. 09229 2 0. 04615 1. 676 0. 241 误差 0. 248 9 0. 02753 / / 注: R2 = 01947。 方差分析结果是因素 A对挥发油提取量的影响具有 非常显著性意义,因素 C、B的影响没有显著性意义。直观 分析和方差分析结果具有一致性。即浸泡时间是影响樟树 自然脱落叶挥发油提取的最主要因素, 加水量倍和提取时 间的影响不大。由此, 得出最佳的提取工艺为 A1B2C2, 即 浸泡 24h, 加 6倍量水, 提取 90m in。 21 4 提取时间再优化试验 在以上最佳提取工艺条件下 提取樟树自然脱落叶挥发油, 每隔 30m in记录挥发油的提取 量, 延长提取时间至 6h。重复 3次取平均值, 结果见图 1。 图 1 樟树自然脱落叶挥发油 提取时间和挥发油提取量的关系 ( n= 3 ) 由图 1可知, 在 0~ 2h内,挥发油的提取量随着时间的 延长而增加,而且, 在前 115h内增幅较大; 4h后, 挥发油的 提取量明显减少; 6h挥发油总的提取量为 11 44mL。其中, 蒸馏 4h时,出油量可达到总量的 84%以上。继续加热, 单 位时间内的出油量明显减少。因此, 在上述最佳提取工艺 条件下, 既要把樟树自然脱落叶挥发油基本提尽, 又能使提 取成本经济合理,将提取时间定在 4h为宜。 正交试验和提取时间再优化试验表明, 樟树自然脱落 叶挥发油的最佳提取工艺条件为浸泡 24h、加 6倍量水、提 取 4h。 21 5 验证试验 按 2005年版 5中华人民共和国药典6一 部附录 57页挥发油测定法甲法提取挥发油, 用浸泡 24h、 加 6倍量水、提取 4h的最佳提取工艺条件进行 3次重复试 验,结果见表 4。验证试验结果表明, 优化后的最佳提取工 艺的重现性良好。 表 4 正交设计验证试验 验证样品 1 2 3 RSD 挥发油提取量 (mL) 1. 79 1. 71 1. 73 2. 388 3 樟树自然脱落叶和地上部分各器官挥发油的含量比较 31 1 樟树地上部分各器官中挥发油的提取试验 分别称 取樟树的自然脱落叶、新鲜叶、新鲜干燥叶、新鲜茎和新鲜 果实 100g。其中, 茎的直径为 015cm左右粗细的未梢枝 条,将其剪成 1 ~ 11 5cm长度; 新鲜干燥叶揉碎; 新鲜叶剪 碎;果实未作任何处理。将上述 5种材料置于 1000mL圆 底烧瓶中,加蒸馏水 600mL浸 24h。按 2005年版 5中华人 民共和国药典6一部附录 57页挥发油测定法甲法提取挥发 油,至油量不再见增加, 停止加热, 放置 1h后,读取挥发油 的油量。结果见表 5。 表 5 樟树地上部分各器官挥发油含量 样品名称 自然脱落叶新鲜叶新鲜干叶 新鲜茎 新鲜果实 挥发油容积 (mL ) 1. 7 1. 2 2. 4 1. 0 0. 4 31 2 薄层色谱法测定各样本中的主要成分 将樟树自然 1652 第 27卷 第 8期 2 0 0 9年 8月 中 华 中 医 药 学 刊 CH INESE ARCH IVES OF TRAD IT IONAL CH INESE MED IC INE Vo.l 27 No. 8 Aug. 2 0 0 9 中华中医药 1653 学刊 脱落叶、新鲜叶、新鲜干叶、新鲜茎、新鲜果实 5个样本分别 点样于硅胶 G- CMC薄层板上, 用乙酸乙酯B甲苯 = 1B9的 展开剂展开, 经 5% 香草醛浓硫酸为显色剂喷雾, 烘干显 色。如图 1。图 1从左到右分别为: 01自然脱落叶、02新鲜 叶、03新鲜干叶、04新鲜茎、05新鲜果实。各样本薄层色 谱图谱分离度清晰, 重现性好。对照比较各样本, 可见 01 号样本自然脱落叶与其他各样本存在一定差异性, 02 ~ 05 号样本的图谱基本一致。因此, 自然脱落叶与其他各部位 器官中挥发油的成分有差异。 图 1 樟树地上部分各器官挥发油薄层色谱图 313 紫外光谱吸收法比较各样本中的挥发油 从樟树自 然脱落叶、新鲜叶、新鲜干叶、新鲜茎、新鲜果实 5个样本中 分别取少量挥发油, 按 1B50比例,用无水乙醇稀释, 置于紫 外分光光度计上,在 190~ 400nm范围内扫描, 测定吸收度 值。各样本最大吸收度值详见表 6。 表 6 樟树地上部分各器官挥发油最大吸光度值 样品 名称 1.自然 脱落叶 2.新 鲜叶 3.新鲜 干叶 4.新 鲜茎 5.新鲜 果实 波长 ( nm ) 276. 00 308. 00 309. 00 308. 00 307. 00 挥发油最大 吸光度 ( A ) 3. 5229 3. 7377 3. 7602 3. 9765 3. 6717 各样本紫外光谱图可见图 2 ~ 6。其中, 图 2是樟树自 然脱落叶紫外光谱图, 与图 3~ 6樟树地上部分各器官挥发 油紫外光谱图比较, 有较大的不同。详见图 3~ 6。由此可 见,自然脱落叶与地上部分各器官挥发油含量是不同的。 4 讨 论 通常,樟树自然脱落叶是废弃物。本文的实验数据表 明了樟树自然脱落叶中挥发油的含量和成分。因此, 樟树 自然脱落叶是可以开发利用的资源。另外,樟树自然脱落 叶和樟树地上部分各器官中挥发油的含量不同、成分也有 差异。可采用气象色谱 /质谱分析,进一步鉴别樟树自然脱 落叶和樟树地上部分各器官挥发油的成分。从而, 为樟树 自然脱落叶和樟树地上部分各器官的综合利用提供科学依 据。 图 2 樟树自然脱落叶紫外光谱图 在提取挥发油以前,对实验材料进行浸泡, 可使植物组 织细胞膨胀,细胞间隙变大、加快细胞内外液体的交换, 有 利于水蒸气对挥发油的携带。从而,可以缩短提取时间, 降 低挥发油的提取成本。本实验结果表明, 在 10e ~ 20e 室 温时,浸泡时间的长短对樟树自然脱落叶中挥发油的提取 有较大的影响。 本实验通过正交设计和提取时间再优化试验, 确定了 提取樟树自然脱落叶挥发油的最佳工艺条件, 即选取完整 的樟树自然脱落叶搓碎后, 浸泡 24h, 加 6倍量蒸馏水, 按 照 2005年版 5中华人民共和国药典6一部附录挥发油测定 法甲法提取挥发油,提取时间为 4h。按此最佳工艺进行验 证试验的结果表明,该工艺条件操作简便, 成本低, 挥发油 提取量稳定,有利于对樟树自然脱落叶进行深入的开发利 用。 参考文献 [ 1] 杨云, 张晶, 陈玉婷,等. 天然药物化学成份提取分离手册 [M ] .北京:中国中医药出版社, 2003: 817- 819. 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