四川凉山杜鹃挥发油成分的同时蒸馏萃取与GCMS分析

摘要：目的：测定中药材杜鹃叶中挥发油成分。方法：凉山杜鹃叶中的挥发油成分经改进的同时蒸馏萃取仪提取(水蒸气蒸馏，乙酸乙酯萃取)，然后经毛细管气相色谱法进行测定，用面积归一化法进行了定量。色谱条件：HP5中性石英毛细管柱(0.25 mm×30 m×0.25 μm)，柱温150 ℃，分流进样，分流比75∶1，进样温度250　℃，MS检测器。载气为高纯氦气。结果：挥发油中共分离出72个化合物，初步鉴定了其中的27个化合物。其成分主要包括烯烃类(32.53%)、烷烃类(10.13%)、醇类(6.26%)、酯类(15.29%)等。含量较高的是α-蒎烯、十四烷、邻苯二甲异丁酯、8-异丙基环［5.1.0］辛烷、邻苯二甲酸二丁酯、4-甲基-1-异丙基-环［3.1.0］己烷、α-松油醇、己酸甲酯等。结论：本法是一个快速、简便、准确的测定挥发油的方法。
关键词　同时蒸馏萃取　气质联用　杜鹃　挥发油
    杜鹃花科(Ericaceae)杜鹃属植物的叶中普遍含有黄酮类化合物和挥发油，对慢性气管炎疗效较好［1］。近年来对挥发油研究较多，发现大多数挥发油具有生物活性［2～6］。本文研究的凉山杜鹃是生长在四川省凉山州海拔3500 m以上山区的野生植物，属杜鹃花科杜鹃属植物，是“金鹃咳喘停口服液”的原料。该药对祛痰止咳效果显著，但其化学成分未见报道。为此，我们分析了其挥发油成分，以便更好地探索其药用机理。“同时蒸馏萃取法”（SDE，simultaneous distillation and solvent extraction）是Nickerson和Likens在1966年发展起来的一种植物易挥发成分提取法［7］，该法将水蒸气蒸馏和馏出液的溶剂萃取两步合二为一，可把mg。L-1级的挥发性有机成分从脂质或水质介质中浓缩数千倍。同时，由于SDE法所获得的是挥发油在有机溶剂中的溶液，体积较大，便于操作，避免了通常蒸馏法提取精油时在器壁上吸附损失及转移微量精油时的操作困难。据此法及中国药典(1995年版)规定［8］，结合实验室的实际，我们设计了一套简单有效的蒸馏萃取装置，用此装置提取凉山杜鹃叶中的挥发油，并用气相色谱/质谱联用仪进行了分析。
1　仪器及材料
　　气质联用（GC/MS）仪由5890 SERIES Ⅱ 气相色谱、HP 5791 质谱检测器和HP5中性石英毛细管柱（0.25 mm×30 m×0.25 μm）组成。
　　甲醇为色谱纯，乙酸乙酯为分析纯。杜鹃叶由四川西昌杨天制药有限公司提供。
2　同时蒸馏萃取装置
　　图1（略）是经过改进后的同时蒸馏萃取装置。图中U形连通器（图中7，8，10构成）中先加入少许去离子水，再加入约15cm高的萃取剂乙酸乙酯。
3　样品制备
　　称量干燥凉山杜鹃叶32 g，用剪刀剪碎装入烧瓶（图1中3），加入去离子水约150 mL至水面恰好淹没杜鹃叶。水浴调至100 ℃，同时通入水蒸气进行蒸馏。连续蒸馏5 h，停止加热，从图1中“7”的上端倒出乙酸乙酯(约10 mL)，置于棕色磨口玻璃瓶中，存放于冰箱中待用。
4　气质联用（GC/MS）分析
　　将含乙酸乙酯的挥发油溶液微热使悬浮的物质溶解后作GC/MS分析。色谱图见图2（略）。色谱条件：汽化温度250 ℃，柱箱程序升温30～240 ℃，升温速度15 ℃。min-1，进样量0.8 μL，分流比75∶1。质谱条件：EI-MS，离子源温度190 ℃，电子能量70 eV，发射电流0.4 μA，倍增器电压2 059 V，扫描周期1 s。

