同時(shí)蒸餾萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析漢麻葉揮發(fā)性成分

蔣 勇，李靖宇,2，杜軍強(qiáng),,4，何錦風(fēng)，何聰芬，祝 鈞,*

(1.北京工商大學(xué)食品學(xué)院，植物資源研究開發(fā)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048；2.首都師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，北京100048；3.中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所軍用漢麻材料研究中心，北京 100082；

4.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川 雅安 625014)

同時(shí)蒸餾萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析漢麻葉揮發(fā)性成分

蔣 勇1，李靖宇1,2，杜軍強(qiáng)1,3,4，何錦風(fēng)3，何聰芬1，祝 鈞1,*

(1.北京工商大學(xué)食品學(xué)院，植物資源研究開發(fā)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048；2.首都師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，北京100048；3.中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所軍用漢麻材料研究中心，北京 100082；

4.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川 雅安 625014)

采用同時(shí)蒸餾萃取法結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用對漢麻葉的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，考察以二氯甲烷為萃取溶劑，不同萃取時(shí)間對分析結(jié)果的影響。結(jié)果表明：最佳萃取時(shí)間為4h，從漢麻葉中鑒定出44種揮發(fā)性成分，占揮發(fā)油總組分的86.04%，其中酮類7種(4.67%)、酚類2種(6.13%)、醛類4種(3.88%)、醇類8種(15.35%)、烴類13種(29.40%)、雜環(huán)化合物類2種(0.97%)、其他8種(25.64%)。在鑒定出的成分中含量較多的是石竹烯氧化物(14.36%)、石竹烯(8.08%)和α-石竹烯(7.05%)等。

漢麻；同時(shí)蒸餾萃取；氣相色譜-質(zhì)譜；揮發(fā)性成分

漢麻(China-hemp)，為木蘭綱(Magnoliopsida)、蕁麻目(Urticales)、大麻科(Cannabinaceae)、大麻屬(Cannabis)、大麻種(Cannabis sativaL.)，四氫大麻酚(tetrahydrocannabinol，THC)含量低于0.3%的一年生草本植物，通常為雌雄異株，雄株開花不結(jié)籽，俗稱“花麻”；雌株授粉后能結(jié)籽，故俗稱“籽麻”。一般雌株稍多于雄株，經(jīng)過選育也有雌雄同株的[1]。漢麻藥用歷史悠久，麻葉、麻花、麻根可提取藥物，有止血、散淤、解毒、安胎、利尿、鎮(zhèn)靜、麻醉等功效。醫(yī)用漢麻發(fā)展始于約公元前2737年，大大滯后于漢麻作為纖維的歷史[2]。到20世紀(jì)初，漢麻已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，漢麻藥品已被作為止痙攣、鎮(zhèn)靜、止痛、催眠的藥物[3-6]。近年來還發(fā)現(xiàn)大麻具有抗氧化[7]、調(diào)節(jié)肌體免疫力[8]、預(yù)防婦女絕經(jīng)后發(fā)生骨質(zhì)疏松的作用[9]。

目前，國內(nèi)外對大麻類植物作為精神類藥物的研究較多[10-11]，但對漢麻葉揮發(fā)油主要成分的研究尚未見報(bào)道。同時(shí)蒸餾萃取(simultaneous distillation extraction，SDE)技術(shù)于40年前創(chuàng)立，隨后進(jìn)行了相關(guān)修改，現(xiàn)今已經(jīng)是分離食品基質(zhì)或芳香植物中揮發(fā)性成分的常用技術(shù)[12-13]。本實(shí)驗(yàn)采用同時(shí)蒸餾萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)技術(shù)分析漢麻葉的揮發(fā)性成分[14-16]，為進(jìn)一步開發(fā)利用、研究漢麻葉提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

“云南一號”漢麻葉 中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所軍用漢麻材料研究中心。

二氯甲烷、無水硫酸鈉、氯化鈉(均為分析純) 北京化學(xué)試劑公司。

RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；NEvap氮吹儀 上海思伯明儀器設(shè)備有限公司；JA-5300電子分析天平 上海精密科學(xué)儀器公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 河南省予華儀器有限公司；同時(shí)蒸餾萃取裝置 北京肯堡博美實(shí)驗(yàn)器皿有限公司；6890N-5973i氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Agilent公司。

1.2 方法

1.2.1 同時(shí)蒸餾萃取樣品制備

將漢麻葉粉碎，稱取50g，放入500mL圓底燒瓶中，加入250g去離子水和5g氯化鈉，置于同時(shí)蒸餾裝置的輕相一端，油浴加熱，溫度控制在120℃。同時(shí)蒸餾裝置的另一端為盛有50mL重蒸二氯甲烷的100mL圓底燒瓶，恒溫水浴加熱，溫度控制在45℃。萃取4次，萃取時(shí)間分別為2、3、4、5h，將萃取液分別用無水硫酸鈉干燥至無水狀態(tài)，過濾后將濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器空轉(zhuǎn)濃縮至0.5mL，然后使用氮?dú)獯祾邼饪s至0.2mL，裝入小瓶密封冷藏，待分析。

