小蓬草精油的提取及 GC-MS分析

劉志明,王海英,劉姍姍,王洪峰

(1.東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱 150040;2.東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150040)

植物精油常用作食品賦香和香水等化妝品調(diào)香的原料,隨著人們生活水平的提高,人們更傾向于選擇天然、環(huán)境友好型的植物精油加香生活用品[1]。芳香植物小蓬草 [ConyzAcanadensis(L.)Cronq.](syn.Erigeron canadensis L.),菊科 (Compositae)白酒草屬一年生草本,全草含精油[2-4]。植物精油中不同香氣特征的揮發(fā)性化合物組成比例不同,精油香氣會(huì)有差別。植物精油的揮發(fā)性組分主要受產(chǎn)地、精油提取方式等影響,是植物精油產(chǎn)品質(zhì)量控制中的一項(xiàng)重要指標(biāo)。水蒸餾 (hydrodistillation)和水蒸氣蒸餾 (steam distillation)是比較常用的植物精油傳統(tǒng)提取方法,水蒸餾是藥典中常用的植物精油提取方法之一,水蒸氣蒸餾是香水制造業(yè)中常用的植物精油提取方法之一。波蘭鮮或干小蓬草個(gè)體發(fā)育不同階段的水蒸餾 5 h全草精油 (herb oil)、葉精油(leaf oil)、花精油 (flower oil),法國小蓬草精油,美國、法國 (Alps)、意大利 (Rome)、西班牙 (Seville)、比利時(shí)、保加利亞 (Plovdiv)、立陶宛 (Vilnius)和以色列開花期 (flowering stage)的干小蓬草全草精油以及日本開花期的小蓬草全草精油,希臘鮮小蓬草營養(yǎng),開花和開花結(jié)實(shí)階段 (vegetative,flowering and flowering-fruiting stages)水蒸餾 3 h地上部分精油,韓國干小蓬草水蒸氣蒸餾地上部分精油第一主成分均為檸檬烯 (limonene),印度本土的小蓬草花精油第一主成分是大牻牛兒烯 (germacrene)D[5-12];伊朗野生開花期小蓬草地上部分水蒸餾 3 h精油第一主成分是順式 -β-金合歡烯 [(E)-β-farnesene],第三主成分為檸檬烯[13]。

本項(xiàng)研究通過氣相色譜 -質(zhì)譜 (GC-MS)法對(duì)水蒸餾和水蒸氣蒸餾分別提取的鮮小蓬草精油的揮發(fā)性組分進(jìn)行了比較分析,同時(shí)對(duì)香水制造業(yè)中常用的水蒸氣蒸餾分別提取的鮮和干小蓬草精油的揮發(fā)性組分進(jìn)行了比較分析,探討不同提取方式和樣品處理對(duì)小蓬草精油揮發(fā)性組分的影響,為小蓬草精油的質(zhì)量控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料

野生小蓬草(ConyzAcanadensis)地上部分,2009年 6月下旬采自東北林業(yè)大學(xué)涼水實(shí)驗(yàn)林場,并經(jīng)東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院森林植物資源學(xué)植物標(biāo)本室鑒定。

1.2 方法

1.2.1 小蓬草精油的提取 鮮小蓬草地上部分(剪成 1～2 cm小段)分別水蒸餾和水蒸氣蒸餾提取 3 h,室溫下自然風(fēng)干的干小蓬草地上部分 (剪成1～2 cm小段)水蒸氣蒸餾提取 3 h,提取液分別用乙醚萃取,加入適量無水 Na2SO4干燥 15 m in,過濾后置于 40℃水浴下蒸干乙醚溶劑,得到 3種小蓬草油狀精油。

1.2.2 小蓬草精油的氣相色譜 -質(zhì)譜分析 利用GC-M S 6890N-5973 insert(Agilent,USA)對(duì)小蓬草精油進(jìn)行氣 -質(zhì)聯(lián)用分析,分析條件如下:DB-17M S毛細(xì)管柱,柱長 30 m,內(nèi)徑 0.25 mm,膜厚0.25μm,FID檢測器。水蒸餾和水蒸氣蒸餾分別提取鮮小蓬草精油 0.04 g/mL甲醇溶液的 GC-MS分析條件:初始溫度 40℃,停留 4 m in,升溫速率 5℃/m in,110℃停留 5 m in后,以 5℃/m in的升溫速率升溫到 250℃,保持 5 m in。進(jìn)樣口溫度 260℃,進(jìn)樣量 1.0μL,不分流,氦氣載氣,流速 1 mL/m in;質(zhì)譜連接口溫度:280℃,離子源溫度:230℃,轟擊電壓 70 eV,掃描檢測范圍:15～260 u。水蒸氣蒸餾干小蓬草精油 0.04 g/m L正己烷溶液的 GC-MS分析條件:初始溫度 60℃,停留 4 m in,升溫速率 5℃/m in的升溫速率升溫到 250℃,保持 5 m in。進(jìn)樣口溫度 260℃,進(jìn)樣量 1.0μL,不分流,氦氣載氣,流速 1 mL/m in;質(zhì)譜連接口溫度:280℃,離子源溫度:230℃,轟擊電壓 70 eV,掃描檢測范圍:15～260 u。

