黄蒿挥发油成分的研究.doc

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1、本科毕业论文题 目 黄蒿挥发油成分研究 学 院 理学院 专 业 应用化学 毕业届别 2012届 姓 名 叶新军 指导教师 肖 雯 职 称 教 授 甘肃农业大学教务处制二一二年五月目 录摘要1关键词1Abstract1Key words11前言11.1简介11.2研究现状 21.3实验目的 42材料与方法 42.1实验材料与仪器42.1.1黄蒿样品42.1.2仪器药品 52.2研究方法.52.2.1挥发油的提取52.2.2气相色谱条件52.2.3质谱条件53结果与分析 53.1样品制备与检测 53.2定性定量分析64讨论8参考文献9致谢10附表111附表212黄蒿挥发油成分研究叶新军（甘肃农业大

2、学理学院应用化学专业，甘肃兰州，730070）摘要：采用水蒸气蒸馏法从黄蒿中提取挥发油，分析不同生长期黄蒿挥发油的主要化学成分，用气相色谱-质谱联用法对其化学成分进行鉴定，归一法计算各组分的相对百分含量从两个不同生长期黄蒿的挥发油中鉴定出 21、23种成分，相同成分8种。关键词：黄蒿；挥发油；GC-MSAnalysis of the Composition of Essential Oil of Artemisia annua（Major in applied chemistry in the College of science of Gansu Agriculture University

3、，Gansu Lanzhou，730070）Abstract： The volatile oil was extracted from Artemisia annua by steam distillation. To analyze chemical constituents of the volatile oil from different growing periods of Artemisia annua,the components of the volatile oil were separated and identified by GC-MS.The relative con

4、tent of each component was determined by area normalization. The results show that the yield and composition of the volatile oil at different growing period are notably varied. There were 8 common components in the identified ones.Key words： Artemisia annua；Essential Oil； GC-MS1前言1.1简介黄蒿(Artemisia a

5、nnua )，又称臭蒿、白沙蒿或青蒿，学名黄花蒿，属菊科( Asteraceae)春黄菊族蒿属(Artemisia )，为一年或两年生草本短袖根植物，有较强的气味。通常在4月开始生长，8月开花，8月末至9月初结实，9月中旬成熟。根系不甚发达，在沙地上主根有时深入40厘米以下的土层中，侧根较发达。黄蒿属于温带旱生或中旱生草本，性耐干旱和寒冷，在轻度盐渍化的土壤上生长尚好。主要生长于山坡、荒地、路旁、河岸等处，适应性强、分布广泛。在与其他植物共生的群落中是优势种。黄蒿可以用做熏烤烟草，提高烟草的质量。黄蒿还具有防风固沙、保持水土、改善生态环境等作用。黄蒿适应性强，生态幅度广，在植被恢复演替过程中起

6、着重要作用。原产于中国，现澳大利亚、阿根廷、保加利亚、法国、美国等许多国家均有栽培。临床上常以全草入药，具有清热凉血、退虚热、解暑、截疟作用，主要用于治疗暑热外感、阴虚发热、疟疾、结核潮热、伤暑、低热无汗、黄疸型肝炎、胆囊炎及湿温初起， 尿少、色黄等症等。黄蒿为中等饲用植物，含有丰富的营养物质，适口性好，马、牛、羊喜食；黄蒿冬储，马、牛、羊更为喜食。1.2研究现状目前，国内学者对黄蒿的研究已经非常广泛，黄花蒿的化学成分可分为挥发性和非挥发性两类。非挥发性成分的代表是青蒿素，该成分已引起高度关注，并得到了较为广泛的利用。挥发油包含脂肪族化合物，芳香族、萜类化合物中的单萜、倍半萜及其含氧衍生物。已

