2023年6月24日发(作者：)

广 东 化 工 2021年第7期·

174· 第48卷总第441期艾叶超临界CO2萃取浸膏GC-MS分析段迪1,3*，邹颖1，黄永1，黄健平1，熊景贤1，李杰2，黄建香2,3，林泽斌2,3，周春晖1，李静1，邓毛程1(1．广东轻工职业技术学院，广东广州510300；2．广东暨晴生物医药科技有限公司，广东惠州516081；3．博罗县康祥岭南本草农业科技有限公司，广东惠州516100)[摘 要]采用GC-MS法对超临界CO2萃取艾叶浸膏的化学成分进行分析，并通过面积归一化法测定各组分的相对百分含量，外标法定量研究挥发油中桉油精、樟脑、龙脑、β-石竹烯、氧化石竹烯五种标志性挥发油成分的含量。结果表明，艾叶浸膏中三十六烷(17.50%)，乙酸环阿屯酯(9.38%)，β-香树脂酮(8.94%)，乙酸羽扇豆酯(6.01%)，十八烷-9,12,15-三烯酸(3.86%)等含量比较高。桉油精、樟脑、龙脑的含量随超临界CO2萃取压力的升高而升高，β-石竹烯、氧化石竹烯含量随超临界CO2萃取压力的升高反而降低。[关键词]艾叶；浸膏；超临界CO2萃取；GC-MS[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2021)07-0174-03GC-MS Analysis of the Supercritical CO2Extract of Artemisia ArgyiDuanDi1,3*, ZouYing1, HuangYong1, HuangJianping1, XiongJingxian1, LiJie2,

HuangJianxiang2,3, LinZebin2,3, ZhouChunhui1, LiJing1, Deng Maocheng1(1. Guangdong Industry Technical College, Guangzhou510300；2. Guangdong Geeching Biomedical Technology Co., Ltd., Huizhou516081；3. Kangxiang Lingnan Medica Agricultural Technology Co., Ltd., Huizhou5161001, China)Abstract:GC-MS method was used to analyze the components of Artemisia argyiextract. Relative percentage of the components was determined by area

normalization. Contents of cineole eucalyptol, camphor, borneol, β-caryophyllene and caryophyllene oxide was calculated according to the external standard method.

The main compounds of Artemisia argyiextract were hexatriacontane (17.50%), cycloartenol 3-acetate (9.38%), β-Amyrone (8.94%), lupeol acetate (6.01%) and 9,

12, 15-Octadecatrienoic acid (3.86%). The contents of eucalyptus oil, camphor and borneol increased with the increase of supercritical CO2extraction pressure,

while the contents of β-caryophylene and caryophylene oxides decreased with the increase of supercritical CO2extraction ds:Artemisia argyi；extract；supercritical CO2extraction；GC-MS艾叶是我国传统中药，艾叶挥发油香气浓郁，是艾叶的有效成分，具有平喘、镇咳、消痰、抑菌等作用[1-3]。艾叶挥发油常见的提取方法有石油醚提取法、水蒸气蒸馏法、超临界CO2萃取法等[4-6]，有机溶剂法由于溶剂残留的缺陷应用受到限制。