微波-溶劑法萃取馬鈴薯成熟期莖葉揮發(fā)成分

李 偉，陸占國(guó)，張懷濤

(哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院省高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150076)

馬鈴薯(Solanum tuberosum L.)屬茄科，英文名為Potato.是大眾熟知的一種蔬菜，其根部塊莖營(yíng)養(yǎng)豐富、可以制成各種形式的食品和淀粉產(chǎn)品，得到了充分利用.而地上部的莖葉中因含有毒成分龍葵苷，容易使家畜中毒，不能像其他農(nóng)作物的莖葉作為飼料進(jìn)行利用［1］，收割后普遍堆放在田邊地頭任其腐爛，棄之或付之一炬，浪費(fèi)了農(nóng)業(yè)資源.

另外，馬鈴薯莖葉與其他所有植物同樣，為了生長(zhǎng)和生存，抵抗動(dòng)物、昆蟲(chóng)以及微生物的侵襲，體內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生多樣的化學(xué)成分，不斷地放出由復(fù)雜成分構(gòu)成的氣息，引誘昆蟲(chóng)或者抵御細(xì)菌、外來(lái)動(dòng)植物的侵食，因此，所有的植物都散發(fā)著各種獨(dú)特香氣［2］，馬鈴薯也不例外.

關(guān)于馬鈴薯莖葉成分研究，Toyoda［3］首先分離出來(lái)了合成輔酶Q10的合成原料萜類(lèi)化合物茄尼醇;Szafranek等［4－5］和 Matsuura等［6］分別測(cè)定和分離出來(lái)了馬鈴薯葉的倍半萜成分;Karim等［7］對(duì)不同品種馬鈴薯地上與地下部分中氨基酸等成分進(jìn)行了比較.Lyon等［8］分析了馬鈴薯莖葉提取物中的綠原酸的含量.Lewis等人［9］報(bào)道了馬鈴薯葉和花中的色素，黃酮類(lèi)以及酚酸等物質(zhì)的分析研究.作者采用頂空固相微萃?。?0］和水蒸汽蒸餾－溶劑法［11］萃取分析了成熟前期馬鈴薯莖葉揮發(fā)性成分;對(duì)成熟期馬鈴薯莖葉釋放出的氣息也分別用超聲波輔助-溶劑萃取法［12］，水蒸汽蒸餾-溶劑萃取法［13］提取獲得了精油并解析了其成分;還研究比較了不同萃取方法效果，發(fā)現(xiàn)各種萃取方法得到的精油均具有明顯的生理活性［13－17］.

作為該研究的繼續(xù)，本文則用GC－MS聯(lián)機(jī)對(duì)微波輔助-溶劑萃取法萃取成熟期馬鈴薯莖葉得到的精油進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了微波輔助-溶劑萃取法獲得的成熟期馬鈴薯莖葉精油化學(xué)成分與超聲波輔助-溶劑萃取法、水蒸汽蒸餾-溶劑萃取法獲得的精油有很大的差別，這些研究對(duì)馬鈴薯莖葉再利用的開(kāi)發(fā)研究提供了理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 原料與儀器

馬鈴薯成熟期莖葉采于黑龍江省綏芬河; WHL07－13微波萃取裝置(南京三樂(lè)微波技術(shù)有限公司);GC6890N/MS5973N氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(安捷倫);色譜柱HP－5ms(30 m×0.25 mm× 0.25 μm).

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 微波輔助-正己烷萃取工藝(簡(jiǎn)稱微波法)

稱取粉碎的馬鈴薯莖葉15 g裝入250 mL平底燒瓶，以正已烷為萃取溶劑，分別改變萃取時(shí)間，溫度和物料比進(jìn)行單因素試驗(yàn)，考察各因素對(duì)得油率的影響，各因素均重復(fù)試驗(yàn)3次.萃取后溶液過(guò)濾，濾液用500℃活化4 h的活性炭脫色，再過(guò)濾，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在常壓下蒸餾除正已烷，得精油，計(jì)算得油率.用單因素確定的最佳提取條件進(jìn)行組合試驗(yàn)所得精油進(jìn)行GC－MS分析.

1.2.2 GC－MS分析

GC分析條件:初始溫度60℃，以8℃/min速率升溫至100℃，保持2 min，再以8℃/min速率升溫到250℃.進(jìn)樣口溫度260℃，載氣(氦氣)流量1 mL/min.分流比60∶1(V/V).