7、有学者对于不同产地的黄花蒿的挥发性成分进行报道，结果表明不同地区的黄花蒿挥发油的化学成分有较大差异，这可能是因为各地的气候条件、土壤环境不同的缘故。黄蒿的青贮特性研究（刘瑞香 孙启忠 包娜）：以黄蒿（Artemisia scoparia）为原料，比较加入添加剂采禾青贮和直接青贮，探讨黄蒿的青贮性。试验结果表明：黄蒿可以采用青贮方式进行保存，对黄蒿青贮时采用直接青贮的方法更好。 松嫩草地黄蒿种群热值和能量季节动态研究（孙吉利）：相关分析表明：单生和混生黄蒿不同时期热值和能量的变化与含C量呈显著相关，与含N量相关不显著，表明在不同生境条件下，含C量做为热值和能量的影响因子起主要作用，不同的是黄蒿单

8、生种群大于混生种群的含C量；不同生境黄蒿热值的垂直分配与含C量和含N量均呈显著相关，而能量垂直分配与含C量和含N量相关不显著。 黄蒿籽粉对不同面粉加工性能的影响（梁琪 吴建平 杜晓蓉）：黄蒿分布广泛，资源非常丰富，植株产籽量大，种子千粒重0.688g，含丰富的营养物质以及大量胶质成分，多为D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖、L-阿拉伯糖及木糖组成的多糖物质。长期以来，由于小麦粉、玉米粉、荞麦粉受自身品质、地域环境、研磨加工、储藏运输诸多因素影响，加工性能差异较大，为了满足对面粉的品质和产品结构的更高要求，人们在主食面粉及混合黄蒿籽粉。甘肃、宁夏、新疆产地居民利用其胶黏性(FOOD SCIENC

9、E AND TECHNOLOGY食品科技2011年第36卷第4期)，将黄蒿籽磨成粉在制作面食，尤其粗粮面条时放入少许以提高面筋筋力及口感实验表明黄蒿籽胶凝体具有不溶于稀酸、稀碱，受热不易溶解，理化性质稳定的特点；高博等(2006年)测定其胶体在冷冻面团中的特性。 黄蒿水溶物对几种植物化感作用的研究（柳碧晗）：通过测定黄蒿(Artemisia scoparia)水溶物(整株)对不同受体植物种子萌发及幼苗生长的影响，对黄蒿水溶物的化感作用进行了生物活性测定；通过测定黄蒿不同生长期不同器官水溶物对受体植物种子萌发和幼苗生长的影响，探讨了黄蒿水溶物中的化感物质对受体植物作用的季节动态；通过测定黄蒿水溶

10、物(整株)对受体植物生长的株高动态、单株鲜重和抗氧化酶类的影响，初步研究了黄蒿水溶物对受体植物化感作用的机理。 白沙蒿化学成分研究（张杰 李林玺 刘秀华 王勇 赵东保）：对2000年以来菊科蒿属中有关萜类和酚类的化学成分进行了简要综述。在此基础上，选择白沙蒿(Artemisia sphaerocephala Kraschen)为对象，对其化学成分进行系统的分离、结构鉴定和抗自由基活性研究。从乙醇提取物中分离了28个化合物，利用现代波谱技术紫外(UV)、红外(IR)、质谱(MS)和核磁共振(NMR)对化合物结构进行解析，发现其中5个是新化合物，23个是已知化合物，所有化合物均为首次从该植物中分离

11、鉴定。利用2，2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH)测试了分离得到的部分黄酮类化合物的抗自由基活性，并对测试方法进行了改进。 白沙蒿耐盐性研究（喻文虎）：通过田间试验表明：在硫酸盐渍化土壤上，土壤含盐量影响着白沙蒿（Artemisia sphaerocephala）的生长发育，土壤含盐量在0688以下，生长发育正常；含盐量在0859时，生长发育受到抑制；含盐量在1019以上时，不能存活。随着土壤含盐量的增加，场圃出苗率、存活率、地上生物量和产种量逐步降低，冠幅变小，展叶期、落叶期、果实成熟始期推迟，而对花期、果实成熟盛期、植株高度几乎没有影响。 黄花蒿中提取与纯化

