孙乐水，李学坤，姚庭安，张新龙，谢斌
（1.西安文理学院 化学工程学院，陕西 西安 710065；
2.陕西省西安植物园 陕西省植物资源保护与利用工程中心，陕西 西安 710061）
凹叶木兰（Magnolia sargentiana）是中国特有的落叶乔木，又称姜朴、应春花、厚皮，花大而艳丽，叶形美观[1]。凹叶木兰的花蕾是辛夷的代用品，树皮是厚朴的代用品，种子、根、芽等均可入药[2]。凹叶木兰具有重要的观赏价值和药用价值。中药辛夷，其药性辛温，有祛风散寒、平稳降压、消炎镇痛、杀菌等功能，临床上多用于治疗鼻炎及鼻窦炎[3]。辛夷化学成分种类繁多，其中挥发油和木脂素是主要药效成分。目前，对辛夷挥发油的提取和成分分析研究较多，刘鹏飞[4]用超临界CO2萃取法、水蒸气法、微波法、超声波辅助法研究河南南召的辛夷，对比分析了其热稳定性和有机物质种类；
蔡红[5]等人采用水蒸气蒸馏法对采自山东省的辛夷花蕾进行优化实验。超声波辅助提取法由于超声波产生的能量对植物起到质壁分离的作用，使得提取速率增快、提取能力增强。针对凹叶木兰花蕾挥发油研究报道较少，本实验采用超声辅助水蒸气蒸馏法提取凹叶木兰花蕾挥发油，采用气-质联用仪对挥发油进行分析，并与辛夷挥发油成分进行了对比，为凹叶木兰花蕾药用开发提供理论支撑。
1.1 试剂与仪器
凹叶木兰花蕾（陕西省西安植物园）；
无水Na2SO4（AR 天津市恒兴化学试剂制造有限公司）。
多顺DXF-02C 型粉碎机（广州市大祥电子机械设备有限公司）；
1788-500mL 挥发油提取器（天长市吉高实验设备有限公司）；
SB-4200DT 型超声波装置（宁波新芝生物科技股份有限公司）；
QP2010 plus型气-质联用仪（日本岛津公司）。
1.2 挥发油提取
1.2.1 凹叶木兰花蕾预处理 将取一定量新鲜凹叶木兰花蕾自然避光阴干两周，将其加入粉碎机中粉碎，30s 后取出，收集粉末并封袋，置于干燥器避光防潮保存。
1.2.2 超声辅助水蒸气蒸馏法提取挥发油 将粉碎处理后的凹叶木兰花原料置于蒸馏烧瓶中，加入一定比例的蒸馏水与之混合，放入超声波装置进行超声破壁处理。在烧瓶中加入沸石，油浴加热并打开磁力搅拌，加热至微沸，至挥发油不再产生。待实验结束，取出离心管收集挥发油并加入少量无水Na2SO4脱水处理，实验中分别对加热提取时间、超声破壁时间和料液比等因素进行了分析。
1.3 分析检测方法
以岛津QP2010 plus 型气-质联用仪，Rtx-5MS色谱柱测定挥发油含量，起始柱温60℃，2min 后以3℃·min-1的速率程序升温至115℃，保留时间2min，再以3℃·min-1的速率程序升温至200℃，最后以10℃·min-1的速率程序升温至250℃，保留时间2min，载气速率为16.7mL·min-1。质谱扫描范围为50～600m/z，离子源温度为200℃，气化室温度为200℃[6,7]。
2.1 提取工艺优化
2.1.1 加热提取时间的影响 称取经过预处理的凹叶木兰花蕾原料20g，加入蒸馏水的量为原料的10倍，超声破壁处理300s，然后加热提取8h，每隔1h记录出油量。结果见图1。
图1 加热时间对挥发油提取量的影响Fig.1 Effects of heating time on extraction volume of volatile oil
由图1 可见，随着加热时间的增加，挥发油提取量逐步增加，曲线趋近于平缓。这是因为随着加热时间的增大，精油被不断蒸出，挥发油的量不断增大，但精油的量是有限的，挥发油提取量与加热提取时间的曲线最终一定会趋向于平缓，继续延长时间会造成挥发油挥发以致收率下降。因此，选择6h 作为加热提取时间中的最佳值。
2.1.2 超声破壁时间的影响 称取经过预处理的凹叶木兰花蕾原料20g，加入蒸馏水的量为原料的10 倍，超声破壁处理分别进行300，600，900，1200，1500s，保持微沸状态提取挥发油6h，结果见图2。
图2 超声波破壁时间对挥发油提取量的影响Fig.2 Effects of ultrasonic time on extraction volume of volatile oil
