不同产地佩兰挥发油化学成分分析与对比

二一七届学生毕业论文（设计）题 目：不同产地佩兰挥发油化学成分分析与对比系 别： 化学与生命科学学院 专 业： 应用化学 班 级： 134 班 学 号： 26 号 姓 名： 陶伟 指导教师： 赵彩虹 完成日期： 2017 年 05 月 05 日 不同产地佩兰挥发油化学成分分析与对比I不同产地佩兰挥发油化学成分分析与对比摘 要研究和开发中药中的有效成分，对人类的发展具有重要的意义。不同地区生长的相同的药材在化学物质的成分上有显著的差异。南北地区的气候、生长环境的差别会造成同类药材在品质和药效上的巨大差异。本论文以不同产地的中药佩兰作为研究对象，考察不同产地挥发油含量和化学成分的差别。采用水蒸气蒸馏法提取佩兰中的挥发油，利用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）对佩兰挥发油中的化学组分进行详细的分析。通过检 G170LB 化学站检索NIST98 谱图库，确认样品中的化学成分，并以色谱峰面积归一化法计算样品中不同成分的相对含量。实验结果表明广东产佩兰共鉴定出 30 种成分，广西产佩兰共鉴定出 35种成分，江苏产佩兰鉴定出 41 种成分。经过对比分析，佩兰挥发油的稳定成分为石竹烯和 -柏木烯。关键词：佩兰；挥发油；对比；气相色谱-质谱不同产地佩兰挥发油化学成分分析与对比IIANALYSIS AND COMPARISON OF CHEMICAL CONSTITUENTS OF VOLATILE OIL FROM PERRIN IN DIFFERENT AREASABSTRACTResearch and development of active ingredients in traditional Chinese medicine, the development of mankind is of great significance. There are significant differences in the chemical composition of the same medicinal herbs grown in different areas. The difference between the climate and the growth environment in the north and south regions can cause the great difference in the quality and efficacy of the similar medicinal materials.The different areas of traditional Chinese medicine Perrin as the research object, to study the different areas of volatile oil content and chemical composition of the difference. The chemical components in the volatile oil of Perrin were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The chemical constituents of the samples were confirmed by the NIST98 library, and the relative content of the different components in the samples was calculated by the normalized peak area method. The results show that Guangdong produced Perrin identified 30 kinds of ingredients, Guangxi produced Perrin identified a total of 35 kinds of ingredients, produced in Jiangsu Perrin identified 41 kinds of ingredients. After the comparative analysis, the stable components of volatile oil of Perrin were caryophyllene and - cedrene. Key words: Perrin; volatile oil; Comparison; gas chromatography-mass spectrometry不同产地佩兰挥发油化学成分分析与对比III目 录1 前 言 .11.1 挥发油简介 .11.2 挥发油的化学成分 .11.2.1 芳香族化合物 .11.2.2 脂肪族化合物 .11.2.3 萜类化合物 .11.2.4 其它成分 .21.3 