白芷精油GC／MS解析及清除亞硝酸鈉作用研究

鄭立輝 王鵬君 李 偉 封 丹 樊祥富

（東北石油大學(xué)秦皇島分校1，秦皇島 066004）

（燕山大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院2，秦皇島 066004）

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院3，哈爾濱 150076）

（廣州焙樂(lè)道食品有限公司4，廣州 511480）

（遼寧現(xiàn)代服務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院5，沈陽(yáng) 110164）

白芷為傘形科當(dāng)歸屬植物，學(xué)名Angelica dahurica（Fisch.ex Hoffm.Benth.et Hook f.Ex Franch.Et Sav.），英文名 Baizhi Angelica［1］，別名興安白芷、祁白芷、杭白芷、川白芷等，藥食兩用［2］，其干燥根部作為調(diào)味料可增香添味，脫臭除異，增進(jìn)食欲［3］。白芷根部含有的揮發(fā)性成分是其調(diào)味和藥理作用的主要物質(zhì)之一［4-5］。

N-亞硝基二甲胺（NDMA：N-Nitroso dimethylamine）是一種高致癌化學(xué)物質(zhì)，它能使人和動(dòng)物的肝臟膀胱等多種器官產(chǎn)生惡性腫瘤。正常情況下，人們直接從食物中攝入的亞硝胺量很少，但是，形成亞硝胺類的前體物質(zhì)亞硝酸鹽與仲胺卻大量存在于食物中及產(chǎn)生于食物在體內(nèi)的代謝過(guò)程中。在人體胃液的條件下，二甲胺和亞硝酸鹽很容易反應(yīng)生成NDMA［6］：

盡管這樣，并沒(méi)有大量的人因此而得癌癥，這是因?yàn)槭澄锢锩婧幸种芅DMA生成的有效成分。新鮮水果蔬菜［7］、姜汁［8］、芫荽［5］、洋蔥［9］、核桃［10］、沙棘葉［11］、茶浸出液［12］等均對(duì)亞硝酸鹽有一定的清除作用。日本學(xué)者澤村［13］曾報(bào)道柑橘類果實(shí)精油具有阻礙二甲基亞硝胺生成作用。章斌等［14］等也研究了用超聲波法提取的佛手精油的亞硝酸鈉清除作用，其清除率最高可達(dá)74.3%。關(guān)于白芷精油的清除亞硝酸鈉作用鮮見(jiàn)報(bào)道。

本試驗(yàn)用水蒸氣蒸餾法提取白芷精油，用GCMS分析了精油成分，研究了白芷精油對(duì)NDMA的生成起到關(guān)鍵作用的亞硝酸鈉清除作用，為有效利用白芷資源，提高白芷附加價(jià)值和開(kāi)發(fā)健康保健食品提供了參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白芷：市售；DPPH：日本和光株式會(huì)社。

1.2 儀器與設(shè)備

721 分光光度計(jì)：上海第三分析儀器廠；DC-2006型低溫恒溫槽：寧波天恒儀器廠；GC6890NMS5973N型氣相色譜／質(zhì)譜分析儀：Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 白芷精油的提取

稱取300 g白芷，粉碎，以帶有水蒸氣發(fā)生器的水蒸氣蒸餾裝置連續(xù)蒸餾4 h；以少量重蒸乙醚分3次萃取水蒸氣餾出物，并以無(wú)水硫酸鈉為干燥劑除去萃取物中殘余水分；過(guò)濾除去干燥劑，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮即得精油。

1.3.2 白芷精油GC-MS測(cè)定條件和成分解析

氣相色譜條件：色譜柱HP-5 ms（30 m×0.25 mm×0.25μm），初始溫度80℃，保留1 min后，以6℃／min速率升溫至180℃。再以10℃／min速率升溫到220℃，保留8 min。進(jìn)樣口溫度250℃，進(jìn)樣量 0.5μL，分流比 60∶1。載氣（氦氣）流速1 mL／min。

質(zhì)譜分析條件：電離方式EI，電離電壓70 eV，離子源溫度260℃，掃描質(zhì)量范圍30～600 amu。

成分解析：NIST98質(zhì)譜數(shù)據(jù)檢索標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)解析成份，以相似度大于80%作為結(jié)構(gòu)確認(rèn)依據(jù)，小于該值即定義為未知，以峰面積歸一法計(jì)算各組分相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3.3 白芷精油對(duì)亞硝酸鈉的清除作用

1.3.3.1 測(cè)定原理

亞硝酸鹽在弱酸性的條件下，能與氨基苯磺酸重氮化后，再與N-1-萘乙二胺鹽酸鹽偶合生成紅色的化合物。反應(yīng)機(jī)理如圖1所示。

圖1 清除亞硝酸鈉的作用機(jī)理

1.3.3.2 亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：分別準(zhǔn)確吸取5 mg／L標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.2、0.4、0.8、1.0、1.5、2.0、2.5 mL（分別相當(dāng)于 NaNO2量 0、1、2、4、5、7.5、10、12.5μg）于50 mL容量瓶中，加入0.4%對(duì)氨基苯磺酸2 mL，搖勻，靜置3～5 min，加入0.2%N-1-萘乙二胺鹽酸鹽1 mL，用水稀釋至刻度，搖勻，放15 min后，在540 nm下比色測(cè)定不同濃度亞硝酸鈉溶液下吸光度。由此繪制的亞硝酸鈉含量標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2所示。利用該標(biāo)準(zhǔn)曲線可以由吸光度求得亞硝酸鈉實(shí)際含量。