12、青蒿素的研究（钱国平）：青蒿素（Artemisinin）是我国自主开发的、国际公认的抗疟疾的特效药，市场需求量大。青蒿素从植物黄花蒿中提取。近年来新兴的超临界CO2萃取技术被认为是提取高附加值的天然产物的高效洁净工艺。测定了青蒿素在超临界CO2中的溶解度。建立了一套流动法测定固体溶质在超临界CO2中溶解度的实验装置。根据小试结果，初步设计了超临界CO2萃取青蒿素的生产工艺流程。 黄花蒿中青蒿素抗癌作用研究进展（孙志明）：从黄花蒿提取出的青蒿素抗癌活性的作用机制，发现它的分子能诱导癌细胞内的“死亡信号”，引发细胞凋亡。山林荒野间的菊科植物黄花蒿，曾被我国科学家提取出青蒿素，并自主开发为世界公认的

13、抗疟疾良药。时隔30年，我国科研人员又在青蒿素类化合物的抗癌研究中取得新进展，相关成果日前发表于国际学术期刊细胞与分子医学（JCMM）。 近年来，青蒿素及其衍生物的抗癌作用开始受到广泛关注，美国国家癌症研究所(NCI)已将其纳入抗癌药物筛选与抗癌活性研究计划。为了在中药现代化中争取自主知识产权，中国科学院上海生命科学研究院营养科学研究所也积极加入此项研究。研究人员在细胞与分子层面上，对青蒿素及其主要衍生物双氢青蒿素、蒿甲醚和青蒿琥酯进行了深入研究，发现其中双氢青蒿素（DHA）活性较强，能有效抑制卵巢癌细胞的生长。但这类药物的毒性和耐药性仍是临床面临的两大难题。有趣的是，科学家在该项实验中发现，

14、双氢青蒿素作为源自草本的天然产物，不仅自身无明显毒性，还能成为化疗药物“增敏剂”，有助于提高卡铂的疗效。这项研究为青蒿素类化合物进一步发展成为新型抗癌药物或辅助药物并最终应用于临床，提供了重要的依据。目前，这类成分用于其他癌症的研究也在进行中。目前，关于黄蒿挥发油成分的研究报道多在医药等方面，而且由于产地的不同成分差别较大。郑泽坤公开了一种菊科植物挥发油作为杀蚊虫剂的应用并申请了专利。试验结果表明，挥发油具有十分优良的毒杀蚊虫的效果，可以用作毒杀蚊虫剂。此发明发掘了其一个新的应用领域，预示着很好的应用前景，菊科挥发油的毒性较小，对人体无害，原材料来源方便，制备容易，便于推广使用。挥发油作为杀蚊

15、虫剂，开拓了菊科植物挥发油的用途。 图1 甘肃农业大学校园内野生黄蒿 1.3实验目的本试验拟对甘肃农业大学校园内野生黄蒿不同生长期的挥发油成分进行分析研究，利用水蒸汽蒸馏法得其挥发油。采用GC-MS联用技术，对黄蒿中的挥发油进行测定分析。2 材料与方法 2.1 试验材料与仪器2.1.1 黄蒿样品 黄蒿新鲜茎叶与2012年4月末和5月中旬采自甘肃农业大学校园内。所得黄蒿去除根、茎。将叶洗净，阴干，备用。2.1.2 仪器药品 水蒸气蒸馏装置、分液漏斗（250mL）、恒温水浴锅、定性滤纸、无水硫酸钠（分析纯）、无水乙醚（分析纯）、美国惠普公司生产的GC/ MS-QP5050A型GC-MS仪2.2 研

16、究方法2.2.1挥发油的提取 新鲜的黄蒿样品自然阴干后， 将幼茎与叶片剪成0.5cm 1cm小段。将剪碎的黄蒿样品100g 经挥发油提取器水蒸气蒸馏3h，用10mL乙醚萃取，用无水硫酸钠除去水分，过滤后在温度为36.5恒温水浴锅内挥去乙醚得淡黄色油状液体。2.2.2气相色谱条件 HP一5毛细管柱，L25m0.2mm0.33m， 进样口温度为260，柱温采取程序升温方式50 (恒温3min ) 4/min 80 (恒温5min) 4/min 150(恒温5min ) 8/min 260。进样量为0.2L。载气为氦气。2.2.3质谱条件 载气为高纯氦气，流速为80mL/min，分流比为40：1，进

