薩如拉， 陳建興， 春 花， 棚橋光彥， 張卯堂， 趙雪梅

[1.赤峰學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古赤峰 024000； 2.內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)(集團(tuán))股份有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010000； 3.甘肅省岷縣豐茂中藥材有限責(zé)任公司，甘肅定西 748400； 4.日本岐阜大學(xué)應(yīng)用生物科學(xué)部，岐阜 501-1193]

日本厚樸為木蘭科木蘭屬落葉喬木，高達(dá)15～20 m，分布于日本千島群島以南及中國大陸的東北、廣州、青島、北京等地[1]。日本厚樸樹皮叫作厚樸(和厚樸)，是珍貴的中草藥[2]。厚樸具有消除胸腹?jié)M悶、止痛、健胃、下氣降逆、止咳、抗病毒、抗過敏、抗菌、肌肉松弛和中樞抑制等作用[3-4]。厚樸的主要成分為α、β、γ-桉葉油醇等精油，厚樸箭毒堿等生物堿成分與厚樸酚、和厚樸酚等[5-6]。

2010年版《中國藥典》將厚樸酚及和厚樸酚的含量作為厚樸的質(zhì)量控制指標(biāo)[7]。通常使用常壓水蒸氣蒸餾法提取厚樸的有效成分，但常壓水蒸氣蒸餾溫度低、大多數(shù)有效成分的提取不完全、大量的藥用成分殘留在殘?jiān)斜焕速M(fèi)，而且處理殘?jiān)残枰艽蟮娜肆ξ锪8]。為快速高效地提取厚樸中的厚樸酚、和厚樸酚，本研究采用高壓水蒸氣蒸餾法，在不同高壓條件下對厚樸進(jìn)行水蒸氣蒸餾，分析蒸餾液和廢液中各成分的收率、含量，并以有機(jī)溶劑提取出的厚樸酚與和厚樸酚作為厚樸的全部提取量，計(jì)算各壓強(qiáng)水蒸氣蒸餾的厚樸酚與和厚樸酚的轉(zhuǎn)移率。

1 材料與方法

1.1 材料試劑及儀器設(shè)備

材料：日本大峰堂藥品工業(yè)株式會社提供的中藥藥材厚樸。對照品：厚樸酚(批號為378-47992，松浦藥業(yè)株式會社)；和厚樸酚(批號為378-37293，松浦藥業(yè)株式會社)。試劑：乙醇、甲苯、乙酸乙酯、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、鹽酸。儀器設(shè)備：索氏提取儀、油浴鍋、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、日阪高溫高壓成型設(shè)備 HTP-40/58、三浦貫流蒸汽鍋爐FH-300、日本島津 GCMS-QP5050A。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 厚樸的有機(jī)溶劑提取 為測定厚樸(5.16 g，干質(zhì)量4.74 g)的全提取成分，進(jìn)行有機(jī)溶劑提取。在常壓下使用索氏提取器，將150 mL乙醇與甲苯的混合液(體積比1 ∶2)倒入平底燒瓶，在油浴(115±3) ℃中進(jìn)行24 h回流濃縮。使用乙酸乙酯溶解提取物，用水進(jìn)行分液成有機(jī)層和水層后去除水層。有機(jī)層里加NaHCO3溶液分液，回收水層。得到的有機(jī)層里再加NaOH溶液分液，同樣回收水層。回收的NaOH水溶液和NaHCO3水溶液里分別加鹽酸，將溶液變成酸性。再把酸性溶液用乙酸乙酯來分液、濃縮，得到厚樸的目的提取成分，把它當(dāng)作全部提取成分。原料干質(zhì)量的精油収率由公式(1)來計(jì)算，并進(jìn)行GC-MS分析。

(1)

