不同提取方法對黃參籽精油化學(xué)組成、得率、顏色狀態(tài)以及氣味的影響

高春燕 田呈瑞 盧躍紅

（大理學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院1，大理 671000）

（陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院2，西安 710062）

（大理學(xué)院農(nóng)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院3，大理 6710003）

不同提取方法對黃參籽精油化學(xué)組成、得率、顏色狀態(tài)以及氣味的影響

高春燕1田呈瑞2盧躍紅3

（大理學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院1，大理 671000）

（陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院2，西安 710062）

（大理學(xué)院農(nóng)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院3，大理 6710003）

采用水蒸氣蒸餾、超臨界CO2流體萃取和固相微萃取提取了黃參籽精油，并采用GC－MS對精油的化學(xué)組成進(jìn)行了分析。同時(shí)，研究了不同提取方法對黃參籽精油化學(xué)組成、得率、顏色狀態(tài)以及氣味的影響。此外，采用掃描電鏡研究了不同提取方法對黃參籽超微結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果顯示，水蒸氣蒸餾提取黃參籽精油主要成分為對傘花烴、γ－松油烯和α－細(xì)辛醚，精油得率較低，呈無色透明液體，具有強(qiáng)烈刺激性氣味；超臨界CO2流體萃取黃參籽精油主要成分為對傘花烴、γ－松油烯和α－細(xì)辛醚，精油得率較高，呈淡黃色透明液體，具較柔和刺激性氣味；固相微萃取黃參籽精油主要成分為β－蒎烯、對傘花烴和γ－松油烯；水蒸氣蒸餾和超臨界CO2流體萃取對黃參籽超微結(jié)構(gòu)影響顯著，組織結(jié)構(gòu)均受到一定程度的破壞，而固相微萃取對黃參籽超微結(jié)構(gòu)無明顯的影響。

提取 黃參籽 精油 超微結(jié)構(gòu)

黃參（Sphallerocarpus gracilis）系傘形科，芹亞科，針果芹族，迷果芹屬多年生草本植物［1］，高50～120 cm，生長在海拔1 700～4 000 m之間的河灘、田邊、路旁，主要分布在我國的東北、華北、西北、新疆以及中亞，蒙古，西伯利亞等地［2－4］。其全草入藥，有祛風(fēng)除濕功效，主治風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，是一種傳統(tǒng)的藏藥［5］。另據(jù)《晶珠本草》記載，黃參治黃水病，腰腎寒癥。黃參籽呈腎形、具棱，黑褐色，具有特殊的芳香氣味。精油作為一種次生代謝產(chǎn)物，不同的提取方法對其化學(xué)組成具有顯著影響，進(jìn)而影響其功能特性。關(guān)于黃參籽精油的提取及化學(xué)組成鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)采用水蒸氣蒸餾、超臨界CO2流體萃取和固相微萃取提取了黃參籽精油，并采用GC－MS對其化學(xué)組成進(jìn)行了分析。同時(shí)，研究了不同提取方法對黃參籽精油化學(xué)組成、得率、顏色狀態(tài)以及氣味的影響。此外，采用掃描電鏡研究了不同提取方法對黃參籽超微結(jié)構(gòu)的影響，以期為黃參資源的開發(fā)和利用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃參籽：2009年10月15日采于甘肅山丹軍馬場（緯度：38°77′N；經(jīng)度：101°08′E；海拔：2 700 m）自然干燥后粉碎，密封保存?zhèn)溆?；丙酮、無水硫酸鈉均為分析純。

揮發(fā)油提取器：西安紅偉化玻儀器設(shè)備公司；HA120－50－01超臨界萃取裝置：江蘇南通華安超臨界萃取有限公司；手動(dòng)SPME進(jìn)樣器：Supelco公司；100μm PDMS萃取頭：Supelco公司；QP22010型氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀：日本SHIMADZU公司；Quanta 200型環(huán)境掃描電子顯微鏡：荷蘭FEI公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 黃參籽精油的提取

1.2.1.1 水蒸氣蒸餾提取

稱取自然干燥粉碎過篩（60目）的黃參籽樣品50.0 g，加超純水500 mL，采用揮發(fā)油提取器提取5 h，保持微沸。待提取結(jié)束后，收集下層油狀液體，無水硫酸鈉充分脫水干燥，得黃參籽水蒸氣蒸餾提取精油。

1.2.1.2 超臨界CO2流體萃取

超臨界CO2流體萃取工藝流程：黃參籽→自然干燥→粉碎→過篩（60目）→稱重（350.0 g）→裝料密封→升溫、升壓至特定萃取條件→超臨界CO2流體萃取→減壓分離→黃參籽精油