    图2中共分离出72个峰，所得组分质谱图经计算机检索并参照标准谱图和质谱的裂解规律［9］，鉴定了29种成分，见表1。这29种成分含量占挥发油成分总含量的75.08%。
　　根据气质联用分析结果,可以看出烯烃是凉山杜鹃叶中挥发油的主要成分，占32.53%，烷烃的含量亦很高,为10.13%。烯烃中倍半萜共占10.20%，单萜共占13.77%。在已经鉴定的物质中α-蒎烯(α-pinene)、α-松油醇、香木兰烯（aromadendrene）、杜松烯（d-δ-cadinene）、石竹烯（caryophylene）是在其它杜鹃中亦发现的［1～3］，十四烷 （tetradecane）、邻苯二甲异丁酯（1,2-benzenedicarboxylic acid,butyl-2-methylpropylester）、 8-异丙基环［5.1.0］辛烷（bicyclo［5.1.0］octane,8-isopropylidene）、邻苯二甲酸二丁酯（dibutyl phthalate）、4-甲基-1-异丙基-环［3.1.0］己烷［bicyclo［3.1.0］hexane,4-methylene-1-(1-methylene)］在杜鹃叶挥发油中大量存在是首次发现的。
表1　挥发油组成及含量

    本文挥发油的提取与分析鉴定和常规法比较有2个优点。文献［2～6］中多用水蒸气蒸馏法先将挥发油提取，然后用有机溶剂进行萃取。本文用同时蒸馏萃取法提取挥发油，将水蒸气蒸馏和馏出液的溶剂萃取两步合二为一，提高了萃取效率，并减少了有机溶剂的用量。另外挥发油不需进行复杂的预处理，直接进行GC/MS分析。而文献［3～6］中用分馏法或硅胶柱分离挥发油，然后对各组分进行结构鉴定，比较繁琐、耗时。GC/MS分析的缺点是有些成分不能被确定。因样品的质谱图与标准谱图不会完全相同，即使相同也不一定是同一物质。因此还需有其它方法辅助鉴定。本实验的蒸馏萃取装置自行设计，简单方便，利于一般实验室使用。
5　结论
　　本实验室所设计的同时蒸馏－萃取装置，具有效率高，结构简单，便于操作，以及使用的萃取溶剂用量少，所以样品被污染的机会少等优点。本次实验用了32 g杜鹃叶采集了10 mL试样，用20 μL样品取得了上述较好的分析结果，这个结果表明本装置是杜鹃叶挥发油提取的优良方法。
　　本实验对四川凉山杜鹃叶挥发油成分进行了色谱和质谱分析，鉴定出了29种成分，已鉴定的成分含量占挥发油总量的75.08％， 其中含量最大的烯烃占32.53％，是祛痰止咳的有效成分。
致谢： 本实验的GC/MS工作是在清华大学催化教研室梁瑜老师的大力帮助下完成的，在此深表谢意。
丁明玉　通讯联系人，E-mail:dingmy@chem.tsinghua.edu.cn
李红霞（清华大学化学系　北京　100084）
董晓楠（清华大学化学系　北京　100084）
丁明玉（清华大学化学系　北京　100084）
王文清（北京大学技术物理系　北京　100871）
参考文献
1， 四川医学院主编.中草药学.北京：人民卫生出版社，1983.293
2，张雯洁，李忠琼，余珍等. 樱草杜鹃挥发油化学成分. 药物分析杂志,1997,17(6):386
3，吕义长. 青海杜鹃挥发油化学成分的研究.化学学报, 1980，38 (3):241
4，吕义长，邢建萍. 头花杜鹃挥发油化学成分的研究. 化学学报，1982，40(6): 531
5，吕义长，王玉兰，白云芳. 黄花杜鹃挥发油化学成分的研究. 化学学报，1980，38(2):141
6，徐成俊，于德泉. 满山红化学成分的研究 (第Ⅲ报). 化学学报，1976，34(4): 275
7，Liken S T, Nickerson G B. Gas chromatographic evidence for the occurrence of the hop oil components in beer. J Chromatogr, 1996,21(1):1
8，中国药典.1995.一部：附录Ⅹ D
9，Eight Peak Index of Mass Spectra (Third Edition 1983). Published by Mass Spectrometry Data Centre ，the Royal Sociaty of Chemistry， the University Nottingham NG7 2RD ，UK