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挥发油类

来源:www.tcmgap.com 作者:自动采集 2005-4-14
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摘要: 挥发油(volatile oils)又称精油(essential oils),是一类在常温下能挥发的、可随水蒸气蒸馏的、与水不相混的油状液体的总称。大多数挥发油具有芳香气味。挥发油是一类重要的活性成分,临床上除直接应用主要含挥发油的生药外,还可应用从中精制的挥发油,如桉叶油、薄荷油等。挥发油具有发散解表、芳香开窍、理气止痛、祛......


 

  挥发油(volatile oils)又称精油(essential oils),是一类在常温下能挥发的、可随水蒸气蒸馏的、与水不相混的油状液体的总称。大多数挥发油具有芳香气味。
  挥发油是一类重要的活性成分,临床上除直接应用主要含挥发油的生药外,还可应用从中精制的挥发油,如桉叶油、薄荷油等。挥发油具有发散解表、芳香开窍、理气止痛、祛风除湿、活血化瘀、祛寒温里、清热解毒、解暑祛秽、杀虫抗菌等作用。如薄荷油用驱风健胃,当归油镇痛,柴胡油退热,土荆芥油驱肠虫,茵陈蒿油抗霉菌等。近年来还发现某些挥发油具抑制肿瘤作用,如莪术油。此外,挥发油还广泛应用于香料、食品与化妆品等的生产。
  (一)分布与存在
  我国地大物博,资源丰富,主含挥发油的生药很多。我国野生与栽培的芳香植物约有56科、136属300种,其主要分布如下:
  松科:油松、马尾松;
  柏科:侧柏叶;
  木兰科:厚朴、辛夷、五味子、八角茴香;
  樟科:肉桂、樟木、山苍子;
  芸香科:陈皮、橙皮、枳实、花椒、吴茱萸、代代花、香橼;
  桃金娘科:桉叶、丁香;
  伞形科:当归、小茴香、川芎、藁木、蛇床子、阿魏、防风;
  唇形科:薄荷、留兰香、紫苏、广藿香、荆芥、香薷;
  败酱科:甘松、缬草、蜘蛛香;
  菊科:茵陈、白术、苍术、木香;
  姜科:砂仁、豆蔻、草果、莪术、姜、草豆蔻、高良姜、益智。
  此外,在三白草科、毛莨科、蔷薇科、瑞香科、杜鹃花科、木犀科、萝藦科、禾本科、莎草科、天南星科等的某些生药中,也含有较丰富的挥发油成分。
  挥发油常存于表皮的腺毛、油室、油细胞或油管中,大多数成油滴状态存在。有时挥发油与树脂共存于树脂道内(如松茎),少数以甙的形式存在(如冬绿甙、其水解后的产物水杨酸甲酯为冬绿油的主成分)。
  挥发油在植物体内的分布有多种多样。有的全株植物都含有(荆芥、紫苏);有的则在根(当归)、根茎(姜)、花(丁香)、果(柑橘)、种子(豆蔻)等部分器官中含量较多;在有的植物的不同药用部位,所含挥发油的成分有差异,如樟科樟属植物的树皮挥发油多含桂皮醛,叶中多含丁香酚,根与木部主含樟脑;有的植物在同一药用部位因采集时间不同,所含挥发油也有差异,如胡荽子在果实未成熟时,其挥发油主含桂醛和异桂醛,而在成熟时,主含芳樟醇和杨梅叶烯;欧薄荷(Mentha piperia L.)挥发油中的l-薄荷醇(l-menthol)随植物生长而增加,而l-薄荷酮(l-menthone)相对减少。
  同科不同种的植物常含有不同的挥发油,如桃金娘科的丁香主含丁香酚(eugenol)而桉叶主含桉油精(cineole)。相反,亲缘关系较远的植物有时含相同主成分的挥发油,如木兰科的八角茴香与伞形科的小茴香果实中的挥发油均含茴香醚(anethole)。通常气候温热地区含挥发油植物中油的含量较高。
  《中华人民共和国药典》(1995年版,一部)收载的挥发油有八角茴香油(Oleum Anisi Stellciti)、肉桂油(Oleum Cinnamomi)、桉油(Oleum Eucalypti)、薄荷油(Oleum Menthae)、丁香罗勒油(Oleum Ocimi Gratissimi)、满山红油(Oleum Rhododendri Daurici)、松节油(Oleum Terebinthimae)和牡荆油(Oleum Viticis Negundo)等八种。