萃取條件：萃取壓力15 MPa，溫度45℃；分離器Ⅰ：8 MPa，40℃；分離器Ⅱ：5 MPa，30℃，CO2流量20 L／h。在萃取時(shí)間內(nèi)，每隔30 min收集萃取物，直至無液體流出。

1.2.1.3 固相微萃取

萃取前將SPME萃取纖維頭在氣相色譜儀進(jìn)樣口250℃老化10 min，載氣體積流量為1.0 mL／min。取自然干燥粉碎過篩（60目）的黃參籽樣品0.1 g，置于20 mL樣品瓶中，加3 mL蒸餾水，磁力攪拌（220 r／min），插入100μm PDMS萃取頭，推出纖維頭（不要接觸樣品），于40℃下頂空吸附10 min，抽回纖維頭并拔出萃取頭，立即插入氣相色譜－質(zhì)譜儀進(jìn)樣口（溫度250℃），解析2 min，進(jìn)行GC－MS分析。

1.2.2 黃參籽精油的GC－MS分析

1.2.2.1 GC條件

HP－5MS型彈性石英毛細(xì)管色譜柱（0.25 mm× 30 m，0.25μm），柱前壓79.7 kPa，進(jìn)樣口溫度為250℃；升溫程序：從60℃開始，先以4℃／min升至100℃，再以8℃／min升至135℃，然后以3℃／min升至190℃，最后以6℃／min升至250℃；載氣為高純度氦氣；柱內(nèi)載氣流量1.3 mL／min（恒流）；分流比為10∶1；進(jìn)樣量：2μL（丙酮稀釋1 000倍）；汽化室溫度為250℃。

1.2.2.2 MS條件

EI離子源，電子能量70 eV；離子源溫度200℃；接口溫度250℃；倍增器電壓0.9 kV，溶劑延時(shí)4 min，掃描范圍40～450 amu，掃描速度0.5 s／dec。

1.2.2.3 精油化學(xué)組成的分析

精油總離子流圖中各色譜峰相應(yīng)的質(zhì)譜數(shù)據(jù)經(jīng)人工解析及NIST 27.LIB譜庫檢索，選取質(zhì)譜相似度大于80%的進(jìn)行記錄，并根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料確定相應(yīng)的化合物。采用峰面積歸一法確定精油中各組分的相對含量。

1.2.3 黃參籽微觀結(jié)構(gòu)的掃描電鏡觀察

將水蒸氣蒸餾提取、超臨界CO2流體萃取和固相微萃取精油后的干燥黃參籽顆粒均勻分布在黏有導(dǎo)電雙面膠的銅柱上，然后固定在載物臺(tái)上，在低真空模式，20.0 kV，50 Pa的條件下對其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描電鏡觀察。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同提取方法對黃參籽精油化學(xué)組成的影響

采用水蒸氣蒸餾法、超臨界CO2流體萃取和固相微萃取提取了黃參籽精油，并通過GC－MS聯(lián)用技術(shù)對3種方法所提精油的化學(xué)組成進(jìn)行了分析。不同提取方法所得精油化學(xué)組成的分析結(jié)果見表1。

水蒸氣蒸餾法提取的黃參籽精油共分離出45個(gè)峰，鑒定出34個(gè)，約占分離出峰的75.56%，占總峰面積的94.69%；超臨界CO2流體萃取的黃參籽精油共分離出29個(gè)峰，鑒定出15個(gè)，約占分離出峰的51.72%，占總峰面積的90.24%；固相微萃取黃參籽精油共分離出53個(gè)峰，鑒定出35個(gè)，約占分離出峰的66.04%，占總峰面積的95.47%。顯而易見，固相微萃取黃參籽精油分離出的化合物最多，其次為水蒸氣蒸餾法，超臨界CO2流體萃取分離出的化合物最少。固相微萃取能同時(shí)完成對揮發(fā)性成分的萃取和富集，操作條件溫和，因而精油成分損失少，分離出的化合物相對較多。水蒸氣蒸餾法在高溫下操作，易造成熱敏性的成分分解；另外，在提取過程中一些成分會(huì)揮發(fā)到空氣中和溶解于水中。因此，分離出的化合物相對于固相微萃取要少。