水蒸气法目前广泛应用，工艺简单设备易操作，但水蒸气法所得精油，由于长时间加热而品质不高。超临界CO2萃取法，条件温和，快速无污染[7]，萃取的挥发油品质高，但其局限性在于挥发油中含有蜡质成分，需进一步除杂[8]。目前艾叶挥发油成分研究较多[9-14]，但对于艾叶浸膏的成分分析尚未见报道。本文采用超临界CO2萃取方法得到的艾叶浸膏，通过GC-MS的方法进行化学成分定性、定量分析研究，并对不同萃取温度、压力条件下桉油精、樟脑、龙脑、β-石竹烯、氧化石竹烯等挥发油标志性成分含量进行分析，期望对超临界CO2萃取艾叶浸膏工艺优化提供必要的理论支持。1 材料与方法1.1 材料与试剂艾叶采购自湖北蕲春。正己烷(分析纯，生工生物工程(上海)股份有限公司)。桉油精(含量＞98%)、樟脑(含量＞98%)、龙脑(含量＞99.6%)、β-石竹烯(含量＞98%)、氧化石竹烯(含量＞90%)采购自阿拉丁试剂(上海)有限公司。1.2 仪器SF-130万能粉碎机(泰州黎明制药机械公司)、JA2603B型电子天平(上海精科天美科学仪器有限公司)、KQ-300E超声波清洗机(昆山市超声仪器公司)、DK-S26数显电热恒温水浴锅(上海精宏实验设备有限公司)、HB120-50-05超临界CO2萃取设备(江苏宏博机械制造有限公司)、GC-MS-QP2010PLUS型气相色谱-质谱联用仪、SH-Rxi-5Si MS弹性石英毛细管柱(日本岛津公司)。1.3 艾叶浸膏的制备艾叶粉碎后，装入萃取釜。设定萃取釜、分离釜I、分离釜II的温度，通入CO2，将设备内空气置换以后，通过柱塞泵向系统内加压达到预设压力，通过调节分离釜出口阀调节流量。系统稳定后，每30 min，在分离釜I、II取艾叶浸膏萃取物。本实验中萃取釜压力设置为15~25 MPa，温度设置为40~60℃。1.4 溶液的配置精密称量适量艾叶浸膏，加入到10 mL容量瓶中，以正己烷定容，经过超声处理，保证样品完全溶解。经微孔滤膜过滤后，即为供试品溶液。精密称取桉油精、樟脑、龙脑、β-石竹烯、氧化石竹烯适量，用正己烷配成10 mL溶液，以外标法定量供试液样品成分含量。1.5 GC-MS条件艾叶浸膏含有大分子蜡质成分，现有文献中未见相关GC-MS检测方法，通过前期检测方法优化，形成最终检测方法为：色谱条件：色谱柱：SH-Rxi-5Si MS(0.25 μm×0.25 mm×30 m)，程序升温：起始温度50 ℃，以5 ℃·min-1的速率升温至70 ℃，再以3 ℃·min-1的速率升温至140 ℃，再以5 ℃·min-1的速率升温至320 ℃，并保持40 min，进样口温度320 ℃，柱流量1 mL·min-1，分流比5，进样量为1 μL。质谱条件：采用EI源，电子能量70 eV，离子源温度230 ℃，接口温度280 ℃，采用全扫描(scan)采集方式获得样品总离子流图。使用NIST14谱库进行检索。2 讨论艾叶浸膏按照前述色谱方法的得到的总离子流图见图1。表1列出了经NIST14谱库检索和文献分析确认的艾叶浸膏的化学成分及经面积归一化法计算得出的相对质量分数。[收稿日期] 2021-02-01[基金项目] 广东省教育厅青年创新人才项目(2019GKQNCX057)；广东省普通高校特色创新类项目(2018GKTSCX034，2019GKTSCX011)；广东轻工职业技术学院人才类项目(KYRC2019-008)；广东轻工职业技术学院领军拔尖计划项目(KYRC2019-002)；广东轻工职业技术学院珠江学者人才项目(KYRC2017-001)；广东轻工职业技术学院创新创业精致育人项目(2020JZYR010)；广东省科技创新战略专项资金项目(“攀登计划”专项资金项目)(pdjh2021b0721)[作者简介] 段迪(1985-)，男，吉林人，博士，主要研究方向为天然活性物质分离纯化工艺研究。2021年第7期 广 东 化 工

