摘要：目的揭示降香挥发油水蒸气蒸馏过程中挥发性成分的提取、分布规律及影响因素。方法采用水蒸气蒸馏法提取降香饮片挥发油，每30min收集1次提取液，分离芳香水部分和挥发油部分，通过GC-MS分析不同时段提取液的化学成分。结果实验共得种挥发性成分，其中反式-橙花叔醇、(E)-β-famesene、α-farnesene为主要特征成分；水中特有成分22种、油中特有成分共计13种、油水共有成分有种。水中特有成分与芳香水主要特征成分的溶出/扩散呈显著正相关，而与挥发油中主要成分呈负相关。水中特有成分的水溶解度最大，主成分分析（PCA）结果表明，PC1（熔点、表面张力、极性曲面、折射率呈负相关成分）、PC2（极化率、相对分子质量、沸点呈正相关成分、水溶解度呈负相关成分）是导致成分分布差异的主成分。结论水蒸气蒸馏法提取降香挥发油过程中，挥发性成分受自身理化性质的影响，部分成分特异性地在芳香水、挥发油体系分布，水中特有成分增加了主要成分在芳香水中的含量，可能是导致挥发油提取过程易产生“乳化”现象进而导致挥发油品质下降的重要原因。

挥发油药理活性显著，但化学成分复杂，稳定性较差，提取过程中易发生乳化现象而导致品质降低[1-3]。降香又名降真香、鸡骨香等，为豆科植物降香檀DalbergiaodoriferaT.Chen的树干和根的干燥心材，收载于《中国药典》年版。其性辛、温，归肝、脾经，奏行气活血、止痛、止血之功效，临床应用广泛[4]。降香主要化学成分包括挥发油类和黄酮类化合物，现代研究表明其具有舒张血管、增加冠脉流量、抗氧化、抗炎以及抗肿瘤等作用[5-6]。

工业化生产过程中，降香挥发油得油率低，提取时间长，且所得挥发油有乳化现象[7]。该实验拟通过水蒸气蒸馏法（SD法）提取降香挥发油类成分，分段收集提取所得挥发油/芳香水部分，进行GC-MS分析并采用双内标法定量，明确提取过程中挥发性成分的溶出和在油/水溶液中的分布规律，建立提取时间-含量曲线，结合实验现象并基于成分理化性质参数，尝试建立“成分-乳化”的关联性，探索容易引起挥发油“乳化”的内在规律。

1材料与仪器

AgilentGC-MS系统，美国AgilentTechnologies公司，配备B气相分析模块，BMSD质谱分析模块；BT25S型十万分之一电子天平、移液器（型号、），赛多利斯上海贸易有限公司；CP千分之一分析天平，奥豪斯仪器（常州）有限公司；KQ-KDE型高功率数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司。

降香DalbergiaeOdoriferaeLignum，批号，购自陕西兴盛德药业有限责任公司，经陕西中医药大学颜永刚教授鉴定，为豆科檀属植物降香檀DalbergiaodoriferaT.Chen树干和根的干燥心材；内标对照品二十二烷（批号B）和肉豆蔻酸甲酯（批号B），均购自上海源叶生物科技有限公司，质量分数均≥98%；无水乙醚为分析纯，洛阳昊华化学试剂有限公司；乙醇，95%分析纯，天津天力化学试剂有限公司；无水硫酸钠，批号，天津市科密欧化学试剂有限公司；纯净水，由咸阳茗溪纯净水提供。

2方法

2.1方案路线

取降香饮片适量，加一定体积纯净水，SD法提取挥发油，分段收集提取液，并分为挥发油部分和芳香水部分。GC-MS法分析不同部分的挥发性成分，进行特征分析，提取特征成分，拟合提取时间-含量数学模型，探讨降香挥发性成分油水分布规律的影响因素，方案路线见图1。