  (二)化学组成
  挥发油为多种类型成分的混合物,一种挥发油往往含有几十种到一、二百种成分,其中以某种或数种成分占较大的分量。其基本组成为脂肪族、芳香族和萜类化合物。挥发油中存在的萜类主要是单萜和倍半萜,通常它们含量较高,但无香气,不是挥发油的芳香成分。而某些萜类的含氧衍生及芳香族化合物含量虽少,但它们具有挥发油的特异芳香味和显著的生物活性。
  1. 脂肪族化合物 它们较多存在于植物的果实和水果中,包括烃、醇、醛、酮和酯等,例如鱼腥草中的甲基正壬酮(methyl-nonyl-ketone)、松节油中的正庚烷(n-keptane)、桂花中的正癸烷(dacane)等。
  CH3CO(CH2)8CH3 CH3(CH2)8CH3 CH3(CH2)5CH3
  甲基正壬酮  正癸烷  正庚烷
  有时一些小分子的脂肪族醛、酸、酯也存在于挥发油中,例如薄荷和桉叶挥发油中的异戊醛(isovaleraldehyde)、啤酒花和迷迭香挥发油中的异戊酸(isovaleric acid)、桂花中的乙酸乙酯(ethyl acetate)等。
  2. 芳香族化合物 它们大多为苯的含氧或不含氧的衍生物、例如苏合香油中的苏合香烯(styrene)、丁香油中的丁香酚(eugenol)、八角茴香油中的茴香醚(anethole)及肉桂中的桂皮醛(cinnamic aldehyde)等。
  3.萜类化合物:单萜、倍半萜及它们的含氧衍生物是组成挥发油的主要成分,其中含氧的衍生物大多生物活性较强,并具有芳香气味。
  挥发油的组成除了上述三种物质外,还有一些其它化合物。
  (三)通性
  1. 颜色 大多数挥发油为无色或淡黄色油状透明液体。少数挥发油中含有奥类化合物或溶有色素的具有颜色,如桂皮油呈棕色或黄棕色,麝香油呈红色,洋甘菊油呈蓝色,苦艾油呈蓝绿色,佛手油呈绿色。
  2. 气味 挥发油具特殊的香气或其它气味,多具刺激性的灼热或辛辣味。挥发油的气味是其品质重要标志之一。
  3. 挥发性 挥发油在常温下可挥发,并不留下持久性的油斑,这可与脂肪油相区别。
  4. 比重 大多数挥发油比水轻,仅少数比水重(如丁香油,桂皮油等),比重为0.850~1.070。
  5. 溶解度 挥发油易溶于醚、氯仿、石油醚、二硫化碳和脂肪油等有机溶剂中,能完全溶于无水乙醇,在其他浓度的醇中只能溶解一定的量,当挥发油中掺有脂肪油或萜烯类成分时,在一定浓度乙醇中的溶解度就会减少。因此药典规定了挥发油在醇中的溶解度可以检查挥发油的纯度。
  挥发油在水中的溶解度很小,但能使水具有挥发油的特殊气味和生物活性,因此可用来制造芳香水或注射剂,如薄荷水与柴胡注射液等。
  6. 旋光度 由于大多挥发油分子中含有不对称碳原子,故具有光学活性,挥发油中主成分的含量和旋光度有一定的比例关系。挥发油的比旋光度在+97° ~-117° 之间,如天然薄荷脑的比旋光度为-49° 至-50° ,而合成薄荷脑没有旋光性。有些多来源的挥发油,其组成不完全一样,因而没有一定的比旋度。
  7. 折光率 这是挥发油的品质标志的重要数据。挥发油都具有强的折光性,折光率在1.430~1.610之间。折光率常因贮藏日久或不当而增高。当有杂质时,折光率就会改变。
  8. 沸点 挥发油为混合物,无确定的沸点,不同成分的沸点在70~300℃之间,借此性质可用分馏法来分离挥发油。
  9. 凝固点 挥发油在常温下大多为液体,少数为固体,如八角茴香油。多数挥发油无确定的凝固点。有些挥发油在低温条件下,可析出固体成分,称为“脑”。如薄荷油中的薄荷脑,樟油中的樟脑等。滤去“脑”的油称为“脱脑油”,如薄荷的脱脑油习称“薄荷素油”,其中含50%的薄荷脑。药典规定八角茴香油的凝固点不低于15℃,这是因为挥发油中有效成分的含量常与其凝固点的高低成正比的关系,八角茴香油中茴香醚的含量与凝固点成正比。