水蒸氣蒸餾和超臨界CO2流體萃取的黃參籽精油主要成分為α－細(xì)辛醚、對傘花烴和γ－松油烯；固相微萃取黃參籽精油的主要成分為γ－松油烯、β－蒎烯和對傘花烴。水蒸氣蒸餾所得黃參籽精油成分主要為萜烯類化合物，而超臨界CO2流體萃取和固相微萃取所得精油除了含有萜烯類化合物，還含有酯類和烷烴類化合物。此外，3種提取方法所得黃參籽精油的相同成分為β－蒎烯、對傘花烴、γ－松油烯、α－細(xì)辛醚和大牛兒烯－D，但是在精油組成中其相對含量卻是不同的。這些結(jié)果表明不同提取方法對黃參籽精油的化學(xué)組成有顯著的影響。水蒸氣蒸餾是利用水蒸氣將精油提取出來，因此提取的主要是小分子易揮發(fā)的萜烯類化合物；超臨界CO2流體萃取是利用溶解性很強(qiáng)的超臨界CO2流體將精油成分萃取出來，因此在萃取過程中會(huì)將一些非揮發(fā)性的酯類和烷烴類化合物同時(shí)萃取出來；固相微萃取是利用石英纖維萃取頭的吸附特性將原料中的化合物吸附在萃取頭上，因此與萜烯類化合物極性相近的酯類和烷烴類化合物也會(huì)被吸附到萃取頭上。

據(jù)報(bào)道，細(xì)辛醚在天南星科多年生草本植物石菖蒲中含量豐富［6］，具有多種藥理功能，對神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、心腦血管系統(tǒng)和消化系統(tǒng)都有一定的作用，而且對多種植物病原真菌具有較好的抑制作用［7］。臨床上，α－細(xì)辛醚主要用于治療癲癇、急慢性支氣管炎和肺?。?］。因此，α－細(xì)辛醚在黃參籽精油中的發(fā)現(xiàn)，對于黃參的利用與開發(fā)具有非常重要的指導(dǎo)作用。

表1 不同提取方法黃參籽精油的化學(xué)組成（峰面積／%）

表1（續(xù)）

2.2 不同提取方法對黃參籽精油得率、顏色狀態(tài)和氣味的影響

由于固相微萃取為提取、富集及分析于一體的萃取方法，收集不到精油，故無法測定精油得率、顏色狀態(tài)和氣味。水蒸氣蒸餾和超臨界CO2流體萃取對精油得率、顏色狀態(tài)及氣味的影響見表2。

表2 不同提取方法黃參籽精油得率、顏色狀態(tài)和氣味

就得率而言，超臨界CO2流體萃取黃參籽精油得率明顯的高于水蒸氣蒸餾法，約為水蒸氣蒸餾法的2倍，這與馬玉花［8］的研究結(jié)果是相同的。超臨界CO2流體溶解性強(qiáng)，在傳質(zhì)過程中可以將自由精油和束縛精油較容易的萃取出來，因而得率相對較高［9］。就顏色狀態(tài)而言，水蒸氣蒸餾提取黃參籽精油呈無色、透明狀液體，而超臨界CO2流體萃取黃參籽精油呈淡黃色透明液體。超臨界CO2流體萃取黃參籽精油時(shí)，會(huì)共萃出植物原料中的色素，造成了2種提取方法所得精油顏色的差異。就氣味而言，水蒸氣蒸餾提取黃參籽精油具有強(qiáng)烈刺激性氣味，而超臨界CO2流體萃取黃參籽精油刺激性氣味較柔和，這主要是由精油化學(xué)組成的差異造成的。

2.3 不同提取方法對黃參籽超微結(jié)構(gòu)的影響

采用掃描電鏡對水蒸氣蒸餾、超臨界CO2流體萃取和固相微萃取精油后的黃參籽超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察，結(jié)果見圖1。

圖1 不同提取方法對黃參籽超微結(jié)構(gòu)的影響

由圖1可以看出，水蒸氣蒸餾和超臨界CO2流體萃取完精油的黃參籽結(jié)構(gòu)與未提取精油的黃參籽結(jié)構(gòu)（正常對照）存在明顯的差別。正常黃參籽表面有縱細(xì)棱，且上面有附著物（圖1a）；超臨界CO2流體萃取完精油的黃參籽表面縱細(xì)棱消失，出現(xiàn)了許多不規(guī)則的空腔（圖1b）；水蒸氣蒸餾提取完精油的黃參籽表面縱細(xì)棱遭到破壞，但依稀可見（圖1c）；然而，固相微萃取完精油的黃參籽表面與正常黃參籽相同，縱細(xì)棱完整，且上面有顆粒狀附著物（圖1d）。