式中：m表示精油量(g)；m0表示原料干質(zhì)量(g)。

蒸餾成分中加乙苯(d=0.1 mg/mL)作為內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行GC-MS分析。使用設(shè)備及測定條件為：GC，SHIMADZU GC-17A；GC-MS，SHIMADZU GCMS-QP5050；毛細(xì)管柱，J&W Scientific DB-5MS；0.25 mm(I.D.)×30 m(L)×0.5 μm；載氣He；控制方式分裂；毛細(xì)管柱入口壓強(qiáng)100 kPa；電離方式EI；電壓1.5 kV；測定方式掃描。厚樸有機(jī)溶劑提取成分分析條件為：進(jìn)樣溫度250 ℃；氣化室溫度300 ℃；升溫程序，初始溫度180 ℃保持5 min，以5 ℃/min的速率升至 300 ℃，保持5 min；分析時間5～34 min。

1.2.2 厚樸的常壓水蒸氣蒸餾 使用500 mL圓底蒸餾瓶、冷卻管等構(gòu)成常壓水蒸氣蒸餾裝置。產(chǎn)生水蒸氣的燒瓶里，加沸石和300 mL水、蒸餾用燒瓶里加厚樸30 g(干質(zhì)量 27.4 g)和200 mL水。乙醇燈加熱開始蒸餾，蒸餾進(jìn)行 150 min，回收蒸餾液。蒸餾液使用乙酸乙酯分液，硫酸鈉脫水有機(jī)層，濃縮干燥得到蒸餾精油。稱量蒸餾精油，由公式(1)求原料干質(zhì)量相對應(yīng)的精油收率，并進(jìn)行GC-MS分析，測定條件同“1.2.1”。

1.2.3 厚樸的高壓水蒸氣蒸餾 各1.0 kg(干質(zhì)量914 g)厚樸裝進(jìn)高壓水蒸氣蒸餾裝置[8]中，鍋爐的常用壓力為 30 kg/cm2、蒸發(fā)量30 kg/h，分別以0.9 MPa(175 ℃)、1.2 MPa(185 ℃)、1.5 MPa(196 ℃)、1.7 MPa(200 ℃)、2.1 MPa(214 ℃)作為蒸餾壓強(qiáng)，壓強(qiáng)上升到所定的壓強(qiáng)后，回收蒸餾液40 min，最后回收廢液5 min。蒸餾液和廢液分析同“1.2.1”。

2 結(jié)果與分析

2.1 厚樸的有機(jī)溶劑提取

厚樸有機(jī)溶劑提取得到的乙醇·甲苯提取物為0.32 g，即干質(zhì)量對應(yīng)的收率為6.80%。根據(jù)厚樸酚、和厚樸酚標(biāo)準(zhǔn)品的光譜，分析GC-MS以及MS光譜，確定厚樸的主要成分厚樸酚、和厚樸酚。厚樸酚色譜圖面積比為49%、和厚樸酚為18%。根據(jù)面積比定量的結(jié)果可知，厚樸酚為0.14 g，對厚樸干質(zhì)量的收率為2.98%；和厚樸酚0.05 g，對厚樸干質(zhì)量的收率為1.07%；倍半萜烯0.03 g，對厚樸干質(zhì)量的收率為0.58%。將這一結(jié)果當(dāng)作干厚樸中包含的全部厚樸酚、和厚樸酚，作為計(jì)算轉(zhuǎn)移率的指標(biāo)。

2.2 厚樸的常壓水蒸氣蒸餾

厚樸常壓水蒸氣蒸餾的主要成分為倍半萜烯類，有微量的厚樸酚，但沒有和厚樸酚的峰值，蒸餾液的GC-MS色譜圖和主要峰值對應(yīng)的化合物見圖1。精油成分化合物的組成是由內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)和峰值面積比計(jì)算得到的(以下相同)。各蒸餾條件的蒸餾液回收量、各成分含量以及轉(zhuǎn)移率見表1，廢液回收量、各成分含量以及轉(zhuǎn)移率見表2。厚樸酚幾乎沒有被蒸餾，和厚樸酚沒有被蒸餾，倍半萜烯類是揮發(fā)性比較高的化合物，在常壓條件下也可以少量蒸餾，但厚樸酚與和厚樸酚是難揮發(fā)性化合物，在常壓蒸餾中很難被蒸餾。試驗(yàn)結(jié)果說明常壓條件下厚樸酚、和厚樸酚很難被蒸餾，有必要在更高壓強(qiáng)條件下進(jìn)行蒸餾。