挥发油的生理活性及其应用 .21.4 挥发油的提取方式 .21.4.1 水蒸气蒸馏法 .31.4.2 溶剂萃取法 .31.4.3 油脂吸收法 .31.4.4 榨取法 .31.4.5 CO2 超临界流体萃取法 .31.4.6 酶提取法 .41.4.7 同时蒸馏萃取法 .41.5 菊科类植物概述 .41.6 佩兰挥发油的研究现状 .41.7 佩兰挥发油成分基础研究 .51.8 本实验研究的主要内容 .51.9 本实验研究的目的与意义 .52 佩兰挥发油的提取及化学组成分析 .62.1 实验仪器、材料和方法 .62.1.1 实验材料 .62.1.2 实验仪器 .62.2 挥发油的提取 .62.3 气相色谱-质谱联用分析 .72.3.1 定性分析 .72.3.2 定量分析 .82.3.3 气相色谱-质谱条件 .83 实验结果与分析 .93.1 提取佩兰挥发油及其含量 .93.2 不同产地分析与对比 .93.2.1 广东产佩兰挥发油成分分析 .93.2.2 广西产佩兰挥发油成分分析 .113.2.3 江苏产佩兰挥发油成分分析 .134 结论与讨论 .154.1 实验结论 .15不同产地佩兰挥发油化学成分分析与对比IV4.1.1 挥发油的出油率 .154.1.2 不同产地挥发油主要成分 .154.2 不同产地佩兰挥发油成分及含量对比 .164.2.1 佩兰挥发油对比 .164.2.2 综合分析 .17参考文献 .18致 谢 .19不同产地佩兰挥发油化学成分分析与对比第 1 页 共 19 页1 前 言中草药中的挥发油是重要的药用成分，具有多种生物活性。下面我们对挥发油进行简要的概述。1.1 挥发油简介植物挥发油，又称植物精油，挥发性较强且大部分都有香味或辣味，一般在室温下可挥发。不溶于水，溶于乙醚、乙醇、氯仿等有机溶剂，可以随水蒸气一起蒸馏且大多无色或淡黄色油状液体。天然植物在进行光合作用的时候，一些植物细胞可以产生和分泌各种芳香分子。当产出的芳香分子聚集成一起形成类似香囊的存在，分布在植物的花、叶、果实甚至枝干上。我们将这种芳香分子集聚部位进行提炼、浓缩和萃取后，就得到了“植物精油” 。挥发油大多数都具有祛痰止咳、平喘、祛风除湿、理脾健胃、降热、止痛、抗菌、消炎等作用。1.2 挥发油的化学成分挥发油由各种化学物质的混合物组成，各种挥发性油通常含有几十种甚至几百种成分，这些成分通常是以一种或多种物质占有较大比例的存在。多数挥发油主要是由脂肪类、芳香族和萜类化合物组成，其中萜类主要是由单萜和倍半萜组成，大多数情况下它们含量较高，但它们不具备芳香性气味，不是芳香油的芳香成分 1。1.2.1 芳香族化合物挥发油中的芳香化合物主要是苯的含氧或不含氧的衍生物，如沙姜挥发油的主要成分为肉桂酸乙酯，鼠尾草挥发油的主要成分为丁香烯或带有一个丙烷基基团的苯酚化合物，佩兰中的主要成分是石竹烯和 -柏木烯，茴香醚在八角油和茴香油中均有出现。1.2.2 脂肪族化合物脂肪族化合物一般广泛分布在植物的果实中，主要成分大多数是烃、醇、醛、酮、脂肪，有的时候一些挥发油中会含有少量的小分子脂肪、醛类、酸类。如肉桂油中有桂皮醛的存在。1.2.3 萜类化合物 此类化合物是挥发油的主要成分，具有特定的芳香气味。根据其结构，可分为单不同产地佩兰挥发油化学成分分析与对比第 2 页 共 19 页萜，萜类，倍半萜及其含氧衍生物等。陈光静等人发现在红花椒挥发油的主要成分是其中含有很高比例的柠檬烯、月桂烯、-石竹烯、桉树酮等单萜类化合物 2。1.2.4 其它成分挥发油除了上述几种物质外。还有包含一些其它物质。1.3 挥发油的生理活性及其应用挥发油大多数都具有祛痰止咳、平喘、祛风除湿、理脾健胃、降热、止痛、抗菌、消炎等作用。例如，荆芥挥发油和桂枝挥发油对大肠杆菌、白色念珠菌、金黄色葡萄球菌等有良好的杀灭控制作用，平均杀灭率高达 99%。薄荷油在祛风、凉爽、抗炎有极好的效果，茉莉油含有中枢神经兴奋的成分。樟脑、冰片、薄荷脑、丁香酚等已在临床应用 ?。植物挥发油还具有促进细胞的新陈代谢的作用，对人体的生理活动及心理健康的良好发展有着良好的促进作用。因而，随着人们对高质量生活的追求，植物精油的芳香疗法又重新崛起。芳香疗法是一种通过按摩、抽吸和水浴来处理芳香植物挥发油的美容、保健和心理情绪的疗法。这种疗法大多是在专业美容院中被采用，具有较好效果的同时价格也是十分的昂贵。目前市场上也有各种植物精油，人们可以在家里做简单的香薰浴，这样会给人亲近自然的感觉，在自然植物中芳香，可以放松神经，有利于身心的和谐与健康。植物挥发油不仅广泛应用于医药和化妆品，而且广泛应用于香料工业。植物精油也是天然香精、香料的重要组成部分，天然香料有着合成香料无法拥有的独特香韵，并且大多天然香料并没有毒副作用等原因，市场需求十分庞大。目前在欧美等发达国家地区，纯天然香料在各个领域全面取代人工合成香料市场的已经是大势所趋 3-5。1.4 挥发油的提取方式1.4.1 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏是提取天然药物挥发油的常用方法。