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组分1：桉油精；组分2：樟脑；组分3：龙脑；组分4：β-石竹烯；组分5：氧化石竹烯图1 艾叶浸膏总离子流图Fig.1 Total ion flow diagram of Artemisia argyiextract表1 艾叶浸膏化学成分分析结果Tab.1 Analysis results of chemical constituents of Artemisia argyiextractNo.829363738保留时间/min11.40913.09913.48914.32416.07017.18918.06418.91823.04123.90826.00728.07734.12336.47537.43241.3341.99942.50644.79746.09849.72451.72257.02157.66759.49259.94060.51660.92861.23862.28862.88263.31064.01364.50664.79665.53567.17667.826化合物名称1,8-桉叶油素(1,8-Cineole eucalyptol)β-松油醇(β-Terpineol)蒿醇(Artemisia alcohol)顺-1-甲基-4异丙基-环己-2-烯-1-醇(cis-2-Menthenol)樟脑(Camphor)龙脑(Borneol)4-萜烯醇(4-Terpineol)α-松油醇(α-Terpineol)优香芹酮(Eucarvone)5,5-二甲基-1-乙基-1,3-环戊二烯(5,5-dimethyl-1-ethyl-1,3-cyclopentadiene)丁香酚(Eugenol)β-石竹烯(β-caryophyllene)氧化石竹烯(Caryophyllene oxide)蓝桉醇((-)Globulo)香橙烯环氧化物(Aromadendrene epoxide)叶绿醇(Phytol)1-十八炔(1-Octadecyne)9-十八炔(9-Octadecyne)棕榈酸(Palmitic acid)香柠檬醇(α-trans-Bergamotenol)十八烷-9,12,15-三烯酸(9, 12, 15-Octadecatrienoic acid)十二烯基丁二酸酐(2-Dodecen-1-yl(-)succinic anhydrid)2，2′-亚甲基二[6-(1，1-二甲基乙基)-5-甲基]苯酚(Phenol,2,2'-methylenebis[6-(1,1-dimethylethyl)-5-methyl-)十六碳醛(Hexadecanal)十九烷(Nonadecane)三苯基氧化膦(Phosphine oxide, triphenyl-)1,3,5-三(3-甲基丁基)苯(1,3,5-Tris(3-methylbutyl)benzene)1,10-二碘癸烷(Decamethylene diiodide)2-Butenoic acid, 2-methyl-, 4, 5, 6, 6a, 7, 10b-hexahydro-3, 10-dimethyl-2H, 3H-oxeto[2', 3':4, 4a] naphtho[2, 3-b] furan-4-yl ester1-氯二十碳烷(1-Chloroicosane)十八碳醛(n-Octadecanal)Talassin Aβ-Cyclotanacin二十八烷(Octacosane)苯乙酸-1-乙基-十三醇酯(Benzeneacetic acid, 1-ethyltridecyl ester)2-环己基-2-(2-甲基丙基)-丙二腈(2-Cyclohexyl-2-(2-methylpropyl) propanedinitrile)角鲨烯(Squalene)(Z)-2-十八碳烯-1-醇(trans-2-Octadecen-1-ol)分子式C10H18OC10H18OC10H18OC10H18OC10H16OC10H18OC10H18OC10H18OC10H14OC9H14C10H12O2C15H24C15H24OC15H26OC15H24OC20H40OC18H34C18H34C16H32O2C15H24OC18H30O2C16H26O3C23H32O2C16H32OC19H40C18H15OPC21H36C10H20I2C20H26O4C20H41ClC18H36OC25H30O7C20H26O5C28H58C23H38O2C13H20N2C30H50C18H36O峰面积百分比/%2.011.641.481.190.830.780.610.390.410.521.222.110.712.850.61.150.620.541.380.183.860.30.240.30.170.261.050.150.370.130.480.561.120.40.260.240.440.57广 东 化 工 2021年第7期·

