香茅油的提取及其化学成分的分析(学报格式)

论文题目香茅油的提取及其化学成分的分析院别化学化工学院专业化学年级2007学号200724101135学生姓名陈子冲指导教师赵建芬完成时间2011年5月肇庆学院教务处制毕业论文香茅油的提取及其化学成分的分析陈子冲指导老师：赵建芬摘要：以香茅油的得率为考察指标，采用水蒸气蒸馏法提取香茅中的挥发油，并设计正交试验L9（33），从料液比、提取时间和浸泡时间这三个因素考察了香茅草挥发油得油率，从而筛选出最佳提取条件。结果表明最佳提取条件：浸泡时间为24小时，提取时间为1.5小时，料液比为1：15，在此提取条件下香茅油的得率为0.5767%。影响因素强弱依次为浸泡时间、料液比、提取时间。采用气相色谱-质谱联用法（GC-MS）对提取物的成分进行鉴定分析，经GC-MS分析，香茅油主要成分为不饱和醛和醇，其中柠檬醛是含量最高，含量为69.04%，其次是柠檬醇，含量为9.25%。关键词：香茅油；水蒸气提取；正交试验；化学成分；GC-MS分析1引言香茅（Citronella）是禾木科茅属约55种芳香性植物的统称，为常见的香草之一。因有柠檬香气，故又称柠檬草、柠檬香茅、柠檬茅。香茅主要分布在东半球热带及亚热带（亚洲国家：印度、泰国、斯里兰卡、越南等），我国主要分布在云南、四川、台湾、海南、广东、广西等省区。我国香茅属植物有8种，分别是芸香草、高杆野香茅、扭鞘香茅(野香茅)，柠檬草、亚香茅、枫茅、爪哇香[1]。目前国内对于香茅草提取油的方法主要有水蒸气法、毛细管提取法和超临界CO2萃取法等。对香茅油成分进行GC-MS分析，发现不同地方的香茅草所提取的香茅油的化学成分有所不同。有文献报道广西产香茅草挥发油主要化学成分为月桂烯、橙花醛和柠檬醛[2]，贵州榕江地区香叶油的主要化学成分为香茅醇、香叶醇、香茅醇乙酸酯、薄荷酮和芳樟醇[3]，湘西香茅草挥发油主要化学成分为柠檬醛、橙花醛、香叶烯、牻牛儿醇、2-戊烯、牻牛儿酸、罗勒烯[4]，云南的香茅草油的挥发油主要化学成分为香茅醇、香茅醛和香叶醇[5]。1.1课题研究的目的和意义国内对于香茅草挥发油的提取方法主要集中在水蒸气蒸馏法、毛细管提取法、超临界CO2萃取法等，本课题采用水蒸气提取法提取肇庆高要产香茅草的精油，目的是优化其提取条件并采用GC-MS分析精油的化学成分。通过本课题研究将对肇庆高要香茅草挥发油有进一步的了解，为开发利用本地资源提供科学数据，具有实际意义。1.2国内对香茅油的研究现状目前国内对香茅油的研究情况主要有三方面，首先是香茅草精油提取方法的研究，主要有三种：水蒸气蒸馏法、毛细管提取法和超临界CO2萃取法，其中水蒸气法和超临界CO2萃取法用得最多，水蒸气法操作简单，经济，对设备要求不高，用的提取剂为水，天然无毒，提取安全，但是对于温度的控制不稳定，加热时容易破坏香茅油的化学成分[6]。超临界CO2萃取法虽然提取效率较好，提取的精油化学成分稳定，但是提取的费用也高，不适合用于工业大量生产[7]。毛细管法提取效果虽好，但是对仪器设备要求高，也不合适于工业生产[8]。第二方面，主要是香茅草的化学成分研究，香茅草的化学成分主要含有柠檬醛、柠檬醇、香茅醛，不同产地的香茅化学成分有所不同，有些香茅草除了含有以上说的三种成分还含有香茅醇[5]。第三方面的研究主要是研究香茅草的药性以及抑菌性。香茅全草入药,其性味辛温甘,具有祛风通络、温中止痛、止泻的作用,临床用于治疗感冒头身疼痛、风寒湿痹、脘腹冷痛、泄泻、跌打损伤等疾病。1.3课题研究的主要内容与主要创新点1.3.1课题研究的主要内容采用水蒸气蒸馏法对香茅油进行提取，以得油率为参考指标，考察提取时间、料液比和物料浸泡时间这三个因素对得油率的影响，优化提取条件，并运用GC-MS法对所提取精油进行化学组分分析，比较肇庆高要香茅草挥发油与其他地方的香茅草挥发油有何不同之处。1.4.2主要创新点目前对于香茅油的提取方法的研究国内少有报道，而用GC-MS法检测香茅油的物质成分也少有报道，对肇庆高要市产香茅草挥发油进行提取、分析研究的尚未见有报道。