  同样薄荷油中薄荷脑的含量与其凝固点也成正比关系。
  10. 氧化聚合 挥发油在空气中久置或光线照射,会逐渐氧化变质,使其比重增加,颜色变深,并失去原有的香气,形成树脂样物质,也不能随水蒸馏了。因此挥发油应装满于棕色瓶中,密塞并低温贮藏。
  1995年版中华人民共和国药典收载的挥发油的物理常数见表1-3-8。
  (四)提取
  利用挥发油的挥发性及能溶于有机溶剂的性质,可用以下方法从生药中提取挥发油。
  1. 蒸馏法 这是最常用的方法,可分为共水蒸馏法与水蒸气蒸馏法。前法详见药典附录XD。
  应注意用蒸馏法所得的挥发油,除原有生药中的成分外,还可能包括某些蒸馏过程中所产生的挥发性分解产物。
  2. 溶剂提取法 利用低沸点的有机溶剂,如石油醚、乙醚等在索氏提取器中加热提取,提取液蒸去溶剂即得挥发油。本法所得挥发油中还可能有树脂、油酯、蜡等成分,必须时进一步精制。此法成本较高,不宜工厂生产,仅在研究工作中采用。
  3. 吸收法 贵重的挥发油,如玫瑰油、茉莉花油可采用无臭味的豚脂3份与牛脂2份的混合物来吸收提取,以此得到“香脂”,可供香料工业用,也可加入无水乙醇共搅,醇溶液减压蒸去乙醇即得净油。
  4. 压榨法 含挥发油较多的生药,如橘皮、柠檬皮、橙皮等,可用机械压榨法把挥发油挤压出来,此法所得挥发油中还包含水分及组织细胞等杂质,须经离心,蒸馏,脱水等精制。
  (五)品质评价
  挥发油通常鉴定颜色与气味,在乙醇(或其它有机溶剂)中的溶解度。测定相对密度、比旋度、折光率以及凝点、沸程、熔点等物理常数;但通常首先测定折光率,如折光率发生变化则其它物理常数测定意义不大。测定酸值、酯值和乙酰化后的酯值可判定挥发油中游离酸、酯类和游离醇的含量。对挥发油中主要成分或特殊成分(如丁香罗勒油中的丁香酚、肉桂油中的皮醛、桉油中的桉油精等)可进行定性鉴别和含量测定。对含挥发油的生药,宜按药典收载的“挥发油测定法”测定挥发油的含量。
  挥发油中含有的不同类别的成分,因所含官能基团不同而表现不同的化学特征,可进行定性分析。(1) 酚类:将挥发油溶于乙醇中,加入三氯化铁的乙醇溶液,如产生蓝色、蓝紫或绿色反应,表明挥发油中有酚类物质存在。(2) 羧基化合物:用硝酸银的氨溶液检查挥发油,如发生银镜反应,表示有醛类等还原性物质存在,如用苯肼及苯肼衍生物、氨基脲、羟胺等试剂与挥发油反应,如产生结晶的衍生物,表示有羰基化合物存在。(3) 不饱和化合物和奥类衍生物:于挥发油的氯仿溶液中滴加溴的氯仿溶液,如红色褪去表示油中含不饱和化合物,继续滴加溴的氯仿溶液,如产生蓝色、紫色或绿色反应,则表明含奥类化合物。(4)内酯类化合物:于挥发油的吡啶溶液中,加入亚硝酰铁氰化钠试剂及氢氧化钠溶液,如出现红色并逐渐消失,表明油中含有内酯类化合物。
  由于中药中所含的挥发油均为混合物,常用十几种乃至上百种化合物组成,在进行定量、定性分析时分离是关键,所以色谱法理所当然成为挥发油分析的主要方法,尤其是气相色谱和薄层色谱,薄层色谱多用于定性分析,而气相色谱则定性、定量均可使用。
  薄层色谱:吸附剂多采用硅胶G或Ⅱ-Ⅲ级中性氧化铝G。常用的展开溶媒有苯、氯仿、石油醚、正乙烷、乙酸乙酯等。如以石油醚(或正乙烷)为展开剂,可使挥发油中不含氧的烃类展开,而含氧化合物仍留在原点;用石油醚-乙酸乙酯(85:15)为展开剂时,可将不含氧的烃类化合物推至前沿;而含氧化合物能较好地展开。如果分别用上述两种展开剂在同一薄层板上进行双向层离,则供试品中的各种化合物均能很好地展开。通常层离萜烃类宜用乙烷、石油醚等为展开剂,含氧萜类则展开剂的极性应适当增大。如果用2.5%AgNO3水溶液代潜水调制成硅胶G薄层板,以二氯甲烷-氯仿-乙酸乙酯-正丙醇(45:45:4.5:4.5)展开,对多种萜醇类化合物的层离效果较好;因为萜类化合物的双键数目和位置来不同,利用其与AgNO3形成π络合物的难易而层离。挥发油薄层色谱常用的显色剂有:①10%硫酸(萜类化合物经脱水等作用而显荧光或呈色);②香草醛-浓硫酸(或盐酸)试剂(可使萜类化合物呈不同颜色);③二甲氨基苯甲醛试剂(可使类化合物呈蓝色)等。