176· 第48卷总第441期续表1No.3946474849565758596667686970717273保留时间/min69.27870.71871.58672.55872.71673.87174.36975.22275.80376.11877.21077.77278.48378.70879.16479.52079.65680.32380.54480.82481.23181.51981.71882.20582.56382.81383.59483.84284.22984.71887.84088.65289.62398.224109.157化合物名称Ekeberin C1三十四烷(Tetratriacontane)三十五烷(Pentatriacontane)十八碳烯醛(17-Octadecenal)倒吊笔乙酸酯(Wrightial acetate)三十六烷(Hexatriacontane)α生育酚(α-Tocopherol)巨大戟醇-3, 4-丙酮化合物(Ingenol 3,4-acetonide)3-甲氧基-苯甲酸十三烷醇(Benzoic acid, 3-methoxy-, tridecyl ester)四十烷(Tetracontane)1,37-三十八二烯(1,37-Octatriacontadiene)4-甲氧基-苯甲酸十四烷醇(Benzoic acid, 4-methoxy-, tetradecyl ester)四十四烷(Tetratetracontane)4(1H)-Quinolinone, 1 -[ 2 -( 3 , 4 -imethoxyphenyl)ethyl]octahydro-羽扇豆醇(Lupeol)α-香树脂醇乙酸酯(α-Amyrenyl acetate)2-溴十八醛(2-Bromooctadecanal)Acetic acid, 10-acetoxy-1,6a,6b,9,9,12a-hexamethyl-2-methylen-eicosahydro-picen-4a-ylmethyl esterErgostane-3,5,6,12,25-pentol, 25-acetate, (3β,5α,6β,12β)-Cholestan-3-ol, 5,6:7, 8-diepoxy-, (3β, 5α, 6α, 7α, 8α) -(9CI)乙酸羽扇豆酯(Lupeol acetate)3-Acetoxy-24-phenyl-25-nor-9,19-cyclolanostan-24-oneβ-香树脂酮(β-Amyrone)四十一烷醇(1-Hentetracontanol)环桉烯醇乙酸酯(Cycloeucalenyl acetate)乙酸环阿屯酯(Cycloartenol 3-acetate)9,19-Cyclo-9β-lanost-23-ene-3β,25-diol, 3-acetate (8CI)9, 19-Cyclolanostan-3-ol, acetate, (3β, 13α, 14β, 17α)-(9CI)环阿片甾醇(Cyclolaudenol)1,40-四十碳二醇(1,40-Tetracontanediol)环木菠萝烷醇乙酸酯(Cycloartanyl acetate)9, 19-环羊毛甾-23-烯-3β, 25-二醇(9, 19-Cyclo-9β-lanost-23-ene-3β,25-diol (7CI,8CI))三十七烷醇(1-Heptatriacontanol)十六烷酸十八烷醇酯(Palmitic acid, octadecyl ester)十六烷酸二十烷醇酯(Hexadecanoic acid eicosanyl ester)分子式C26H32O6C34H70C35H72C18H34OC29H46O3C36H74C29H50O2C23H32O5C21H34O3C40H82C38H74C22H36O3C44H90C19H27NO3峰面积百分比/%3.30.210.630.430.3217.50.340.420.310.690.760.181.670.910.170.530.310.411.21.296.010.78.941.670.559.382.631.511.841.580.720.640.330.611.13C30H50OC32H52O2C18H35BrOC34H54O4C30H52O6C27H44O3C32H52O2C35H50O3C30H48OC41H84OC32H52O2C32H52O2C32H52O3C32H54O2C31H52OC40H82O2C32H54O2C30H50O2C37H76OC34H68O2C36H72O22.1 组分与含量从浸膏样品中共分离出81个峰，并确定了其中73组分，占总成分的98.50%，结果见表1；除了含有萜类及挥发油成分以外，浸膏还主要还含有高级的醇、酸、酮、烃、酯以及甾类化合物，其中，主要成分为三十六烷(17.50%)，乙酸环阿屯酯(9.38%)，β-香树脂酮(8.94%)，乙酸羽扇豆酯(6.01%)，十八烷-9,12,15-三烯酸(3.86%)等，浸膏中的挥发性代表成分有β-石竹烯(2.11%)，1,8-桉叶油素(2.01%)，樟脑(0.83%)，龙脑(0.78%)，氧化石竹烯(0.71%)等。