因此，本文采用水蒸气蒸馏法提取肇庆高要香茅草的精油，通过对提取时间、料液比以及物料浸泡时间进行探讨，以确定最佳的提取工艺，同时研究挥发油主要成分，为研究本地香茅草提供一些数据参考，具有创新性。2.1实验材料2.1.1实验仪器GC-MS2010（日本岛津公司出产色谱柱：HP-5MS30m×0.25mm×0.50μm）水蒸气蒸馏装置（实验室组装）日本岛津GC—MS/QPS050A气相色谱——质谱联用仪；200ul移液枪（赛默尔世飞上海仪器有限公司）电子调温电热套（重庆市吉祥教学设备有限公司98-1-B3800C）AE240电子分析天平（梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司）2.1.2试剂与药品香茅草（肇庆高要市）一次性注射器（四川新世纪医用高分子制品有限公司）乙醚，无水硫酸钠试剂均为分析纯，购自天津市广成化学试剂有限公司2.2实验内容与方法2.2.1水蒸气蒸馏法提取香茅油2.2.1.1水蒸气蒸馏法简介[9]水蒸气蒸馏法是指将含有挥发性成分的药材与水共蒸馏，使挥发性成分随水蒸气一并馏出，经冷凝分取挥发性成分的浸提方法。该法适用于具有挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏、在水中稳定且难溶或不溶于水的药材成分的浸提。2.2.1.2实验方法称取烘干粉碎的香茅草100g左右，置于圆底烧瓶，通过改变提取时间、料液比、浸泡时间来进行试验，提取时间分别为1h、1.5h、2h，料液比分别为1:15、1:20、1:25，浸泡时间为0h、12h、24h。按料液比加入提取剂（蒸馏水），连接好装置，开冷凝水，开始加热蒸馏，提取完毕后，收集样品，用无水硫酸钠干燥，萃取分液，收集精油于低温（-4℃）保存，用于成分分析.GC：色谱柱：HP-5MS30m×0.25mm×0.50μm；进样口温度：250℃；进样量0.2ul；分流进样，分流比：20：1；升温程序：80℃，保持1min，以5℃/min的速度升到200℃，保持3min，以8℃/min的速度升到280℃，保持10min。MS：Scan模式采集，扫描分子量范围：30～400amu；溶剂延迟：2.5min。2.3结果与分析2.3.1水蒸气蒸馏法根据影响挥发油提取的原因，选取料液比（A）、提取时间（B）、浸泡时间（C）作为考察因素设计3个水平[10]，以挥发油的得率为考察指标，设计正交试验，详见表1表1因素水平表水平料液比(A)提取时间/h(B)浸泡时间/h(C)11：151021：201.51231：25224注意：提取时间为回流时间得率=（挥发油质量/香茅草质量）x100%2.3.2正交试验结果表2正交实验结果试验点因素挥发油质量/g香茅草质量/g得油率(Y)/%ABC11110.3011100.11050.300721220.5101100.39210.508131330.5420100.66050.538442120.3102100.15020.309752230.3605100.22500.359762310.3510100.21450.350273130.5055100.63250.502383210.4015100.42010.399893320.3420100.12510.34162.3.3极差分析表3试验结果极差分析水平因素ABCK11.34721.11271.0507K21.01961.26761.1594K31.24371.22921.4004K10.44570.37090.3502K20.33980.42250.3865K30.41470.40970.4668极差(R)0.10590.05260.1166主次顺序CAB优水平A1B2C3优组合A1B2C3注意：Kij=Yi1+Yi2+Yi3(i=A,B,Cj=1,2,3)K=K/3R=max（Kij）—min（Kij）由表3可知，极差RCRARB,若以RB作误差估计，RC和RA分别为RB的2.2倍和2倍，由此可知浸泡时间是影响挥发油得率的重要因素，其次是料液比，最后是提取时间。