17、样温度为色谱温度，接口温度为260，离子源为EI源，源温为200，电子能量为70eV，倍增器电压为2400eV，扫描质量范围(m/z)为50-280amu，检测器温度为100。3 结果与分析 3.1 样品制备检测将剪碎的黄蒿样品100g 经挥发油提取器水蒸气蒸馏3h，用10mL乙醚萃取，用无水硫酸钠除去水分，过滤后在温度为36.5恒温水浴锅内挥去乙醚得淡黄色油状液体。本实验总共平行5组，得其平均得率为0.44%。表1 水蒸气蒸馏法提取黄蒿挥发油平行实验序号采样时间样品质量/g挥发油质量/g得率/%平均得率/%123452012.4.281000.410.460.400.450.470.410.

18、460.400.450.47 0.438 1-4号样品是同一天采集，故合并为样品A，5号与1-4号样品采集时间相差20天，设为样品B，将提取的黄色液体挥发油A、B分别进行GC-MS测试，其结果如图2、图3 图2 黄蒿挥发油A的总离子流图图3 黄蒿挥发油B的总离子流图 3.2 定性定量分析黄蒿中挥发油的成分比较复杂，由黄蒿挥发油A总离子流图中能看到109个峰。通过MS得到各组分的质谱图，经过数据库检索确定出可能的结构，初步鉴定出21个化合物；由黄蒿挥发油B总离子流图中能看到168个峰。通过MS得到各组分的质谱图，经过数据库检索确定出可能的结构，初步鉴定出23个化合物，定量采用面积归一化法，定性和

19、定量结果见表2、表3表2 黄蒿挥发油A化学成分序号保留时间名 称分子式匹配度分子量%比总数16.2301S-蒎烯C10H1697136.131.461%26.464莰烯C10H1697136.13 0.171%36.7124-亚甲基-1-(1-甲基乙基)-双环3.1.0己烷C10H1694136.130.181%46.816 (1S)-双环3.1.1庚烷， 6，6-乙烷-2-亚甲基C10H1696136.130.568%57.807桉油精C10H18O99154.147.349%68.3803，3，6-三甲基-1，5-heptadien-4-醇C10H18O78152.141.505%79.0

20、83 (1R)-双环2.2.1heptan-2-酮， 1，7，7-三甲基C10H16O98154.12 3.757%89.279(.+/-.)-2(10)-Pinen-3-酮 C10H14O93 150.100.931%911.728丙酸， 2，2-乙烷-， 戊酯 C12H16O276192.120.605%1011.8331S-(1.alpha.，2.beta.，4.beta.)-环己烷，1-乙烯基-1-甲基-2，4-bis(1-甲基乙烯基)C15H2499204.19 3.557%1112.276石竹烯C15H2499204.190.525% 1212.614cis-.alpha.-红没药

21、醇C15H2483204.191.983%1312.7841aR-(1a.alpha.，4.alpha.，4a.beta.，7b.alpha.)-1H-Cycloprope薁，1a，2，3，4，4a，5，6，7b-octahydro-1，1，4，7-四甲C15H2498204.1911.502%1413.0314aR-(4a.alpha.，7.alpha.，8a.beta.)-萘，decahydro-4a-甲基-1-亚甲基-7-(1-甲基乙烯基)C15H2499204.190.389%1513.409(1.alpha.，4a.alpha.，8a.alpha.)-萘，1，2，3，4，4a，5，6

22、，8a-octahydro-7-甲基-4-亚甲基-1-(1-甲基乙基)C15H24O96220.180.778%1613.6838，8-乙烷-9-亚甲基-1，5-Cycloundecadiene C14H2253 190.170.928%1714.347可巴烯C15H2490204.192.566%1814.6601aR-(1a.alpha.，4a.beta.，7.alpha.，7a.beta.，7b.alpha.)-1H-Cycloprope薁，decahydro-1，1，7-三甲基-4-亚甲基C15H2491204.19 1.301%1916.315Arteannuic 酸C15H22O2