2.2芳香水/挥发油的提取及预处理

称取降香饮片适量，置于三孔圆底烧瓶，加8倍量纯净水，浸泡30min后加热。待药液沸腾时起，打开挥发油收集装置下方的活塞，连续收集每30min提取所得芳香水/挥发油混合物，静置至室温待油水分层，分取水部分和油部分，记录体积，分别编号，备用。同时向圆底烧瓶中补加等体积沸水，共计收集16次。对于1～16号挥发油部分，分别取2mL无水乙醚溶解，所得乙醚溶液分别记为油1～油16，冷冻备用；对于1～16号芳香水部分，分别取10mL溶液，加入3mL乙醚，充分振摇提取，所得乙醚层溶液分别记为水1～水16，冷冻备用。

2.3溶液的制备

2.3.1双内标溶液的制备精密称取20mg二十二烷对照品置10mL量瓶中，加无水乙醚至刻度，摇匀，即得质量浓度为2mg/L的二十二烷内标储备液；精密量取20μL肉豆蔻酸甲酯置10mL量瓶中，加无水乙醚至刻度，摇匀，即得质量浓度为1.74mg/L的肉豆蔻酸甲酯内标储备液。

2.3.2供试品溶液的制备分别取“2.1”项下的油1～油16和水1～水16对应乙醚溶液，加入适量无水硫酸钠除去水分，滤过，取0.5mL置于量瓶中，精密加入二十二烷、肉豆蔻酸甲酯内标储备液各μL，加无水乙醚至1.5mL，缓慢摇匀，即分别得到供试品溶液，备用。

2.4GC-MS分析条件

2.4.1气相条件采用HP-5MS石英毛细管柱（30m×0.25mm，0.25μm），载气为氦气（纯度99.%），流量0.9mL/min，进样量2μL，分流比10∶1，进样口温度℃，气化室温度℃，色谱柱采用程序升温法，初始温度40℃，以12℃/min的速率升温至℃，继续以6℃/min的速率升温至℃，保持8min。

2.4.2质谱条件电离方式EI，离子模式ESI，电子能量为70eV，离子源温度℃，扫描范围m/z20～，溶剂延迟3min[8-10]。

3结果

3.1挥发性成分GC-MS总离子流图谱

降香挥发性成分GC-MS总离子流图见图2。由图2可知，该色谱条件下，各成分可达到基本分离，满足后续相对定量研究的要求。

3.2化合物信息

经计算机数据系统自行检索NIST14.L数据库配对，解析总离子流图，整理芳香水、挥发油在不同时间点下的分析结果，共得到降香挥发性成分种，对于仅在芳香水部分分布的成分，其来源标记为“水中特有”，仅在挥发油部分分布的成分记为“油中特有”，在二者均有分布的成分则依据来源记为“油水共有”，详细信息见表1。

3.3降香挥发性成分的提取特征分析

3.3.1主要特征成分的确定双内标法计算校正因子，进一步计算不同成分在不同提取阶段的相对含量。绘制降香挥发油提取过程的特征热力图谱。

挥发油部分图谱如图3-A所示，成分在7h时可基本提取完全，从挥发性成分聚类结果看，特征成分可分为10类：①4-甲基-1-(1,5-二甲基-4-己烯)苯等15种成分；②2-(methylseleno)acetaldehyde；③金合欢醇异构体A等2种成分；④1-(3,4-dimethoxyphenyl)heptan-3-one等2种成分；⑤bicyclo[2.2.1]heptan-2-one,1-(bromomethyl)-7,7-dimethyl-,(1S)-等2种成分；⑥2-cyano-3-fluorophenylhydrazine等6种成分；⑦(1R,3aS,4aS,8aS)-1,4,4,6-tetramethyl-1,2,3,3a,4,4a,7,8-等2种成分；⑧pyridine,3-butyl-,1-oxide等3种成分；⑨trans-,α-bergamotene等6种成分；⑩1-methyl-4-(6-methylhept-5-en-2-yl)cyclohexa-1,3-diene等2种成分。其中以第①、⑦～⑨类成分含量较多。

