檸檬桉果實、葉揮發(fā)油的成分分析及對比

屈　戀,張聞?chuàng)P,劉雄民,馬　麗,賴　芳

(廣西大學化學化工學院,廣西南寧 530004)

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檸檬桉果實、葉揮發(fā)油的成分分析及對比

屈戀,張聞?chuàng)P,劉雄民*,馬麗,賴芳

(廣西大學化學化工學院,廣西南寧 530004)

采用水蒸氣蒸餾法分別提取檸檬桉果實和檸檬桉葉揮發(fā)油,用氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用技術對兩者揮發(fā)油成分進行對比分析,并對檸檬桉果實中主要組分的作用進行分析。結果表明:檸檬桉果實揮發(fā)油得率為0.76 mL/100 g(以鮮重計),檸檬桉葉揮發(fā)油得率為1.3 mL/100 g。檸檬桉果實揮發(fā)油中有37種成分,其中單萜類9種,氧化單萜8種,倍半萜5種,氧化倍半萜7種,芳香族化合物1種,其他化合物7種,主要成分具體為:1R-α-蒎烯、γ-松油烯、石竹烯等;桉葉油的主要組分為:香茅醛、β-香茅醇、異胡薄荷醇。兩者相同組分較少,有α-蒎烯、異胡薄荷醇、α-松油醇等,含量差別較大。

檸檬桉,果實,揮發(fā)油,氣相色譜-質(zhì)譜

檸檬桉(Eucalyptuscitriodora)一種常綠大喬木,廣泛種植于廣西、廣東及福建、浙江、云南、四川等地,是良好的速生用材樹種和很好的芳香油樹種[1]。對檸檬桉的化學成分研究集中于其枝葉,有關檸檬桉葉揮發(fā)油的化學成分已有文獻報道[2-6],主要以香茅醛、香茅醇和乙酸香茅酯為主。

檸檬桉葉精油有廣泛用途,是香料工業(yè)重要原料之一,可單離出香茅醛、香茅醇,被廣泛應用于香料化妝品、日用品等領域,具有殺菌、消毒和滅蚊等功效。在香料化妝品方面,檸檬桉精油可以用于單離生產(chǎn)香茅醇,方文重[7]等通過利用檸檬桉葉油合成香茅醇,采用MPV(米爾溫-龐多夫-韋爾萊還原反應)反應將香茅醛合成香茅醇,產(chǎn)率為93.57%。日用品方面,檸檬桉葉精油可以用于制作香皂、洗滌劑、化妝品香精,配制十滴水和清涼油等。除此之外,李芳[8]等發(fā)現(xiàn)檸檬桉葉油對室內(nèi)空氣進行熏蒸消毒,比紫外線燈消毒效果好。檸檬桉葉精油因其特殊的味道可以驅(qū)蚊,周賢闖[9]對檸檬桉葉精油等九種精油對致乏庫蚊的驅(qū)避與熏殺作用進行了分析,發(fā)現(xiàn)檸檬桉葉精油對致乏庫蚊均具有一定的驅(qū)避效果,而且檸檬桉的薰殺效果在九種精油中最好而且作用較快。檸檬桉葉油對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等菌種具有非常好的抗菌性[10-11]。

檸檬桉樹每年結大量果實,果實成熟后掉落地上沒有被利用,有關果實的化學成分研究沒有受到關注,檸檬桉果實的價值沒有被體現(xiàn)。本文采用水蒸氣蒸餾法對檸檬桉果實和葉子揮發(fā)油進行提取,對揮發(fā)油成分進行定性定量分析,并比較果實與葉揮發(fā)油的組成成分差異,研究結果為尋找檸檬桉果實揮發(fā)油用途提供理論基礎。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

檸檬桉果實和檸檬桉葉檸檬桉果實的大小為直徑5 mm,長10 mm的半橄欖形,采于廣西大學西校園,采集時間為2015年7月;乙醚分析純,≥99.5%，成都市科龍化工試劑廠。

QP2010 Ultra型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀日本島津;DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器鞏義市予華儀器有限責任公司;AR224CN型電子天平OHAUS國際貿(mào)易(上海)有限公司;B24/29油水分離器四川蜀玻集團有限責任公司;GC-17 1000圓底燒瓶四川蜀玻集團有限責任公司。