艾叶挥发油是艾叶浸膏中的功效成分。经超临界CO2萃取得到的浸膏，一般要需要进一步精制才能得到挥发油产品，一般采用无水乙醇脱除蜡质成分[1, 5]，再回收乙醇获得挥发油成分，但产品中不可避免的会有溶剂残留，影响品质。李杰等开发了艾叶挥发油的超临界CO2萃取-分子蒸馏工艺[15]，浸膏经分子蒸馏处理获得挥发油，同时获得难挥发组分。难挥发组分是高级醇、酸、酮、烃、酯以及甾类化合物的混合物，将此部分混合物经脱色等步骤处理，可开发成唇膏、润肤霜等护肤产品，有利于提升产品的附加值，降低工艺成本。2.2 成分比较图2 不同超临界CO2萃取条件浸膏中桉油精、樟脑、龙脑、β-石竹烯、氧化石竹烯含量比较Fig.2 Contents Comparison of eucalyptol, camphor, borneol,

β-caryophyllene and Caryophylene Oxide under different scCO2extraction conditions(下转第157页)2021年第7期第48卷总第441期表5中间产品质量Tab.5Thequalityofintermediateproducts项目芳烃溶剂含量总非芳溶剂含量芳烃溶剂含量总非芳溶剂含量单位w%mg/kgA混合芳烃mg/kgmg/kgB列抽余油w%mg/kgmg/kgmg/kgB列混合芳烃-≤2-≤2-≤2保证值A列抽余油≤1≤1广东化工ꞏ157ꞏ当前平均值0.21≤1400≤10.12≤1900≤1芳烃抽提联合装置开工运行平稳后经过优化调整，满足装置标定的要求在标定期间装置操作平稳没有出现波动，能耗标定结果如表6所示。设计单位能耗：对应芳烃抽提联合装置进料238.716t/h(以裂解汽油和重整汽油总量计)。按照设计依据《石油化工设计能耗计算标准》(GB/T50441-2007)版核算的能耗为46.57kg标油/t装置进料。装置标定期间实际单位能耗：8月14日单位能耗为44.06kg标油/t装置进料，8月15日单位能耗为44.05kg标油/t装置进料，8月16日单位能耗为44.95kg标油/t装置进料。标定期间，平均单位能耗为44.35kg标油/t装置进料。从标定结果看该装置能耗优于设计指标，达到设计要求。4结束语通过装置标定表明芳烃抽提“两头一尾”工艺路线在该装置应用成功，标定期间装置运行平稳，产品纯度和装置能耗均优于设计指标。从操作参数和产品质量看该装置还可通过操作条件的优化进一步提高目标产品的收率。两套抽提的溶剂比和汽提水比参数已经比设计参数要低，后续的生产调整方向仍可进一步尝试降低溶剂比和汽提水比以降低装置的整体能耗。3.4能耗标定表6芳烃抽提联合装置能耗标定日期项目循环水除盐水除氧水凝结水电3.5MPa蒸汽1.0MPa蒸汽0.45MPa蒸汽能耗合计0.336-2.0651.92454.901-2.384-4.4148.551设计能耗能耗(kg标油/t)0.2368月14日能耗(kg标油/t)0.170.760.72-2.022.0242.640-0.2344.068月15日能耗(kg标油/t)0.170.760.74-2.072.0242.760-0.3344.058月16日能耗(kg标油/t)0.170.760.75-2.072.0543.630-0.3444.95参考文献[1]王净依，田龙胜，唐文成，等．环丁砜抽提蒸馏—液液抽提组合工业的工业应用．石油炼制与化工，2002，33(6)：19-22．[2]李明玉，姜忠义，孙绪江．芳烃抽提装置中环丁砜循环系统设备腐蚀原因及对策．石油炼制与化工，2005，36(5)：30-33．[3]张志良，消庆伟．SED芳烃抽提工艺的工业应用．石油炼制与化工，2008，39(4)：42-43．(本文文献格式：刘超华．环丁砜抽提“两头一尾”工艺路线在惠州石化芳烃抽提联合装置应用[J]．