1.3.3.3 亞硝酸鈉清除率的測(cè)定

在模擬胃液的條件下進(jìn)行反應(yīng)：加入0.5 mol／L pH＝3.0的檸檬酸鈉-鹽酸緩沖液5 mL至10 mL容量瓶中，加入100 mg／L的NaNO2溶液1 mL，再分別加入一定量的提取液，定容至刻度，37℃反應(yīng)1 h。吸取1 mL反應(yīng)液于50 mL容量瓶中，加入0.4%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的對(duì)氨基苯磺酸溶液2 mL，0.2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）N-1-萘乙二胺鹽酸鹽1 mL，搖勻放置15 min后，用分光光度計(jì)在540 nm處測(cè)吸光度值，由下式計(jì)算清除率，同時(shí)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)清除率進(jìn)行定量。

式中：S為亞硝酸鈉的清除率／%；A0為保溫反應(yīng)時(shí)不加精油的空白試驗(yàn)的吸光度值；Ax為不同濃度號(hào)的吸光度值。

圖2 亞硝酸鈉的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2 結(jié)果與分析

2.1 GC／MS成分解析結(jié)果

由水蒸氣蒸餾得到的精油為淡黃色精油液體，產(chǎn)率為0.52%。其GC-MS全離子流分析如圖3所示。

圖3 白芷精油的GC-MS全離子流圖

由圖3可知該條件下共檢測(cè)出48種成分，利用NIST98質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)照解析，并參考文獻(xiàn)，解析并鑒定了占精油95.044%的38個(gè)成分。采用峰面積歸一化法計(jì)算精油中各成分相對(duì)含量，結(jié)果列于表1。

表1 白芷精油的解析結(jié)果

由表1可知，白芷精油所鑒定的38種成分中16種為非萜類化合物，占77.181%，為精油的主要成分。從化合物類型看，飽和烴類化合物占揮發(fā)油總量的38.705%，脂肪烯醇占19.015%，脂肪酸酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.959%。萜類物質(zhì)22個(gè)，只占17.863%，其中，萜烯類化合物15種，占11.780%，γ-松油烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高（3.979%）；萜醇類化合物4種，占4.462%。

本研究中的白芷精油中飽和烴類化合物環(huán)十二烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，占38.705%，其次為1-十五烯醇，占16.781%，丁子香酚占11.559%，構(gòu)成了白芷揮發(fā)油的主要成份。這與文獻(xiàn)報(bào)道的成份和含量有一定的差距，具體如表2所示。

表2 不同白芷品種及提取方法所得精油區(qū)別

盡管白芷品種以及提取方法不同等［26-27］會(huì)導(dǎo)致精油成分有所不同，但其主要成分皆為有機(jī)烴、醇、醛、酮、酸、酯、單萜和倍半萜類化合物，不同之處在于同類物質(zhì)的相對(duì)百分含量有一定的差異，因此白芷精油的性質(zhì)總體變化并不大。

2.2 白芷精油對(duì)亞硝酸鈉的清除作用

植物精油對(duì)亞硝酸鈉具有一定的清除作用［5-6，28-30］。以提取的白芷精油對(duì)亞硝酸鈉進(jìn)行清除，不同白芷精油用量對(duì)亞硝酸鈉的清除作用結(jié)果如圖4所示。

圖4 精油用量對(duì)亞硝酸鈉清除作用結(jié)果

由圖4可知，隨著精油加入量的增加，亞硝酸鈉清除率逐漸增大，二者具有明顯的劑量關(guān)系。當(dāng)精油用量為0.1 mL時(shí)，即清除作用可達(dá)到60%左右，清除作用較好，到0.2 mL以后，清除率增長(zhǎng)速度放緩，且趨于平穩(wěn)，到0.3 mL以后去除率基本不再變化，為82.58%，相當(dāng)于清除了5.17μg亞硝酸鈉。

由于白芷精油的組成復(fù)雜，其含有烯醇、萜烯類和不飽和烴等化合物，因此具有一定的還原能力，可用于清除亞硝酸鈉。本試驗(yàn)提取的白芷精油含萜烯類化合物15種，占11.780%，其中γ-松油烯最高為3.979%，推測(cè)其可能在酸性條件下與亞硝酸鈉作用生成亞硝酯肟酸，導(dǎo)致亞硝酸鈉減少。同時(shí)白芷精油中脂肪烯醇占19.015%，其中1-十五烯醇，占16.781%，由于烯醇類物質(zhì)具有一定的還原作用，也會(huì)將NO2-還原為NO，而導(dǎo)致亞硝酸鈉減少。綜上所述，精油清除亞硝酸鈉過(guò)程中可能是萜烯類和烯醇類物質(zhì)中所含的不飽和雙鍵作用的結(jié)果，可以認(rèn)為是不飽和雙鍵起到了重要作用。

3 結(jié)論

本研究以水蒸汽蒸餾法對(duì)白芷進(jìn)行蒸餾萃取，以0.52%的平均產(chǎn)率獲得了白芷精油；以GC-MS聯(lián)機(jī)分析精油，共檢測(cè)出48種成份，其中鑒定了38種成份，由22種萜類化合物和16種非萜類化合物構(gòu)成，主要成份為環(huán)十二烴（38.705%），1-十五烯醇（16.781%），丁子香酚（11.559%），并首次測(cè)定了白芷精油的亞硝酸鈉清除作用。結(jié)果表明，白芷精油對(duì)亞硝酸鈉具有明顯的劑量效應(yīng)，且隨精油用量的增加而增強(qiáng)。當(dāng)精油用量為0.30 mL時(shí)，對(duì)亞硝酸鈉的清除率最高可達(dá)到82.58%。

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