1.2揮發(fā)油的提取

[2]的方法,采用水蒸氣蒸餾法對檸檬桉果實和檸檬桉葉揮發(fā)油進行提取。

1.2.1檸檬桉果實揮發(fā)油提取分別稱取145 g(M,g)未破碎檸檬桉果實和對半切開的檸檬桉果實放入1000 mL圓底燒瓶中,以料液比1∶4加入580 mL水,油浴加熱溫度120 ℃,水蒸氣蒸餾時間8 h,冷卻后補充水,至水總量為1000 mL,油浴加熱溫度120 ℃,再次蒸餾8 h,分別用具塞刻度試管收集上層芳香性淡黃色油狀物,讀取油相體積(V,mL),按照公式(1)計算揮發(fā)油得率。

式(1)

1.2.2檸檬桉葉揮發(fā)油的提取將新鮮桉葉剪成1～2 cm2大小,稱取200 g樣品裝于1000 mL圓底燒瓶中,料液比1∶4加入蒸餾水800 mL,油浴加熱溫度120 ℃,連續(xù)蒸餾4 h,用具塞刻度試管收集,冷卻靜置后讀取桉葉油體積,平行實驗三次,取平均值計算得率(以鮮重計)。

1.3檸檬桉葉和果實的揮發(fā)油分析

檸檬桉葉和果實揮發(fā)油的成分分析采用GC-MS法。實驗中,揮發(fā)油用乙醚按1∶2進行稀釋,色譜圖扣除乙醚溶劑峰。GC-MS分析條件如下:

氣相色譜條件:色譜柱Rxi-5Sil(30 m×0.25 mm id×0.25 μm),載氣為高純度氦氣,柱前壓47.0 Kpa;檸檬桉果實揮發(fā)油升溫程序:初始溫度60 ℃,保持1 min,然后以1 ℃/min升溫至120 ℃,再以3 ℃/min升溫至150 ℃,繼續(xù)以15 ℃/min的速度升溫至280 ℃,保持5 min。

檸檬桉葉揮發(fā)油升溫程序:60 ℃保持1 min,升至140 ℃(3 ℃/min),再升至170 ℃(2 ℃/min),繼續(xù)升至250 ℃(8 ℃/min),于250 ℃保持5 min;載氣為高純氦氣;進樣量0.1 μL,分流比1∶50,進樣口溫度250 ℃,接口溫度230 ℃。

質(zhì)譜條件:電子轟擊(EI)離子源,電子能量70 eV,電子倍增器電壓 1.5 kV,質(zhì)量掃描范圍33～550 u,全掃描方式。

2　結果與討論

2.1檸檬桉果實和葉揮發(fā)油得率

比較枝葉、果實未破碎和被破碎的水蒸氣提取效果,結果如表1所示。

表1　檸檬桉果實和葉子揮發(fā)油得率

從表1可看出,破碎的果實與未破碎果實比較,發(fā)現(xiàn)破碎果實的出油率比未破碎果實出油率低。破碎果實出油率低的原因是:果實破碎時,細胞被破壞,表面積增加,表面的揮發(fā)成分容易被揮發(fā)。相比于果實,葉子的表面積大,與溶劑的接觸面積大,蒸餾比較容易,蒸餾時間也較短,不需要二次提取,故得率是果實的兩倍左右。因為果實顆粒較大,加之蒸餾到一定時間,果肉煮爛了,對揮發(fā)油的提取造成了一定的困難。

2.2檸檬桉果實和葉揮發(fā)油的成分分析

破碎與不破碎果實對揮發(fā)油得率有較大影響,對其成分是否有影響這是值得關注的。為此,比較破碎與不破碎果實揮發(fā)油成分,結果如表2和表3所示。重點比較先后兩次提取檸檬桉果實揮發(fā)油組分的差異,揮發(fā)油成分的定量分析采用面積歸一化法,定性分析采用計算機對各峰的質(zhì)譜圖進行 NIST(National Institute of Standards and Technology,美國國家標準與技術研究院)標準譜庫的檢索,根據(jù)質(zhì)譜裂解規(guī)律進行核對,參考標準圖譜和相關文獻[5,12-14]確定其化學結構。

圖1　檸檬桉果實揮發(fā)油的總離子流圖Fig.1　Total ion current chromatogram of oil fraction of the volatile compounds in fruits from Eucalyptus citriodora