1.2.2 氣相色譜、質(zhì)譜分析條件

氣相色譜條件：色譜柱為DB-WAX(30.0m×250μm，0.25μm)；載氣He(99.995%)；恒流，柱流速1.0mL/min；分流比80:1，進(jìn)樣量1.4μL，進(jìn)樣口溫度為250℃；起始溫度35℃(保持3min)，以5℃/min的速度升至230℃(保持10min)。

質(zhì)譜條件：EI源，電子能量70eV，離子源230℃，四極桿150℃，溶劑延遲為5min，掃描模式Scan，掃描質(zhì)量范圍33～300u，電子倍增管電壓1.4kV。

1.2.3 定性定量分析

定性分析：對檢測結(jié)果的分析以計(jì)算機(jī)Nist 08譜庫檢索為主，結(jié)合保留指數(shù)進(jìn)行人工譜圖解析，確定漢麻葉的揮發(fā)性成分。

恒溫保留指數(shù)的計(jì)算公式為：

式中：t′(i)為待測組分的調(diào)整保留時(shí)間；t′(n)為具有n個(gè)碳原子的正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留時(shí)間；t′(n＋1)為具有(n＋1)個(gè)碳原子的正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間。

當(dāng)為線性程序升溫時(shí)，可直接用保留時(shí)間計(jì)算保留指數(shù)，計(jì)算公式為：

定量分析：采用面積歸一化法進(jìn)行定量分析，求得漢麻葉各揮發(fā)性成分的相對含量。

2 結(jié)果與分析

采用同時(shí)蒸餾法，用二氯甲烷作為溶劑對漢麻葉粉末萃取4次，萃取時(shí)間分別用2、3、4、5 h，所得萃取液經(jīng)去水和濃縮后，分別取1.4μL進(jìn)行GC-MS實(shí)驗(yàn)，所得結(jié)果如表1所示。

表1 不同萃取時(shí)間所得漢麻葉萃取產(chǎn)物比較Table 1 Comparison of China-Hemp leaf extracts at different extraction time points

從表1可知，不同萃取時(shí)間所得漢麻葉萃取產(chǎn)物均為淡黃色油狀液體且?guī)в袧庥舻拇瘫俏?，隨萃取時(shí)間的延長，鑒定出的揮發(fā)性成分也隨之增加，萃取時(shí)間為4h時(shí)，可鑒定出44種揮發(fā)性成分，相比其他產(chǎn)物要多，且氣味更濃郁更刺鼻，故4h為最佳萃取時(shí)間。綜合以上結(jié)果考慮，需要對4h萃取產(chǎn)物進(jìn)行更深入的分析。

圖1 漢麻葉同時(shí)蒸餾萃取4h揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of China-Hemp leaf extract derived from 4 h SDE extraction

表2 同時(shí)蒸餾萃取法結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用分析漢麻葉揮發(fā)性成分的結(jié)果Table 2 GC-MS identification of volatile components from China-Hemp leaves

由表2可知，以二氯甲烷作為萃取溶劑，采用同時(shí)蒸餾萃取法萃取4h，從漢麻葉中提取揮發(fā)性成分，經(jīng)GC-MS分析，共鑒定出44種揮發(fā)性成分(相對含量為86.04%)：酮類7種(8.74%)、酚類2種(6.13%)、醛類4種(3.88%)、醇類8種(15.35%)、烴類13種(29.40%)、雜環(huán)化合物類2種(0.97%)、其他化合物8種(25.64%)。其中相對含量較大的組分有石竹烯氧化物(14.36%)、石竹烯(8.08%)、α-石竹烯(7.05%)、葉綠醇(5.25%)、蛇麻烯氧化物Ⅱ(4.99%)、α-沒藥醇(4.94%)、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚(4.11%)等。

從鑒定出成分可以推測，對漢麻葉氣味有貢獻(xiàn)的有酮類[如6,10,14-三甲基-2-十五烷酮、圓柚酮、(E)-6,10-二甲基-5,9-十一雙烯-2-酮等]、酚類(如丁香酚、2-甲氧基-4 -乙烯基苯酚等)、醛類(如2-己烯醛、苯甲醛、3,4-二甲基-3-環(huán)己烯-1-甲醛等)、醇類(如3-己烯醇、苯乙醇、α-沒藥醇等)以及其他一些化合物(如石竹烯氧化物、蛇麻烯氧化物Ⅱ、吲哚等)。