  气相色谱:由于挥发油容易气化,颇适合用气相色谱进行成分分析。尤其气液色谱(GLC)对挥发油中成分的定性、定量分析日益广为应用。在挥发油气相色谱时常用的非极性固定相有饱和烃润滑油(apiezon L)、甲基硅酮(silicone SE-30)、三氟丙基甲基硅酮OV-210及QF-1等。常用的极性固定相有二聚乙二醇、已二酸酯、聚乙二醇-400或600。常用的担体主要是chromosorb W,但担体上不应有酸、碱、铁离子等杂质存在,否则萜类成分易起变化。柱温的选择,单萜烃类可在130℃或低于130℃,倍半萜类宜在170-180℃或更高些的温度能较好地分离。现在多采用程序升温气相色谱(TPGC),能将挥发油中的单萜、倍半萜以及其含氧衍生物一次完全分离。
  挥发油中各化合物可利用相对保留时间(tR值)进行定性。如在挥发油供试品中,定量加入某一已知化合物,则气相色谱图中相应的化合物色谱峰加高,这不仅能更好地对某一化合物进行定性,也便于该化合物的含量测定。
  气-质联用(GC-MS):近年由于色谱、光谱技术和检测仪器的发展,成功的完成了气-质联用、气-红联用(GC-IR)和气-紫联用(GC-UV)等多机组联用,并将这些机组与电子计算机联用,将挥发油经气相色谱分得的各化合物立即通过质谱测出准确的分子量和各个裂解碎片的质量。经红外光谱和紫外光谱测定,就能准确的对挥发油中的化合物进行定性、定量,还能确定未知成分的分子结构。例如将中药辛夷的原植物玉兰(Magnolia denudata Desr.)的小枝、枝皮、叶、花蕾(辛夷)的挥发油,分别通过气相色谱与多机联用,可分离鉴定出50余种化合物,经含量测定,枝油以1,8-桉油精和α-松油醇的含量较高;枝皮油以1,8-桉油精和β-桉醇的含量较高;叶中以反式苦橙油醇(trans-nerolidol)、β-丁香烯(β-carophyllene)和α-蛇麻烯(α-humulene)的含量较高;花蕾油和花生油中以1,8-桉油精的含量最高,占油的36%-49%。
  因多数挥发油的价格较昂贵,有可能用廉价的物质(如松节油、脂肪油和乙醇等)掺假。通常可根据挥发油在乙醇中的溶解度或测定折光率、相对密度等以判定其纯度。但还可用某些方法鉴别掺假品,如:①松节油的主要成分是蒎烯,沸程154-165℃,如样品中掺入较多的松节油,用分馏法分馏时则首先被馏出。②脂肪油不具挥发,样品滴在滤纸上加热后不留油斑。样品加乙醇后则有油滴析出。③乙醇的检出,取适量样品入干燥的试管内,管口松软地塞一块脱脂棉,其上放几粒品红(fuchsin)结晶,然后加热,如样品中掺有乙醇,则其蒸汽能将品红溶解,可将脱脂棉染成红色。
  挥发油中不得混有重金属和氧化后产生的树脂样物。药典对挥发油(如丁香罗勒油、八角茴香油、肉桂油、松节油、桉油等)有检查重金属限量的规定。可通过样品在乙醇中不溶物检查而检出树脂样物。
  (六) 贮藏
  为防止挥发油成分损失,含挥发油的生药应保持完整状态,严密包装后贮存在干燥、低温、避光的场所,不宜长期放置在日光下曝晒或置通风处。尤其含挥发油的花、叶和全草类生药不耐久贮。含挥发油的生药在制剂过程中也不应长时间加热处理。
  挥发油在贮藏过程中易受高温、空气中的氧、水分、光线和金属窗口等影响,使挥发油引坏蛋氧化、聚合、水解等作用导致其变质,而影响挥发油的品质。变质的挥发油外观稠度增加、颜色变深以及气味发生改变等,甚至形成树脂样块状物。因而挥发油宜贮存于干燥的非铁制容器国,装满、密封后放置在阴凉干燥处。取用时,要留意擦净倒出后残留在开口处的挥发油,以免容器内挥发油污染。某些挥发油,如樟油、松节油等容易燃烧,贮存和运输过程中应注意防火。

 


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