先将药材用中草药粉碎机破碎，然后加适量的蒸馏水浸泡，直接通入水蒸气或者将破碎的草药放入挥发油提取器装置进行蒸馏提取。一般情况下馏出液分为油层和水层，向馏出液中加入盐溶液进行盐析后用乙醇进行萃取，再将萃取液进行旋转蒸发提纯挥发油并回收萃取液，将提纯后溶液用固体 Na2SO4 干燥去水，得到所含挥发油。水蒸气蒸馏法设备简单，使用成本低，操作简便，回收率高，是工业生产挥发油常用的方法。该方法缺陷在于系统开放，温不同产地佩兰挥发油化学成分分析与对比第 3 页 共 19 页度较高，容易导致原料因为受到高温而焦化或成分发生改变，成品中还也有可能含有些许在蒸馏过程中挥发性物质的分解产物，从而降低提取物的价值 6-9。1.4.2 溶剂萃取法溶剂萃取法利用植物各成分在溶剂中溶解度不同，将目标成分从植物中萃取出来。对于那些不应该采用蒸汽蒸馏法的原料，我们可以选择采用有机溶剂浸出法，常用的有机溶剂包括石油醚、四氯化碳、苯等。该方法的优点是可通过一步提取法从植物挥发油中提取。主要缺点是需要大量高纯度有机溶剂，同时要做大量的工作，萃取时间很长，需要提取浓缩，而且提取过程中损失比较大，有机溶剂的存在将影响色谱分析的结果。溶剂萃取法是指通过向药品中加入石油醚或乙醚后经低温冷浸或连续回流将粗产品从其中蒸馏出来，而后利用乙醇或水蒸气蒸馏进行纯化，即可得到植物挥发油的纯品。溶剂萃取法的优点是萃取组分不易改变，但成本高，不适合工业化生产，常用于实验室研究。1.4.3 油脂吸收法油脂吸收法的实验原理是，大部分的油都有吸收植物挥发油的能力，能将油中提取出来的植物挥发油更有价值，这种方法更适合热敏性挥发油。香料工业可以直接使用石油吸收植物挥发油后，或添加无水乙醇，然后通过减压法将醇溶液去除乙醇，得到纯植物挥发油。这种方法的优点是它能持久吸收挥发油，但技术要求高，提取过程耗时长，设备昂贵。1.4.4 榨取法使用榨取法是用机械的方式将含量高的挥发油原料粉碎，然后通过挤出方式从原料挤出挥发油，然后分层或离心将得到挥发油，这就是挥发油的粗分离。用压榨法所得的植物精油能够保持植物原有的新鲜芳香。适合一些本身含有大量挥发油物质，如橘皮、柚子皮、沙姜等。该方法的优点是实验在室温下进行，不受温度的影响，能保持原有的香气。但是榨取法会将药材中的水分及其他组织等杂质一同压榨出来，需要做进一步处理；而且榨取法提取不完全，还需水蒸气蒸馏法进一步提取剩余部分挥发油。1.4.5 CO2 超临界流体萃取法二氧化碳超临界流体萃取，作为国内高科技技术简单，便宜，快速高效，几乎没有溶剂用于样品预处理。原理是在近临界点温度或二氧化碳压力下超临界流体的变化不同产地佩兰挥发油化学成分分析与对比第 4 页 共 19 页可以使流体溶解度发生变化，使溶质和溶剂分离，从而实现分离的目的。CO 2 超临界流体萃取法提取植物挥发油，萃取温度低，能有效保护香料或中草药中有效成分使其免遭破坏，还具有防氧化、防热解、保持生物活性，提高挥发油品质等突出优点。而且 CO2 无毒，也不会残留有机溶剂，可以节约有机溶剂，也可以减少环境污 染 10-13。1.4.6 酶提取法酶具有在温和条件下分解植物组织能力，可以提高收油率。现在中草药中提取挥发油的酶主要是纤维素酶。纤维素酶可以对植物细胞产生影响，能够在纤维素之间降解细胞壁和细胞质，细胞壁和间质细胞之间的结构出现松散，膨胀，塌陷等变化，传质障碍，如细胞壁和间隙质量，减少传质阻力的挥发性成分的传质和提高挥发油的提取率。1.4.7 同时蒸馏萃取法同时蒸馏萃取法是萃取和精馏两者合二为一。这样做的目的具有提取时间短、提取物收率高、仪器结构简单、操作简单、使用的萃取溶剂少、污染样品的机会相对较低。但提取出的挥发油中存在有机溶剂，使得在器壁上吸附的少量挥发油难以转移，所以会造成一定损失。但总的来说同时蒸馏萃取法是一项具有较好应用前景的新技术。1.5 菊科类植物概述菊科植物遍布全国，其中在中国特有的有画笔菊属、华蟹甲草、异裂菊属、复芒菊属、太行菊属、蚂蚱腿子属、重羽菊属、黄缨菊属、华千里光属、葶菊属、川木香属、球菊属、栌菊木属、花佩属、紫菊属、君范菊属等 15 菊属。其中药用植物有泽兰、火绒草、天名精、野菊、菊花、艾納香、款冬、千里光、白术、苍术、牛蒡、雪莲花、红花、旋复花、蒲公英、佩兰等。菊科大多数是多年生草本植物，主要分布在温带。可作为药用植物，油料作物和观赏植物。根茎叶均能提出芳香性挥发油，常用于医药、保健品和日用化工品中。佩兰为菊科植物佩兰的地上部分，多年生草本植物，高 40 到 100 厘米。又名鸡骨香、水香。生长于路边灌丛或溪边。野生或盆栽。喜欢温暖湿润的气候，对土壤要求不高。主要产于江苏、浙江、河北、山东、广东、广西等地。1.6 佩兰挥发油的研究现状到现在为止国内对菊科挥发油成分都有深入的研究， 菊科植物不仅种类多、分布不同产地佩兰挥发油化学成分分析与对比第 5 页 共 19 页广而且化学成分复杂多样，总计约 30 余类，几乎包括了所有的生物活性物质，其中以倍半萜内酯、聚炔类、黄酮及多糖为其突出特点。 很多菊属类植物可以清心除烦，对肿瘤细胞具有抑制作用，抑止组胺、乙酰胆碱和治疗血吸虫病、疟疾、败血症、胃肠道疾病等脑血管