芳香水部分特征图谱见图3-B，各成分在前3h大量溶出，6h后成分含量基本不再增加；从挥发性成分聚类结果看，特征成分可分为10类：①2H-pyrazolo[3,4-c]pyridin-3-amine,4,5,6,7-等9种成分；②2,5-furandione,dihydro-3-(2-methyl)-2-等16种成分；③levomenol等7种成分；④(E)-β-famesene等7种成分；⑤马鞭烯醇等9种成分；⑥合金欢醇等10种成分；⑦2-(2-hydroxycyclohexylmethyl)pyridineoxide等8种成分；⑧(3S,4aS,8aS)-1,1,3,6-tetramethyl-3-vinyl-等9种成分；⑨cyclohexanemethanol,3,3-dimethyl-2-(3-等39种成分；⑩thieno[2,3-b]pyridine-N-oxide等9种成分。其中以第⑥～⑨类成分含量较多。

进一步分析可知，1-(3,4-dimethoxyphenyl)heptan-3-one、2-cyano-3-fluorophenylhydrazine、1,2,5-oxadiazole-3-carboxamide,4-amino-N-[2-[[(2-fluorophenyl)methyl]amino]ethyl]-等13种成分仅在挥发油部分有分布，记为油中特有成分（油中特有）；1,2-双(三甲基硅)苯、bicyclo[3.1.1]hept-2-ene,2,6-dimethyl-6-(4-methyl-3-pentenyl)-、2,4-heptadienal,2,4-dimethyl-等22种仅在芳香水溶液分布，记为水中特有成分（水中特有）；其余种成分在挥发油和芳香水部分均有分布的成分记为油水共有成分（油水共有）。

3.3.2特征成分提取行为绘制特征成分提取时间-含量关系图，从图4可看出，反式-橙花叔醇、(E)-β-famesene、α-farnesene为在挥发油/芳香水部分均有分布的主要成分，3者在油水两相的分布呈明显对立关系，即在油中分布较多时则水中分布减少，反之在水中分布较多时油中分布含量降低。2-cyano-3-fluorophenylhydrazine、1,2,5-oxadiazole-3-carboxamide,4-amino-N-[2-[[(2-fluorophenyl)methyl]amino]ethyl]-、1-(3,4-dimethoxyphenyl)heptan-3-one是油中特有的主要成分，其与挥发油中其他成分的分布规律有一定相关性，但不显著；sobrerol8-acetate、2-甲基-5-丙酰呋喃、thieno[2,3-b]pyridine-N-oxide则是在水中特异分布的主要成分，尤其是2-甲基-5-丙酰呋喃，其提取规律与芳香水中主要成分的分布规律极为相似，研究表明，1-(5-methyl-2-furanyl)-的二茂铁配体在室温下对腈和氰醇的水化活性很高[11]，推测可能是该类成分介导了对其他成分的水化作用，扮演“乳化剂”角色，进一步导致其他成分向水体系的溶解/扩散，从而增加了整个芳香水体系的乳化现象，降低了主要成分在挥发油部分的含量，挥发油质量随之下降。

3.3.3水中特有成分对特征成分提取行为的影响于挥发油而言，“乳化”现象产生的根本原因在于油中成分在“乳化剂”介导下向水中大量扩散[12-15]，而水中特有成分可能扮演了“乳化剂”的角色。本实验进一步计算水中特有成分在对应不同时间点下含量之和，以其作为整体考察水中特有成分与主要特征成分提取行为的相关性。

由图5-A可知，随着水中特有成分的增加，芳香水中反式-橙花叔醇、α-farnesene含量显著升高，且呈显著正相关关系；与(E)-β-famesene则呈负相关关系。

由图5-B可知，水中特有成分的变化与挥发油中主要成分反式-橙花叔醇、(E)-β-famesene、α-farnesene的含量均呈显著负相关变化规律，提示水中特有成分确实降低了挥发油中主要成分的含量，但具体影响机制有待深入探讨研究。

3.3.4影响成分分布的因素分析分别查询代表性水中特有、油中特有、油水共有成分的理化性质参数，包括相对分子质量、熔点、沸点、闪点、水溶解度、密度、极化率、表面张力、极性曲面等，对不同理化参数进行数值归一化，并计算不同分布行为成分各理化参数的平均值。