广东化工，2021，48(7)：155-157)(上接第176页)艾叶挥发油部分是艾叶浸膏中的小分子组分，即气相色谱图中前40min-1的组分，面积归一化法含量在16%左右，这一面积含量可作为超临界CO2法提取浸膏质量的指标。中国药典中规定了艾叶药材标准，即溶剂回流浸提法得到的艾叶挥发油中桉油精不少于0.05%[16]，但此标准不适用于艾叶浸膏的评价。以外标法定量研究了桉油精、樟脑、龙脑、β-石竹烯、氧化石竹烯等标志性挥发油成分在浸膏中的含量。桉油精的含量最高，在1%左右，其余组分含量在0.1%~0.2%，含量较低。比较不同萃取条件下五种组分的含量可以发现(图2)，同一温度、不同压力条件下，桉油精、樟脑、龙脑等组分在15MPa下含量最高，随着萃取压力的升高，其含量略有下降。但对于β-石竹烯、氧化石竹烯，其含量随萃取压力的升高，略有增加。3结论本研究采用GC-MS技术对超临界CO2萃取得到的艾叶浸膏进行化学成分的测定与分析，发现艾叶浸膏是挥发油、高级醇、酸、酮、烃、酯以及甾类化合物的混合物，其中三十六烷(17.50%)，乙酸环阿屯酯(9.38%)，β-香树脂酮(8.94%)，乙酸羽扇豆酯(6.01%)，十八烷-9,12,15-三烯酸(3.86%)等含量比较高。浸膏中挥发油部分的归一化含量可作为艾叶浸膏品质评价的指标。定量研究代表性挥发油组分，桉油精的含量最高，在1%左右，樟脑、龙脑、β-石竹烯、氧化石竹烯含量在0.1%~0.2%。对于桉油精、樟脑、龙脑，随着超临界CO2萃取压力的升高，其含量略有下降，对于β-石竹烯、氧化石竹烯，其含量随萃取压力的升高，略有增加。本研究为超临界CO2萃取艾叶浸膏工艺的开发提供必要的参考和理论基础。参考文献[1]何正有，张艳红，魏冬，等．三种不同提取方法制备的艾叶挥发油化学成分分析[J]．中国医药生物技术，2008，3(4)：284-288．[2]付炎，秦荣飞，李鑫，等．GC-MS指纹图谱结合化学计量学方法分析艾叶精油质量[J]．沈阳药科大学学报，2019，36(8)：675-681．[3]曹利，卢金清，叶欣．HS-SPME-GC-MS联用分析不同栽培品种与蕲艾不同部位的挥发性成分[J]．中国实验方剂学杂志，2017，23(2)：62-68．[4]JanaćkovićP，RajčevićN，GavrilovićM，etal．EssentialoilcompositionoffiveArtemisia(Compositae)speciesinregardstochemophenetics[J]．BiochemSystEcol，2019，87：103960．[5]刘红杰，白杨，洪燕龙，等．不同提取方法制备的艾叶挥发油化学成分分析与急性肝毒性比较[J]．中国中药杂志，2010，35(11)：1439-1446．[6]曾虹燕，张晓云，冯波．超临界CO2和微波辅助萃取艾叶挥发油工艺的研究[J]．广西植物，2005，25(3)：285-288+263．[7]姚雪峰，洪海龙，石俊庭，等．有机溶剂法和超临界CO2萃取法提取蒙艾挥发油的对比研究[J]．广州化工，2020，48(23)：55-57．[8]林珍红，林斌，张星春，等．艾叶挥发油提取工艺研究进展[J]．云南化工，2019，46(04)：56-59．[9]刘梦菲，江汉美，肖宇硕，等．HS-SPME-GC-MS联用技术分析不同产地艾叶挥发性成分[J]．中国实验方剂学杂志，2018，24(10)：79-89．[10]顾静文，刘立鼎，陈京达，汪佑民．艾蒿和野艾蒿精油的化学成分[J]．江西科学，1998(04)：65-68．[11]刘青，肖俊伟，危英，等．野茼蒿挥发油化学成分和生物活性研究[J]．贵州中医药大学学报，2020，42(01)：40-44+53．[12]高海荣，王亚鑫，谢晨，等．三种蒿类植物挥发油成分及抗菌活性的比较分析[J]．现代食品科技，2020，36(01)：262-268+42．[13]张彬，邓樱花，苏明伟，等．侧蒿挥发油化学成分及抗氧化、抑菌活性研究[J]．华中师范大学学报(自然科学版)，2017，51(06)：777-781+785．[14]肖伟洪，丁海新，利冬元，等．江西永修黄花蒿挥发油化学成分的GC/MS分析[J]．江西化工，2017(02)：50-52．[15]黄建香，林泽斌，李杰，等．一种艾草有效成分的综合利用方法[P]．中国发明专利，CN2．4．[16]国家药典委员会．中华人民共和国药典[M]．一部．北京：中国医药科技出版社，2015：89．(本文文献格式：段迪，邹颖，黄永，等．艾叶超临界CO2萃取浸膏GC-MS分析[J]．广东化工，2021，48(7)：174-176)