MS分析條件:電離方式EI，電子能量70 eV，離子源溫度260℃，掃描質(zhì)量范圍20～600 amu.

成分解析:用NIST98質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)精油成分進(jìn)行對(duì)照，解析.

2 結(jié)果與分析

由微波輔助-溶劑法因素最佳條件提取的馬鈴薯莖葉精油為淺黃色液體，得油率0.528%(m/ m)，具有較強(qiáng)刺激氣味.用GC－MS分析得到全離子流譜圖1，從譜圖中得知共有77個(gè)成分被檢測(cè)出來(lái)，通過(guò)和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)照解析，依據(jù)離子流峰面積歸一化法計(jì)算各組分相對(duì)含量，解析鑒定了占精油相對(duì)百分含量83.936%的41個(gè)成分.其中，酯類(lèi) 44.340%、烷烴類(lèi) 22.380%、醇類(lèi)4.296%、萜類(lèi) 4.188%、醛類(lèi) 3.895%、酮類(lèi)3.664%、其他1.223%，結(jié)果見(jiàn)表1.

圖1 微波法提取馬鈴薯莖葉精油的GC－MS全離子流譜圖

由表1結(jié)果可知，在酯類(lèi)化合物僅有2個(gè)，相對(duì)百分含量最高的為醋酸丙酯(44.051%)，幾乎占相對(duì)百分含量的一半，也就是微波輔助溶劑提取法提取的馬鈴薯莖葉精油的主要成分為醋酸丙酯.烴類(lèi)種類(lèi)最多共有13個(gè)，其中百分含量最高的為四十四烷9.281%，二十七烷次之，其相對(duì)百分含量為8.624%.11個(gè)醇類(lèi)化合物含量在0.1% ～0.8%，2，4－二甲基－2，3－丁二醇的相對(duì)百分含量最高，但是也僅為0.775%.

在精油中沒(méi)有檢測(cè)出在植物揮發(fā)性成分中普遍存在的單萜類(lèi)化合物，而檢測(cè)出了揮發(fā)性較低的倍半萜和雙萜化合物，例如，葉綠醇(1.493%)、角鯊烯(0.922%)、石竹烯(0.456%)、氧化石竹烯(0.427%)、喇叭醇 (0.369%)、β-香檸檬烯(0.257%)、α－波旁烯(0.156%)、順式－α－8－古巴烯醇(0.108%).這些萜類(lèi)化合物與文獻(xiàn)［4－6］報(bào)道的不同，這與萃取方法，產(chǎn)地等的不同有關(guān).本研究也證實(shí)了馬鈴薯莖葉中確實(shí)存在著具有生理活性的萜類(lèi)化合物.

醛類(lèi)化合物只有兩種，7－十六碳烯醛(3.692%)和十四碳醛(0.203%).酮類(lèi)化合物也只有兩種，6，10，14－三甲基 －2－十五烷酮(3.538%)和4－甲基環(huán)十五烷酮(0.126%).

與報(bào)道的超聲波輔助－己烷萃取法［12］和水蒸汽蒸餾－乙醚萃取法［13］比較，精油化學(xué)成分完全不同(超聲波輔助－己烷萃取法獲得的精油成分組成［12］:倍半萜類(lèi)化合物19.629%，羧酸類(lèi)化合物18.625%;飽和烴類(lèi)化合物15.352%，酮類(lèi)化合物6.993%;醇類(lèi) 4.092%;酯類(lèi) 3.679%和醛類(lèi)2.228%;水蒸汽蒸餾-乙醚萃取法［13］獲得的精油組成:其中芳香族化合物 30.099%，倍半萜20.022%，單萜2.525%，羧酸類(lèi)化合物8.476%，醛類(lèi)化合物5.429%，飽和脂肪烴5.338%，酮類(lèi)化合物3.391%，醇類(lèi)化合物2.176%).