漢麻葉揮發(fā)油中主要成分有石竹烯、α-石竹烯及其石竹烯氧化物，這些物質(zhì)的總相對含量達(dá)到29.49%。石竹烯是一類雙環(huán)倍半萜類化合物，有“α-、β-、γ-”3種異構(gòu)體，它是我國GB 2760—1996《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》批準(zhǔn)允許使用的食品香料，一般用于調(diào)配丁香、胡椒、肉豆蔻、柑橘、藥草等食用香精；也可用于合成其他香料，如用來合成乙酰基石竹烯等更有價(jià)值的香料。除此之外，石竹烯具有一定的平喘作用，對老年慢性支氣管炎有顯著療效[17]。香料界所說的石竹烯主要是指α-石竹烯，其也可稱為律草烯。通過研究發(fā)現(xiàn)，α-石竹烯對小鼠肝和小腸中解毒酶谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶呈強(qiáng)誘導(dǎo)活性，而此酶能使致癌劑失活，因此α-石竹烯具有防癌作用。石竹烯氧化物可治療皮膚霉菌病，尤其適用于短期治療甲霉菌病: 同時(shí)還具有鎮(zhèn)痛、清熱解毒、利尿消腫的功效[18]。Lim等[19]在研究致命細(xì)菌誘導(dǎo)小鼠的保護(hù)性免疫反應(yīng)的療效評估中發(fā)現(xiàn)，葉綠醇(phytol)做為佐劑添加到疫苗配方中，能有效率喚起相應(yīng)的抗體反應(yīng)。反式和順式?jīng)]藥烯(bisabolene)是斯洛文尼亞稻綠蝽(Nezara viridula)的雄性性信息素的主要成分[20]。1-辛烯-3-醇可應(yīng)用于調(diào)配蘑菇等草類調(diào)味香精、精油或重組精油，是GB 2760—1996《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》批準(zhǔn)允許使用的食用香料；也作為化學(xué)合成原料，可應(yīng)用于制藥領(lǐng)域；還作為蚊蟲引誘劑，可應(yīng)用于殺蚊制品[18]。

3 結(jié) 論

采用GC-MS對SDE方法提取到的漢麻葉揮發(fā)油進(jìn)行定性定量分析，結(jié)果共鑒定出44種揮發(fā)性成分，占揮發(fā)油總組分的86.04%。其中含量較大的有石竹烯氧化物、石竹烯、α-石竹烯等。

通過對漢麻葉揮發(fā)油成分的初步分析，結(jié)果表明，漢麻葉中含有多種具有食用或藥用價(jià)值的活性成分，為漢麻開發(fā)成為具有醫(yī)藥、保健功能的化妝品、藥品或營養(yǎng)食品提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

同時(shí)蒸餾萃取操作簡單，且得到的揮發(fā)油不需要進(jìn)行復(fù)雜預(yù)處理就能直接進(jìn)行相關(guān)分析，除此之外，所得到的提取物氣味濃郁、微量成分得率較高、生產(chǎn)成本較低。但由于經(jīng)長時(shí)間高溫蒸煮，沸點(diǎn)低的化合物檢出較少[21]，且植物中一些的活性成分可能發(fā)生變化，因此，還需與其他方法(如超臨界CO2萃取)結(jié)合分析漢麻葉中的揮發(fā)性成分。

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Simultaneous Distillation Extraction and GC-MS Analysis of Volatile Components from China-Hemp Leaves

JIANG Yong1，LI Jing-yu1,2，DU Jun-qiang1,3,4，HE Jin-feng3，HE Cong-fen1，ZHU Jun1,*
(1. Beijing Key Laboratory of Plant Resources and Development, School of Food and Chemical Engineering, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China；2. College of Life Sciences, Capital Normal University, Beijing 00048, China；3. Research Center of China-Hemp Materials, Quartermaster Research Institute, General Logistic Department of Chinese People,s Liberation Army, Beijing 100082, China；4. College of Food Science and Technology, Sichuan Agricultural University, Ya’an 625014, China)

The volatile components of China-Hemp leaves were analyzed by simultaneous distillation extraction (SDE) coupled to gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The effect of extraction time on extraction efficiency using dichloromethane as the extraction solvent was examined. The results indicated an operating time of 4 h proved optimal for SDE. A total of 44 compounds were identified from China-Hemp leaves, accounting for 86.04%, including 7 ketones (4.67%), 2 hydroxybenzenes (6.13%), 4 aldehydes (3.88%), 8 alcohols (15.35%), 13 hydrocarbons (29.40%) and 8 other compounds (25.64%). The prevailing compounds were caryophyllene oxide (14.36%), caryophyllene (8.08%) andα-caryophyllene(7.05%).

China-hemp；simultaneous distillation and extraction (SDE)；gas chromatography-mass spectrometry (GCMS)；volatile components

TS207.3

A

1002-6630(2011)20-0226-04

2011-06-30

北京市優(yōu)秀人才培養(yǎng)項(xiàng)目(20061B0500300142)；北京工商大學(xué)研究生科研學(xué)術(shù)創(chuàng)新基金項(xiàng)目

蔣勇(1985—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)榛瘖y品植物添加劑。E-mail：jyong410@163.com

*通信作者：祝鈞(1966—)，男，教授，碩士，研究方向?yàn)橛袡C(jī)合成及化妝品生物技術(shù)。E-mail：zhujun@butbu.edu.cn