植物原料中有效成分的溶出，與原料細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞程度有關(guān)。超臨界CO2流體萃取黃參籽精油的過程中，對黃參籽細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞程度比水蒸氣蒸餾提取嚴(yán)重，黃參籽中的成分能更好的溶解到超臨界CO2流體中，從而使精油得率較高，這與表2的研究結(jié)果一致。頂空固相微萃取是依靠萃取頭將植物原料中揮發(fā)性的成分吸附到萃取頭上，達(dá)到富集和萃取的目的，對黃參籽結(jié)構(gòu)未造成破壞。精油化學(xué)組成的分析結(jié)果顯示，α－細(xì)辛醚在固相微萃取黃參籽精油中含量甚微，表明α－細(xì)辛醚主要存在于黃參籽細(xì)胞內(nèi)部，只有將植物原料細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞才能將其提取出來，單純的依靠吸附很難萃取出來。

3 結(jié)論

3.1 不同提取方法所得黃參籽精油在化學(xué)組成、得率、顏色狀態(tài)以及氣味方面差異較大。水蒸氣蒸餾提取和超臨界CO2流體萃取黃參籽精油的主要成分相同，為對傘花烴、γ－松油烯和α－細(xì)辛醚，而固相微萃取黃參籽精油主要成分為對傘花烴、γ－松油烯和β－蒎烯；超臨界CO2流體萃取得率較高，精油呈淡黃色透明液體，具較柔和刺激性氣味，水蒸氣蒸餾得率較低，精油呈無色透明液體，具強(qiáng)烈刺激性氣味。

3.2 不同提取方法對黃參籽超微結(jié)構(gòu)具有顯著影響。與未提取精油的黃參籽（正常對照）相比，水蒸氣蒸餾和超臨界CO2流體萃取完精油的黃參籽超微結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的改變，均受到一定程度的破壞，而固相微萃取完精油的黃參籽超微結(jié)構(gòu)無明顯改變。

［1］吳征鎰，路安民，湯彥承，等.中國被子植物科屬綜論［M］.北京：科學(xué)出版社，2003：848

［2］周以良.黑龍江省植物志［M］.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，1998：384－385

［3］張定君，鄒卿，唐謙.黃參的生物學(xué)特性與栽培技術(shù)研究初報(bào)［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2000（7）：44－45

［4］中國科學(xué)院植物志編委會(huì).中國植物志［M］.北京：科學(xué)出版杜，1878：72－74

［5］郭本兆.青海經(jīng)濟(jì)植物志［M］.西寧：青海人民出版社，1987：417

［6］Deng CH，Li N，ZhangX M.Rapid determination of essential oil in Acorus tatarinowii Schott.by pressurized hotwater extraction followed by solidphase microextraction and gas chromatography－mass spectrometry［J］.Journal of Chromatography A，2004，1059（1－2）：149－155

［7］石琛，方永奇.細(xì)辛醚的研究進(jìn)展［J］.中醫(yī)藥學(xué)刊，2006，24（7）：1285－1287

［8］馬玉花.苦杏仁精油提取及其殺蟲活性研究［D］.楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2007

［9］李天祥.米槁精油提取與分離及其化學(xué)成分的研究［D］.天津：天津大學(xué)，2004.

Effects of Different Extraction Methods on the Chemical Composition，Yield，Color，Status and Odor of the Essential Oil fromS．gracilisSeeds

Gao Chunyan1Tian Chengrui2Lu Yuehong3
（College of Public Health，Dali University1，Dali 671000）
（College of Food Engineering and Nutritional Science，Shaanxi Normal University2，Xi′an 710062）
（College of Agronomy and Biological Science，Dali University3，Dali 671003）

The essential oil fromS．gracilisseeds has been extracted by steam distillation，supercritical carbon dioxide and solid－phase microextraction.The chemical composition of oil has been analyzed by GC－MS.Meanwhile，the effects of differentextractionmethods on the chemical composition，yield，color，status and odor of the essential oil fromS．gracilisseeds have been studied.Additionally，the effects of differentextractionmethods on the ultrastructure ofS．gracilisseeds have been investigated by scanning electron microscopy（SEM）.The results showed that the essential oil obtained by steam distillation was colorless，pungent，lower yield，and the main constituents werep－cymene，γ－terpinene andα－asarone.The essential oil extracted by supercritical carbon dioxide was light yellow，lightly seasoned，higher yield and the major components werep－cymene，γ－terpinene andα－asarone. Themain constituents of the essential oil extracted by solid－phasemicro－extraction wereβ－pinene，p－cymene andγ－terpinene.The ultrastructure of theS．gracilisseed treated by steam distillation and supercritical carbon dioxide extraction was greatly damaged.However，no significant destroy was observed on theS.gracilisseed treated by solid－phasemicro－extraction.

extraction，S．gracilisseed，essential oil，ultrastructure

Q946

A

1003－0174（2015）03－0066－05

2013－11－06

高春燕，女，1981年出生，博士，植源性食品資源開發(fā)與利用

盧躍紅，男，1981年出生，講師，植物功能性成分分析及功能活性評價(jià)