表1 馬鈴薯莖葉精油成份分析結(jié)果

續(xù)表1

3 結(jié)語(yǔ)

本文首次用微波輔助－溶劑萃取法萃取的成熟期馬鈴薯莖葉，以0.528%得油率獲得精油，證明了馬鈴薯莖葉與其他植物同樣也可以獲得揮發(fā)油.用GC－MS分析化學(xué)組成的結(jié)果顯示馬鈴薯莖葉精油含有豐富的化學(xué)成分，包括萜，醛，酮，醇，酯類(lèi)等化合物，其中酯類(lèi)(44.340%)、烷烴類(lèi)(22.380%)百分含量較高，二者占總精油60%以上;其次為醇類(lèi)(4.296%)和萜類(lèi)化合物(4.188%).與報(bào)道的采用水蒸汽蒸餾－溶劑萃取法和超聲波輔助－溶劑萃取法獲得的精油組成有很大的差別，所以，萃取方法的不同可以獲得不同組成的精油.這些研究成果都證明了馬鈴薯莖葉中含有豐富多彩的對(duì)人類(lèi)有用物質(zhì)，具有開(kāi)發(fā)研究?jī)r(jià)值.

［1］ 陳 盈.慎喂生豬的八種飼料［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，1991，9:20.

［2］ 陸占國(guó)，徐 涵.人·香氣·環(huán)境［M］.哈爾濱:黑龍江教育出版社，2007.

［3］ TOYODA M，ASIHINA M，F(xiàn)UKAWA H，et al.Isolation of new acyclic C25-isoprenyl alcohol from potato leaves［J］.Tetrahedron Letters，1969，55:4879－4882.

［4］ SZAFRANEK B，MALINSKI E，SZAFRANEK J.The Sesqiterpene composition of leaf cuticular neutral lipids of ten polish varieties of solanum tuberosum［J］.J Sci Food Agric，1998，76: 588－592.

［5］ SZAFRANEK B，CHRAPKOWASKA K，PAWINSKA M，et al.Analysis of leaf surface sesquiterpenes in potato varieties［J］.J Agic Food Chem，2005，53:2817－2822.

［6］ MATSUURA H，YOSHIHARA T，ICHIHARA A.A Novel sesquiterpene，tubernone，from solanum tuberosum L［J］.Biosci Biotech Biochem，1992，56(11):1890－1891.

［7］ KARIM M S，PERCITIVAL G C，DIOXON G R.Comparative composition of aerial and subterranean potato tubers(Solanum tuberosum L)［J］.J Sci Food Agric，1997，75:251－257.

［8］ LYON G D，BARKER H.The measurement of chlorogenic acid in potato leaf extracts by high－pressure liquid chromatography［J］.Potato Research，1984，27:291－295.

［9］ LEWIS C E，WALKER J R L，LANCASTER J E，et al.Determination of anthocyanins，flavonoids and phenolic acid in potatoesⅠ:Coloured cultivars of solanum tuberosum L［J］.J Sci Food Agric，1998，77:45－57.

［10］ 陸占國(guó)，封 丹，李 偉.頂空－固相微萃?。瓪庀嗌V－質(zhì)譜分析馬鈴薯莖葉中揮發(fā)性成分［J］.食品研究與開(kāi)發(fā)，2007，(6):113－115.

［11］ 李 偉，劉 濤，陸占國(guó)，等.成熟前期馬鈴薯莖葉揮發(fā)性成分研究［J］.作物雜志，2009，(6):42－44.

［12］ 李 偉，劉 濤，陸占國(guó).馬鈴薯莖葉精油成分和抗菌性研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37(25):11860－11861，11891.

［13］ 陸占國(guó)，韓玉潔，楊 威，等.成熟期馬鈴薯莖葉揮發(fā)性成分及其清除DPPH自由基能力研究［J］.作物雜志，2010 (4):30－33.

［14］ 李 偉，劉 濤，陸占國(guó).馬鈴薯莖葉再利用研究［J］.作物雜志，2009(3):52－54.

［15］ 陸占國(guó)，李 偉.馬鈴薯莖葉揮發(fā)性成分的兩種提取方法比較［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(11):350－353.

［16］ 陸占國(guó)，李 偉，劉 濤.三種方法提取馬鈴薯莖葉揮發(fā)成分及其清除DPPH自由基能力研究［J］.現(xiàn)代化工，2009，29增刊(2):194－195，197.

［17］ 陸占國(guó).一種馬鈴薯莖葉的再利用方法［P］.中國(guó)專(zhuān)利: CN 101003765，2010－12－15.