23、90 234.161.317%2016.876Germacra-1(10)，4，11(13)-三亚乙基四胺-12-甲酸，.-内酯，(E，E)-6.alpha.-OH.C15H20O255232.151.058%2117.266IsoledeneC15H2446204.192.132%以上数据中，匹配度达到80%的化合物有16种；含量在1%以上的化合物有12种；含量在2%以上的有6种；其中，分子式为（C15H24）的1aR-(1a.alpha.，4.alpha.，4a.beta.，7b.alpha.)-1H-Cycloprope薁，1a，2，3，4，4a，5，6，7b-octahydro-1，1

24、，4，7-四甲基的匹配度达到98，含量达到11.502%；为含量最高的单一成分；桉油精（C10H18O）的匹配度达到99%，含量达到7.349%；化学式为C10H16的同分异构体共有4种，占总数的2.381%；化学式为C15H24的同分异构体共有8种，占总数的23.955%。 表3 黄蒿挥发油B化学成分序号保留时间名 称分子式匹配度分子量%比总数13.6731左旋-蒎烯C10H1696136.130.546%24.4943，3，6-三甲基-1，4-heptadien-6-醇C10H18O68154.141.123%35.054桉油精C10H18O96154.147.913%45.8731-咪唑

25、-1-yl-3-methylbut-2-en-1酮C8H10N2O64150.083.889%55.8753，3，6-三甲基-1，5-heptadien-4醇C10H18O72154.140.353%66.918(1R)-二环 2.2.1庚醛-2酮1，7，7-三甲基 C10H16O98152.123.610%77.348右旋-3-环己烯-1醇， 4-甲基-1-(1-甲基乙基) C10H18O94154.14 0.663%88.9371-十三烯C13H2698182.200.194%910.357可巴烯C15H2499204.19 0.043%1010.449丙酸， 2，2-乙烷-， 戊酯C12

26、H16O276192.12 0.894%1111.048石竹烯C15H2499204.190.042% 1211.8041aR-(1a.，3a.，7b.)-1H-Cyclopropaa萘，1a，2，3，3a，4，5，6，7b-octahydro-1，1，3a，7-四甲C15H2496204.191.424%1311.973 4aR-(4a.，7.，8a.beta.)-萘，decahydro-4a-甲基-1-亚甲基-7-(1-甲基乙烯基)C15H2499204.195.397%1412.5861S-(1.，3a.beta.，4.，8a.beta.)-1，4-Methanoazulene，deca

27、hydro-4，8，8-三甲基-9-亚甲基C15H2491204.190.584%1513.263石竹烯氧化物C15H24O94220.182.197%1613.745 左旋-环己烯，6-乙烯基-6-甲基-1-(1-甲基乙基)-3-(1-methylethylidene)C15H2487204.192.316%1713.875可巴烯C15H2490204.191.121%1814.423-红没药醇C15H26O92222.201.450%1915.817十八烷C18H3897254.301.734%2017.602十八烷C18H3895254.30 0.885%2117.8895-乙烷-联苯，

28、1，2，3，6，7，8，8a，8b-octahydro-4C14H2070188.16 0.723%2218.6964，5，6，7-TetramethylphthalideC12H14O264190.101.470%2319.048(E)-3-氯-2-甲基-2-苯基戊烯醇C6H9ClO35132.030.608%以上数据中，匹配度达到80%的化合物有16种；含量在1%以上的化合物有12种；含量在2%以上的有6种；其中，桉油精（C10H18O）的匹配度达到96，含量达到7.913%，为其中含量最高的单一成分；分子式为（C15H24）4aR-(4a.，7.，8a.beta.)-萘，decahydr