由图2 可见，随着超声波破壁时间的增大，挥发油提取量先增大后减小，在600s 时达到最大值。这可能是因为，若超声波时间过短，产生的能量不足以使辛夷细胞结构发生变化，阻碍精油类物质在溶剂中的溶解，若超声波时间过长，导致细胞被破坏，精油乳化现象严重[8]，不利于挥发油的提取。因此，选择600s 作为超声破壁时间的最佳值。
2.1.3 料液配比的影响 称取经过预处理的凹叶木兰花蕾原料20g 于500mL 蒸馏烧瓶中，加入蒸馏水的量分别为原料的8、10、12、14、16 倍与原料混合，超声破壁600s，然后进行提取，达到微沸时开始计时，保持微沸状态计时提取6h。实验结束，读取并记录所得挥发油的量，结果见图3。
图3 料液配比对挥发油提取量的影响Fig.3 Effects of solid-liquid ratio on extraction volume of volatile oil
由图3 可见，增大料液配比，出油量增多，这可能是因为随着料液配比增加，辛夷中精油类物质与溶剂的浓度差也增大，使得精油类物质向溶剂中的溶出量增大[9]。当料液配比增加到1∶12 时，挥发油体积量达到最大值1.02mL，继续增加料液配比，辛夷里的其他物质向溶剂中的溶出量也相应增大，导致溶液整体黏度变大，不利于挥发油的提取。因此，选择1∶12 作为料液配比最佳值。
2.2 挥发油含量
称取经过预处理的凹叶木兰花蕾原料20g，提取条件为料液比（g∶mL）为1∶12，超声破壁时间为600s，随着加热时间的增加，挥发油提取量逐步增加，当提取时间为6h 时，挥发油量最高为1.02mL，其性状为具有特殊芳香气味的白色油状液体，经无水Na2SO4脱水后，为近无色芳香油状液体。
2.3 成分检测结果
对挥发油成分进行GC-MS 分析，最终得到总离子流图（TIC）见图4。应用NIST Version 17.L 图谱库进行检索，共鉴定出103 种化合物。按照峰面积归一法计算各组成化合物的相对百分含量，其中含量大于1%的化合物分别有18 种，结果见表1。
图4 凹叶木兰花蕾挥发油总离子流图Fig.4 TIC（GC-MS）of volatile oil from flower bud of Magnolia Officinalis
表1 凹叶木兰花蕾挥发油成分含量Tab.1 Content results of volatile oil from flower bud of Magnolia Officinalis
由表1 可见，通过GC-MS 对凹叶木兰花蕾挥发油成分分析，主要成分为不饱和烃、醇、酯和萜类等物质，含量高于10%物质有3 种，其中α-水芹烯含量最高，含量为19.47%；
其次为左旋-beta-蒎烯，含量为16.36%；
桉叶油醇（桉油精）含量为11.64%。含量在3%至10%物质有1,2-二（1-丙烯基）环丁烷含量（6.13%）、1,3,3-三甲基三环[2.2.1.0（2,6）]庚烷含量（5.47%）、荜澄茄油萜含量（3.99%）、（-）-异丁香烯含量（3.59%）、（s）-2-甲氧基-2-苯乙酸甲酯含量（3.25%）等。α-水芹烯又是一种重要的食用香料，在工业领域中要用于配制香辛料类和柑橘类人造精油。左旋-beta-蒎烯主要起到消炎、抗过敏的作用，同时也是各种萜烯类合成香料的起始原料。桉油精是辛夷挥发油的主要药用成分，主要应用在香精以及医疗领域，也是有效的抗菌、杀虫成分[10]。
实验采用水蒸气蒸馏法对凹叶木兰干燥花蕾进行了挥发油提取，提取条件为料液比（g∶mL）为1∶12，超声破壁时间为600s，提取时间为6h 时，挥发油提取量最高为1.02mL；
在经检测挥发油中主要成分为不饱和烃、醇、酯和萜类等物质，以α-水芹烯、左旋-β-蒎烯和桉油精为主要成分，具有消炎、抗菌以及抗过敏的作用。凹叶木兰干燥花蕾挥发油与辛夷挥发油主要有效成分基本相同，含量略有差异，研究结果可促进凹叶木兰干燥花蕾的药用产品开发。