图6-A～C分别所示油水共有成分、水中特有成分和油中特有成分理化性质参数的雷达特征图谱。其中，油水共有成分的极化率最高，表面张力、极性曲面、熔点、折射率和闪点最低，其余因素居中分布；水中特有成分的水溶解度最大，沸点、相对分子质量最小，其余因素居中；油中特有成分水溶解度最低，极化率居中，其余因素均最大。

进一步基于不同理化参数探索影响成分分布行为的主成分。经分析，共得到11个主成分，前2个主成分方差贡献率较大，累积方差贡献率达76.55%，可作为影响降香挥发性成分油水分布规律的主成分。其中：PC1＝0.06×水溶解度－0.5×熔点－0.18×沸点－0.4×相对密度－0.32×折射率－0.29×闪点＋0.04×相对分子质量－0.08×蒸汽压－0.32×极性曲面－0.44×表面张力＋0.24×极化率，方差贡献率52.29%，为熔点、表面张力、极性曲面、折射率负相关主成分；PC2＝0.56×极化率－0.54×水溶解度＋0.46×相对分子质量＋0.31×沸点＋0.18×蒸汽压＋0.18×闪点＋0.12×极性曲面－0.07×相对密度－0.05×折射率＋0.02×熔点－0.01×表面张力，方差贡献率24.26%，为极化率、相对分子质量、沸点正相关，水溶解度负相关主成分。

从图7可知，PC1取值?2.0～0，PC2取值?1.0～0时成分分布有明显的重叠；PC1为0.5～2.0，PC2为0.5～1.0时，主要为油水共有成分；PC1为?2.0～1.5，PC2为?2.0～?1.0时，主要为水中特有成分；PC2＞0时，主要为油中特有成分。结合主成分组成可知，极化率、相对分子质量、沸点、水溶解度、表面张力以及极性曲面是影响成分分布行为的关键理化性质参数，即极化率高、相对分子质量大、沸点高且水溶解度低的成分更倾向于在油中特异分布，水溶解度大的成分更容易在芳香水体系分布。具体影响机制有待进一步深入研究。

4讨论

水蒸气蒸馏法是目前国内制药行业普遍采用的挥发油提取方法。但受制于挥发油自身化学成分的复杂性及理化性质的不稳定性，在提取过程中，由于乳化现象的发生，普遍存在提取率低、易乳化分散、油水分离困难等问题，导致所得挥发油品质欠佳[16-17]。

因此，本实验以降香为研究对象，通过分析水蒸气蒸馏法在不同提取时间段下挥发性成分在芳香水和挥发油体系中的分布规律，提取可反映油水分配规律的主要特征成分，进一步考察了芳香水中特有成分对主要特征成分提取行为的影响，在此基础上进一步考察不同分布规律成分的理化性质，通过PCA分析明确影响成分分布的主成分。本实验的研究价值主要体现在以下3个方面。

第一，明确了可反映降香挥发油提取特征的主要特征成分，可为降香挥发油的质量控制提供参考，有利于含油制剂的质量提升；同时明确了1-propanone,1-(5-methyl-2-furanyl)-等成分仅在水中特异性分布，可能扮演了“乳化剂”的作用，为后期通过干预该类成分进而控制乳化现象的发生提供研究基础。

第二，进行了成分理化性质影响分布规律的初步考察，初步证明了理化性质影响成分分布的规律，为同类研究提供参考价值。

第三，挥发油之所以表现出挥发特性，在于油中成分混合后出现的特殊物理现象“沸点降低”，因此，可通过将特征成分单独分离，重组为“特征成分”＋“其他成分”的全新组合，再通过相关制剂手段进行隔离，既可通过抑制“沸点降低”现象而降低主要成分的挥发，又有利于维持挥发油物质基础不变，具有较大的应用价值，这也为课题组提供了未来重要的研究方向。

参考文献（略）

来源：卫昊，邹俊波，张小飞，邰佳，郭东艳，王瑜，梁玉琳，程江雪，赵重博，王晶，潘旭杰，史亚军.降香挥发油类成分水蒸气蒸馏法提取过程中油水分配规律解析[J].中草药,,50(16):-.