在结合三个因素的K值进行分析，结果表明最佳条件是A1B2C3，即料液比为1:15，提取1.5小时，浸泡24小时，在此提取条件下称取100.7850g香茅草进行蒸馏提取，得到的香茅油为0.5812g，香茅油的得率为0.5767%，与上面正交试验的九组实验者相比，该值明显提高，从而证明优选结果的科学性。2.4.1香茅油化学成分分析为了确证香茅油所含的主要成分，对香茅油进行GC-MS鉴定，所得香茅油的总离子流色谱图如图1所示[11]：图1为水蒸气蒸馏法提取香茅油的化学成分质谱图表4水蒸气法提取的香茅油经GC-MS测定分析结果峰号保留时间/min化学物英文名称化合物中文名称分子式分子量相对含量%13.4526-methyl-5-hepten-26-甲基-5-庚烯酮-2C8H14O1261.2323.483Beta-myrceneΒ-月桂烯C10H161360.9534.1972,6-dimethyl-5-heptenal2，6-二甲基-5-庚烯醛C9H16O41400.1144.4502,5,5-trimethyl-3-cyclohex-1-enone2,5,5-三甲基-3-环己烯-1-酮C9H14O1380.1354.658Cycloexylether环戊醚C10H18O1700.3764.7002-methoxy-1,3,4-trimethylbenzene2-甲氧基-1,3，4-三甲基苯C10H14O1500.1674.742linalool芳樟醇C10H18O1541.5084.7742,6,10-trimethyl-1,5,9-undecatriene2,6,10-三甲基-1,5,9-十一碳三烯C14H241920.3494.9502-carboxaldehyde-6,6-dimethylbicyclo2-甲醛基-6,6-二甲基双环庚烷C10H1601520.10105.433Citronellal香茅醛C10H18O1540.21115.492epoxy环氧树脂C10H16O1520.30125.575Bicyclo[3.1.1]hept-3-en-2-ol,4,6,6-trimethyl-4,6,6三甲基双环[3.1.1]庚-3–稀-2-醇C10H16O1520.40135.7426-methyl-3-lsopropylyclclohexene6-甲基-3-异丙基环己烯C10H181380.86145.8171,3,4-trimethyl-1-carboxaldehyde-3-cyclohexene1,3,4-三甲基-1-甲醛-3-环己烯C10H16O1520.67155.908Parsleyalcohol香芹醇C10H16O1520.12166.0672,6,6-trimethyl-bicyclo【3，1,1】heptan-3-ol2,6,6-三甲基-双环【3,1,1】庚烷-3-醇C10H18O1540.34176.425beta-citronellolβ-香茅醇C10H20O1560.72186.475cis-geraniol顺-香叶醇C10H18O1540.36196.5583-methyl-3-(4-methyl-3-pentenyl)-2-oxiranyloxiranemethanol3-甲基-3-（4-甲基-3-戊烯基）-2-环氧乙烷甲醛C10H16O21680.46206.708Cis-Citral顺式柠檬醛C10H16O15231.81216.808Lemonalcoholtrans-反式柠檬醇C10H18O1549.25226.8752,3,3-trimethyl-1,7-octadiene2,3,3-三甲基-1,7-辛二烯C11H201520.23236.9753-methyl-6-(1-methylethyl)-2-cyclohexen-1-one3-甲基-6-(1-甲乙基)-2-环己烯-1-酮C10H16O1520.1