薊屬植物中揮發油的提取與檢測方法及該揮發油的應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于提取與分析檢測的技術領域，涉及一種薊屬植物提取物的檢測方法， 特別涉及一種大薊/小薊中揮發油的提取與檢測方法及該揮發油的應用。
【背景技術】
[0002] 大薊（CirsiumjaponicumDC)和小薊（CirsiumsetosumMB)均屬于菊科薊屬植 物，是多年生草本，廣泛種植于中國，日本，韓國等地，以全草或根部入藥，同時亦可作為食 物。此兩種植物外形和氣味均有相似之處，臨床上均可用作止血劑。現代醫藥學證實該兩 種植物存在潛在的護肝、抗腫瘤以及抗氧化活性。目前，關于大薊和小薊的研宄多集中于粗 提物及非揮發性成分，對于其中的揮發油鮮有報道。因此，研宄其中的揮發油組分并評價其 功效意義重大。
[0003]揮發油是多種具有生物活性的化學成分組成的混合物。目前，已從唇形科、姜科、 菊科等鑒定出17000多種能產揮發油的芳香型植物。因其具備潛在的抗氧化和抑菌活性， 揮發油成分被廣泛用作食品和飲料中的調味劑。現今，已有許多揮發油配方被用作安全的 食品防腐劑。然而，一些合成的活性成分或者防腐劑被報道對人體健康和環境有害。二十 世紀五十年代以來，天然植物來源的揮發油組分已被廣泛開發，進而取代合成物質，應用于 藥物、化妝品、農業和食品工業等領域。
[0004] 揮發油的提取技術包括有機溶劑提取、超臨界流體萃取、水蒸氣蒸餾等。通過有機 溶劑提取得到的組分中含有許多高沸點成分，后續純化相當困難。超臨界流體萃取因其具 有高的投入成本和低的回收率，從而不能取代水蒸氣蒸餾法。水蒸氣蒸餾法是一種傳統的 提取揮發油的方法，由于蒸餾過程中，蒸汽可取代周圍空氣中的氧氣，從而起到防止組分被 氧化的作用，得到的揮發油具備較好的功效而被沿用至今，但是采用傳統的水蒸氣蒸餾法， 揮發油的得率并不是很高。
[0005]如何簡化實驗，確定優異工藝參數也成為人們研宄的一熱點。響應面分析法(Responsesurfacemethodology，RSM)是優化工藝參數的一種有效統計方法，采用多元回 歸方程來擬合因素與響應值之間的函數關系，分析因素間的交互作用，進而確定最優工藝 參數。
【發明內容】
[0006] 為了克服現有技術的缺點和不足，本發明的首要目的在于提供一種薊屬植物中揮 發油的提取與檢測方法，采用改進的水蒸氣蒸餾法與GC-MS，提取和檢測分析薊屬植物，特 別是大薊和小薊中的揮發性成分，為兩者揮發油的實際應用提供參考；并采用響應面分析 法優化揮發油的提取工藝，提高揮發油得率；采用響應面分析法所確定的工藝參數制備的 揮發油其抗氧化活性較好。
[0007] 本發明的另一目的在于提供由上述提取與檢測方法得到的薊屬植物中揮發油的 應用。
[0008] 本發明的目的通過以下技術方案實現：
[0009] -種薊屬植物中揮發油的提取與檢測方法，具體包括以下步驟：
[0010] (1)采用水蒸氣蒸餾法提取揮發油：
[0011] 將干燥的薊屬植物地上部分粉碎，過篩，置于反應器中，加入蒸餾水，浸泡，連接水 蒸氣蒸餾裝置，加熱浸提，收集上層揮發油；所述薊屬植物為大薊或小薊；
[0012] (2)響應面優化：
[0013] 在單因素試驗基礎上，選取考察變量和響應值，利用DesignExpert8. 0.5軟件根 據Box-Benhnken試驗設計原理，對考察變量和響應值進行響應面優化，得到優化工藝參 數；其中大薊以浸泡時間、提取溫度和液固比為考察變量，總揮發油得率為響應值；小薊以 浸泡時間、提取時間和液固比為考察變量，總揮發油得率為響應值；
[0014] (3)采用氣相色譜-質譜聯用對水蒸氣蒸餾法提取的揮發油進行檢測分析；
[0015] (4)對大薊或小薊中的揮發油進行輔助檢測分析：
[0016] 通過頂空固相微萃取法提取大薊或小薊中的揮發油，再采用氣相色譜-質譜聯用 進行檢測分析。
[0017] 所述對大薊或小薊中的揮發油進行輔助檢測分析，具體包括以下步驟將 大薊或小薊進行粉碎，過篩；取0.5-1. 0g大薊或小薊粉末放入20ml頂空樣品瓶中，加入 0. 75-1. 5g氯化鈉以及2-4ml蒸餾水，旋緊蓋子，搖勻，得到混懸液；
[0018] (1-2)將混懸液進行平衡，然后將萃取頭插入頂空瓶中進行萃取；
[0019] (1-3)萃取結束后，取出萃取頭插入GC-MS裝置中的氣相色譜進樣口，解吸，樣品 通過毛細管柱進行分離，分離后的樣品用質譜鑒定。
[0020] 所述薊屬植物粉末的粒徑為20-60目。