2.3 厚樸的高壓水蒸氣蒸餾

2.3.1 0.9 MPa厚樸水蒸氣蒸餾 由圖1可知，厚樸在 0.9 MPa 水蒸氣蒸餾下，主要峰值為厚樸酚，和厚樸酚，α、β桉葉油醇等。蒸餾成分中含量最多的化合物是β-桉葉油醇與厚樸酚。把有機(jī)溶劑提取值作為理論值，計(jì)算轉(zhuǎn)移率(以下相同)，結(jié)果見表1。廢液的GC-MS色譜圖和主要峰值對應(yīng)的化合物如圖2所示。隨蒸餾時間的延長，各成分的收率和厚樸酚、和厚樸酚的轉(zhuǎn)移率有了增加，但全蒸餾過程中的收率和轉(zhuǎn)移率很低。這是由蒸餾壓強(qiáng)低、導(dǎo)入的水蒸氣少、蒸餾溫度低、原料成分的溶解不完全導(dǎo)致的。說明在0.9 MPa壓強(qiáng)條件下厚樸精油成分的蒸餾不完全，有必要在更高壓強(qiáng)條件下進(jìn)行蒸餾。

2.3.2 1.2 MPa厚樸水蒸氣蒸餾 在1.2 MPa厚樸高壓水蒸氣蒸餾的GC-MS的色譜圖中主要峰值對應(yīng)的化合物是厚樸酚、和厚樸酚、倍半萜烯類，檢測出了與0.9 MPa高壓水蒸氣蒸餾幾乎相同的成分。全蒸餾油分中倍半萜烯類的含量最多，厚樸酚、和厚樸酚的含量和轉(zhuǎn)移率比較低，也就是 1.2 MPa 高壓水蒸氣蒸餾沒有有效蒸餾出厚樸酚、和厚樸酚。同時分析廢液，根據(jù)表2可知，1.2 MPa水蒸氣中溶解的成分沒有被蒸餾，殘留在廢液當(dāng)中?？偨Y(jié)以上，1.2 MPa的水蒸氣蒸餾中壓強(qiáng)、溫度都比較低，蒸餾液的回收量少，目的成分的收率較低，有必要研討更高壓強(qiáng)下的蒸餾。

2.3.3 1.5MPa厚樸水蒸氣蒸餾 分析厚樸 1.5MPa 高壓水蒸氣蒸餾的GC-MS色譜圖，主要成分為厚樸酚，和厚樸酚，α、β桉葉油醇等。由表1可知，全蒸餾油分當(dāng)中厚樸酚的含量最多，厚樸酚、和厚樸酚的轉(zhuǎn)移率分別為12.11%、7.01%，比0.9、1.2 MPa高壓水蒸氣蒸餾更高。全體收率是1.2 MPa蒸餾的3倍，厚樸酚、和厚樸酚的轉(zhuǎn)移率分別約是 1.2 MPa 水蒸氣蒸餾轉(zhuǎn)移率的7、8倍。這是因?yàn)殡S著壓強(qiáng)的提高，導(dǎo)入更多的水蒸氣，蒸餾溫度上升，促進(jìn)了有效成分的溶解和蒸餾。根據(jù)表2可知，廢液中殘留著有效成分，判斷 1.5 MPa 條件下40 min的蒸餾也是不充分的。

表1 厚樸各壓強(qiáng)水蒸氣蒸餾的蒸餾液回收量和各成分含量以及轉(zhuǎn)移率

表2 厚樸各壓力水蒸氣蒸餾的廢液回收量和各成分含量以及轉(zhuǎn)移率

以上3種高壓條件當(dāng)中1.5 MPa得到了最高的收率和轉(zhuǎn)移率，證明壓強(qiáng)越高提取率越高的事實(shí)，為了有效成分的全部提取，有必要增加壓強(qiáng)或同壓下延長蒸餾時間。