29、o-4a-甲基-1-亚甲基-7-(1-甲基乙烯基)的匹配度达到99，含量达到5.397%；化学式为C10H18O的同分异构体共有4种，占总数的10.52%；化学式为C15H24的同分异构体共有7种，占总数的10.927%。4 讨论 4.1 周天等报道了吉林西部黄蒿挥发油成分38种，其中与本试验相同的有：石竹烯、石竹烯氧化物；吴信子等报道了吉林省东部延边地区黄蒿挥发油成分41种，其中与本试验相同的有：-红没药醇。除此之外，其余各成分均为首次检测到。说明因产地不同，挥发油成分差别较大，而且产地距离越远差别越大。在同一种植物中，因生长地区与环境的不同，所含挥发油的成分和含量有显著差别。我们初步认为这

30、可能与不同地区的生态因子对黄蒿生长影响不同有关，尚需做进一步的研究。4.2 两个生长阶段的黄蒿虽然其挥发油主要组成部分的种类及含量很相近，但不同生长期之间仍然存在一定差异，各自的化学成分种类及数量有所不同，各自均含有其独特的化学成分。如化学式为C15H24的同分异构体，在样品A中有8种，含量占总数的23.955%；在B组分中有7种，含量占总数的10.927%，有明显的下降趋势。A样品中含量最高的单一成分为分子式为（C15H24）的1aR-(1a.alpha.，4.alpha.，4a.beta.，7b.alpha.)-1H-Cycloprope薁，1a，2，3，4，4a，5，6，7b-octah

31、ydro-1，1，4，7-四甲基，匹配度达到98，含量达到11.502%；B样品中含量最高的单一成分为桉油精（C10H18O），匹配度达到96，含量达到7.913%。在A、B两组样品中分别鉴定出21、23种化合物，其中相同成分只有8种。研究结果说明，不同生长阶段的黄蒿在其挥发油组成成分上存在一定的差异4.3利用色谱一质谱联用技术分离；鉴定和确定黄蒿中挥发油的化学成分及其相对含量是可行的，而且方便、快速、准确。化学成分的确定，会对黄蒿的进一步开发和合理地利用提供科学的依据。参考文献1 徐新建，宋海，安红钢等.不同生长期黄蒿挥发油化学成分分析J. 河西学院学报，2009，第25卷第5期：45-47

32、.2 吴信子，王思宏，方英玉等. 黄蒿中挥发油成分的分析J.延边大学学报（自然科学版），1997，第23卷第2期：35-38.3 周天，郭继勋，胡勇军等.吉林西部黄蒿挥发油成分分析J.吉林农业大学学报，2006，第28卷第1期：54-564 张凤杰，陈功锡，刘祝祥.湘西产黄花蒿挥发性成分分析J.中药材Journal of Chinese Medicinal Materials，2010，第33卷第11期：1743-17485 周 天，郭继勋，韩德复等.黄蒿挥发油对蚊虫的毒杀活性及其化学成分J.应用生态学报，2006，第17卷第5期：907-9106 唐其，盛孝邦.作物研究J.2006，第5期，

33、535-5407 杨书斌，关家锐.茵陈蒿挥发油成分研究J.中草药，1996，第27 卷第5期，269-2708 陈驰，茵陈蒿和白莲蒿挥发油成分比较研究J，药理药化，2000（1）9 张秀玲，山东产中药黄花蒿挥发油成分研究J，黄冈师范学院学报，2005，第25卷第3期，44-4610 何雪青，徐光青，于 非等，质谱学报J，2009，第30卷第5期，314-32011 张 燕，张 继，姚 健等.龙蒿挥发油成分研究J，中国中药杂志，2005，第30卷第8期，594-596致 谢本次毕业论文是在肖雯老师的精心指导下设计并完成的。从论文的选题、实验到论文批改的整个过称都倾注了肖老师的大量心血，肖老师的施教方法、为师风范以及严谨的治学精神，精益求精的工作作风指导和帮助着我，为我指点迷津，帮助我开拓思路，精心点拨。在此，谨向肖雯老师表示由衷的感谢和敬意。 同时感谢张浩波老师对我实验的帮助，也感谢理学院所有老师四年来对我的教育和培养，衷心地祝愿母校和理学院事业蒸蒸日上！附表1：黄蒿挥发油A的总离子流图 附表2：黄蒿挥发油B的总离子流图