2 結(jié)果與討論

小蓬草精油揮發(fā)性組分氣相色譜 -質(zhì)譜的總離子流色譜圖經(jīng)計(jì)算機(jī)質(zhì)譜庫自動(dòng)檢索、解析和部分化合物的人工解析,通過峰面積歸一化法計(jì)算各化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù),水蒸餾和水蒸氣蒸餾分別提取鮮小蓬草精油以及水蒸氣蒸餾分別提取鮮和干小蓬草精油主要揮發(fā)性組分分別列于表1和表2。

從表1中可以看出,水蒸餾提取的鮮小蓬草精油組分 16種化合物被鑒定,且檸檬烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(15.36%),香芹酮 (10.15%)次之。水蒸氣蒸餾鮮小蓬草精油第一主成分和第二主成分的質(zhì)譜相同且機(jī)器自動(dòng)檢索匹配度低,此兩種物質(zhì)可能是同分異構(gòu)體,質(zhì)譜人工解析可知,m/z 15,27,39,51,63,77表明化合物含有苯基,m/z 89表明苯基上有一個(gè)含碳的取代基[14-16]。根據(jù)質(zhì)量差規(guī)律[17]判斷 m/z 174為分子離子峰,相對(duì)分子質(zhì)量 M=174,結(jié)合計(jì)算機(jī)質(zhì)譜庫自動(dòng)檢索,初步判定為 2,4-二氫 -2-甲基 -5-苯基 -3氫 -吡唑 -3-酮和 2,3-二甲基 -4(3H)-喹唑啉酮,但有待于進(jìn)一步分離、提純、鑒定。水蒸氣蒸餾提取的鮮小蓬草精油只有 6種化合物被鑒定。水蒸餾和水蒸氣蒸餾鮮小蓬草精油的共有成分是反式 -α-佛手柑油烯、順式 -β-金合歡烯、α-姜黃烯、順式 -香芹醇、檸檬烯二醇和香芹酮。

表1 水蒸餾和水蒸氣蒸餾分別提取鮮小蓬草精油的主要揮發(fā)性組分

從表2可以看出,水蒸氣蒸餾提取干小蓬草精油揮發(fā)性組分 17種化合物被鑒定且檸檬烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高 (57.68%),反式 -α -佛手柑油烯(9.44%)次之。水蒸氣蒸餾提取的鮮小蓬草精油只有 6種化合物被鑒定。水蒸氣蒸餾分別提取鮮和干小蓬草精油的共有成分是反式 -α-佛手柑油烯、順式 -β-金合歡烯、α-姜黃烯、順式 -香芹醇和香芹酮。

表2 水蒸氣蒸餾分別提取鮮和干小蓬草精油的主要揮發(fā)性組分

水蒸餾鮮小蓬草精油主要揮發(fā)性組分為萜類化合物及其氧化物 (24.36%),醇類化合物(19.06%)和酮類化合物 (10.43%)。水蒸氣蒸餾鮮小蓬草精油主要揮發(fā)性組分為萜類化合物(4.07%),醇類化合物 (6.79%)和酮類化合物(2.37%)。水蒸氣蒸餾干小蓬草精油主要揮發(fā)性組分為萜類化合物及其氧化物 (74.26%),醇類化合物 (1.09%)和酮類化合物 (1.53%)。

水蒸餾鮮小蓬草精油和水蒸氣蒸餾干小蓬草精油的第一主成分都是檸檬烯,這與參考文獻(xiàn)是一致的[5-11]。水蒸氣蒸餾提取室溫下自然風(fēng)干的干小蓬草精油中的香料化合物檸檬烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,檸檬烯有甜、橙、柑橘味,檸檬香味和萜香香韻。香芹酮具有尖刺帶焦苦的草藥香氣且?guī)в行翛龅紫?。香芹醇有清涼的留蘭香、葛縷子的辛香、松林香氣和帶有柑橘味的藥香。金合歡烯有萜香、草香、木香且稍帶有花香的青蔬菜香韻。β-蒎烯具有松節(jié)油、樹脂香氣[18]。水蒸氣蒸餾是香水制造業(yè)常用的傳統(tǒng)提取方法之一,水蒸氣蒸餾分別提取鮮和干小蓬草精油的 GC-M S分析結(jié)果表明干小蓬草精油含有較多的香料化合物組分。在樣品處理上,鮮小蓬草原料可以自然風(fēng)干后水蒸氣蒸餾提取,便于原料貯藏,有利于小蓬草精油產(chǎn)業(yè)化。

3 結(jié) 論

采用水蒸餾和水蒸氣蒸餾兩種方法分別提取了鮮小蓬草的精油,通過氣相色譜 -質(zhì)譜分析表明水蒸餾提取的鮮小蓬草精油揮發(fā)性組分較多,而且檸檬烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高 (15.36%),香芹酮 (10.15%)次之。水蒸氣蒸餾分別提取的鮮和干小蓬草精油的揮發(fā)性組分分析表明:水蒸氣蒸餾提取的干小蓬草精油揮發(fā)性組分較多,其中檸檬烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(57.68%),反式 -α-佛手柑油烯 (9.44%)次之。水蒸氣蒸餾提取干小蓬草的精油主要揮發(fā)性組分為萜類化合物及其氧化物 (74.26%),醇類化合物(1.09%)和酮類化合物 (1.53%)。采用水蒸氣蒸餾提取技術(shù),干小蓬草更有利于提取較多的精油香料成分 (檸檬烯、金合歡烯、香芹酮、香芹醇、β-蒎烯等),樣品處理上可以考慮室溫下自然風(fēng)干,便于貯藏,有利于小蓬草精油產(chǎn)業(yè)化。

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