[0021] 所述水蒸氣蒸餾裝置包括蒸餾瓶、冷凝器以及揮發油收集裝置，所述揮發油收集 裝置的一接口與蒸餾瓶連接，一接口與冷凝器連接，另一接口與儲存裝置連接，所述揮發油 收集裝置外表面設置帶有進水口和出水口的二次冷凝套，揮發油經過加熱浸提，隨著水蒸 氣揮發通過揮發油收集裝置進入冷凝器中，經過冷凝器的冷凝，揮發油落入收集裝置中，再 經過冷凝套的第二次冷凝。
[0022] 步驟（1)中所述浸泡溫度為20_30°C，浸泡時間為l_12h。
[0023] 步驟（1)中所述提取溫度為80_160°C，提取時間為l-10h。
[0024] 步驟（1)中所述液固比為（10_30)mL:lg。
[0025] 步驟（3)中所述氣相色譜-質譜聯用（GC-MS)為美國GC6890-MSD5975,Agilent; 所述色譜條件：載氣為He，進樣量為1yL，進口溫度為220°C，傳輸線溫度設為250°C，分流 比為1:10,升溫程序設定如下：初始溫度為40°C保留2min，然后以5°C/min升至250°C，保 留5min，，流速設為LOmL/min;
[0026] 所述質譜條件為EI電離源，電子轟擊離子化電壓為70eV，質譜掃描范圍設為 33. 0-500.Oamu，離子源溫度為 230°C。
[0027] 步驟（1-1)中所述大薊或小薊粉末的粒徑為20-60目；步驟（1-2)中所述萃取頭 為 75ymCAR/PDMS。
[0028] 步驟（1-2)中所述平衡的條件為于35-50°C平衡10_50min;所述萃取的溫度為 30-50°C，萃取的時間為30-60min。
[0029]步驟（1-3)中所述解吸的溫度為220-250°C，解吸的時間為2-6min。
[0030] 步驟（1-3)中所述GC-MS為配備有毛細管柱的GC-MS，其型號為美國Thermo FisherScientific公司的TraceDSQII，所述毛細管柱為 30mX0.25mmX0.25ym的 TR-5MS毛細管柱；
[0031]所述色譜條件：載氣為He，進樣量為1yL，進口溫度為250°C，傳輸線溫度設為 280°C，分流比為1:10,升溫程序設定如下：初始溫度為40°C保留2min，然后以5°C/min升 至 250°C，保留 5min,，流速設為 1.OmL/min;
[0032] 所述質譜條件為EI電離源，電子轟擊離子化電壓為70eV，離子源溫度為250°C，質 譜掃描范圍設為33. 0-500.Oamu。
[0033] 與現有技術相比，本發明具有如下優點及有益效果：
[0034] (1)本發明通過水蒸氣蒸餾法-氣相色譜質譜聯用（GC-MS)提取檢測大薊小薊中 的揮發油，并通過頂空固相微萃取法_氣相色譜質譜聯用輔助檢測揮發油的組分，首次在 大薊和小薊中同時檢測出了含量較高的植酮、正己醇、正戊醇等具有草香和果香的組分；
[0035] (2)本發明通過水蒸氣蒸餾裝置的改進以及對工藝的優化，提高了揮發油的得率； 大薊和小薊在優化條件下得到的揮發油具有較強的還原能力和ABTS自由基清除能力，為 進一步研宄其活性成分及開發利用提供科學依據；
[0036] (3)水蒸氣蒸餾法工藝簡單，環保無污染，通過本發明的水蒸氣蒸餾法提取的揮發 油具有較高的抗氧化活性。
【附圖說明】
[0037]圖1為水蒸氣蒸餾裝置，圖1A為傳統的水蒸氣蒸餾裝置，圖1B為改進的水蒸氣蒸 餾裝置；
[0038] 圖2為具有顯著交互作用兩因素對大薊和小薊揮發油得率影響的響應曲面圖，其 中圖2A為浸泡時間與提取溫度之間的交互作用對大薊揮發油得率的影響；圖2B為浸泡時 間與液固比的交互作用對大薊揮發油得率的影響；圖2C為提取溫度與液固比之間的交互 作用對大薊揮發油得率的影響；圖2D為浸泡時間與提取時間之間的交互作用對小薊揮發 油得率的影響；圖2E為浸泡時間與液固比之間的交互作用對小薊揮發油得率的影響；圖2F 為提取時間與液固比之間的交互作用對小薊揮發油得率的影響；
[0039]圖3為具有顯著交互作用兩因素對大薊和小薊揮發油得率影響的等高線圖；其中 圖3A為浸泡時間與提取溫度之間的交互作用對大薊揮發油得率的影響；圖3B為浸泡時間 與液固比的交互作用對大薊揮發油得率的影響；圖3C為提取溫度與液固比之間的交互作 用對大薊揮發油得率的影響；圖3D為浸泡時間與提取時間之間的交互作用對小薊揮發油 得率的影響；圖3E為浸泡時間與液固比之間的交互作用對小薊揮發油得率的影響；圖3F 為提取時間與液固比之間的交互作用對小薊揮發油得率的影響；
[0040] 圖4為從大薊和小薊中提取得到的揮發油的抗氧化活性圖；其中，圖4A為DPPH自 由