2.3.4 1.7 MPa厚樸水蒸氣蒸餾 1.7 MPa厚樸水蒸氣蒸餾GC-MS色譜圖的主要峰值對應(yīng)的化合物跟0.9、1.2、1.5 MPa 水蒸氣蒸餾幾乎沒有區(qū)別，主要成分依然是厚樸酚、和厚樸酚、倍半萜烯等。1.7 MPa水蒸氣的蒸餾收率與 1.5 MPa 水蒸氣蒸餾收率相比沒有明顯的增加，反而厚樸酚、和厚樸酚的轉(zhuǎn)移率比1.5 MPa降低了。這是因?yàn)楦邷?、高壓狀態(tài)下進(jìn)行長時間的蒸餾，厚樸中的精油成分以及厚樸酚、和厚樸酚有可能發(fā)生了化學(xué)變化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)移率減少。根據(jù)表2可知，在 1.7 MPa 下目的成分沒有完全被蒸餾，廢液里還有殘留。總結(jié)以上結(jié)果，1.7 MPa水蒸氣蒸溜的收率提高幅度小，并且長時間的蒸餾影響了目的成分的轉(zhuǎn)移率，也就是 1.7 MPa 條件下40 min蒸餾也對目的成分的蒸餾不夠充分，有必要提高蒸餾壓強(qiáng)。

2.3.5 2.1 MPa厚樸水蒸氣蒸餾 2.1 MPa水蒸氣蒸餾液的主要成分有厚樸酚、和厚樸酚、倍半萜烯等。比0.9～1.7 MPa 的蒸餾檢測出了更多的峰值。根據(jù)表1可知，厚樸酚、和厚樸酚的轉(zhuǎn)移率分別達(dá)到22.86%、10.85%。2.1 MPa的高溫高壓水蒸氣蒸餾有效促進(jìn)了精油成分的溶解及被蒸餾，但隨著蒸餾時間的延長，一些溶解的化合物包括厚樸酚、和厚樸酚有可能發(fā)生了化學(xué)變化。根據(jù)圖2可知，在蒸餾廢液中沒有檢測到厚樸酚、和厚樸酚的存在，也就是說在 2.1 MPa 條件下進(jìn)行40 min的水蒸氣蒸餾，目的成分完全被蒸餾，并得到高提取率。

3 結(jié)論與討論

本研究對厚樸進(jìn)行了常壓水蒸氣蒸餾和0.9～2.1 MPa的高壓水蒸汽蒸餾，主要進(jìn)行了蒸餾液和廢液精油成分的提取率及成分分析研究。常壓水蒸氣蒸餾當(dāng)中得到0.2%的精油收率，目的成分厚樸酚、和厚樸酚沒有被蒸餾。0.9、1.2 MPa 的蒸餾中提取到了目的成分，但精油收率以及厚樸酚、和厚樸酚的轉(zhuǎn)移率非常低。隨著壓強(qiáng)的增加，蒸餾液、精油量、收率等逐漸增加，并且1.5、1.7 MPa時已經(jīng)達(dá)到了常壓水蒸氣蒸餾收率的20倍，2.1 MPa時達(dá)到了70倍的收率。厚樸酚、和厚樸酚也于2.1 MPa蒸餾中得到了較高的轉(zhuǎn)移率。各高壓水蒸氣蒸餾已經(jīng)蒸餾出常壓水蒸氣蒸餾不能蒸餾的難揮發(fā)性物質(zhì)厚樸酚、和厚樸酚，高壓水蒸氣蒸餾的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)得非常明顯。蒸餾壓強(qiáng)越高，細(xì)胞中的精油成分越容易接觸水蒸氣，提高了蒸餾效率，縮短了蒸餾時間。通過廢液的定量定性分析，1.2～1.7 MPa的廢液中含有0.2%以上的精油收率，也就是各條件廢水當(dāng)中還殘留著可以蒸餾的精油。2.1 MPa 條件下廢液的精油收率為0.9%，但不包含厚樸酚、和厚樸酚，說明目的成分完全被蒸餾。隨著蒸餾壓強(qiáng)的上升和蒸餾時間的延長，厚樸精油成分的有些化合物有可能發(fā)生了化學(xué)變化，具體的化學(xué)變化有待進(jìn)一步研究。本方法為厚樸有效成分提取的進(jìn)一步研究和開發(fā)提供了依據(jù)，使用本方法可以從中藥中提取更多的有效成分，期望高壓水蒸氣蒸溜法作為一種新的中藥成分提取方法被廣泛采用。

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