表2　未破碎檸檬桉果實揮發(fā)油的化學成分

從表2可以看出,GC-MS確定了未破碎檸檬桉果實揮發(fā)油中有34種成分,主要由萜類物質(zhì)構成,單萜類8種,氧化單萜8種,倍半萜4種,氧化倍半萜6種,芳香族化合物1種,其他類型化合物7種。其中主要成分為:1R-α-蒎烯(48.1%～49.61%)、γ-松油烯(16.51%～22.87%)、石竹烯(3.58%～6.48%)。第一次提取和第二次提取揮發(fā)油的成分差別不大,但是含量差別較大,在實驗過程中,由于揮發(fā)度的不同,第一次提取先蒸出容易揮發(fā)的組分,而難揮發(fā)的組分和一些含量較大的組分在第二次提取時被蒸出,也就導致了第一次和第二次提取成分的差異,第二次提取的揮發(fā)油中多出了α-水芹烯、莰烯、沉香螺醇、β-半桉葉醇等物質(zhì)。

表3　破碎檸檬桉果實揮發(fā)油的化學成分

從表3可看出,GS-MS確定了破碎檸檬桉果實中揮發(fā)油的33種成分,其中大部分成分與未破碎檸檬桉果實揮發(fā)油的成分相似,但是含量都有所下降,可能是在破碎過程中,由于時間過長而導致部分易揮發(fā)組分損失。綜合表2和表3可得,在檸檬桉果實揮發(fā)油中主要組分為1R-α-蒎烯、γ-松油烯、石竹烯等。

比較表2和表3可以知道,破碎過后的檸檬桉果實揮發(fā)油的主要組分含量都有所下降,其中主要成分1R-α-蒎烯的相對含量從49.61%下降為44.48%,γ-松油烯的相對含量從22.87%下降到22.02%,石竹烯的相對含量從3.58%下降為3.16%。除此之外,破碎之后的檸檬桉果實揮發(fā)油中桉樹腦、順式茉莉酮、α-石竹烯、β-半反式羅勒烯、(R)-(+)-香茅醛等成分含量上升,α-水芹烯、沉香螺醇等成分沒有檢測到,出現(xiàn)了石竹烯氧化物、羅勒烯、α-蓽澄茄油萜等在未破碎揮發(fā)油中未檢測到的物質(zhì)。以上的結論也驗證了破碎過的檸檬桉果實揮發(fā)油的得率比未破碎過的低,一些容易揮發(fā)的組分在破碎過程中揮發(fā)。綜合表2和表3的結果，檸檬桉果實中的主要成分有37種，其中單萜類9種，氧化單萜8種，倍半萜5種，氧化倍半萜7種，芳香族化合物1種，其他化合物7種。其中主要成分為1R-α-蒎烯、γ-松油烯和石竹烯，其中破碎和未破碎的果實揮發(fā)油中成分基本相同，差異較小。

表4　檸檬桉葉揮發(fā)油的化學成分

從表4可看出,GS-MS確定了檸檬桉葉中的主要組分為香茅醛、香茅醇、乙酸香茅酯、α-蒎烯、β-蒎烯、桉葉油醇、香茅醇、乙酸香茅酯、β-石竹烯等,而且異胡薄荷醇的含量在50%以上,其他組分的含量較小,除了含量較多的β-香茅醇和異胡薄荷醇以外,大部分在1%以下,可以說檸檬桉葉油的主要組分只有三種:香茅醛、β-香茅醇、異胡薄荷醇。

2.3檸檬桉葉油和果實揮發(fā)油的化學組分比較

比較表2～表4發(fā)現(xiàn),果實揮發(fā)油與桉葉油有顯著性差別。檸檬桉葉油的主要組分有:香茅醛、β-香茅醇、異胡薄荷醇。在一些學者研究的檸檬桉葉揮發(fā)油的化學組成中,乙酸香茅酯的含量也比較高。這與檸檬桉果實揮發(fā)油主要化學組分相比差別非常大,在檸檬桉果實揮發(fā)油中主要組分為:1R-α-蒎烯、γ-松油烯、石竹烯,檢測到了香茅醇,而沒有發(fā)現(xiàn)香茅醛和乙酸香茅酯。通過比較可以發(fā)現(xiàn),檸檬桉葉揮發(fā)油和果實揮發(fā)油的相同部分為β-蒎烯、桉葉油醇、順-茉莉酮等。

檸檬桉葉和檸檬桉果實揮發(fā)油的主要組分的差異性,決定了兩者的研究方向不同。。總體來說檸檬桉葉油主要用于日用品和香料化妝品等方面,但是檸檬桉果實揮發(fā)油的主要成分如:1R-α-蒎烯、γ-松油烯和石竹烯等,具有非常大的經(jīng)濟價值、生產(chǎn)價值和藥用價值,所以研究方向應該著重于揮發(fā)油中某一成分的單離,并且開發(fā)出成本更低、更天然的產(chǎn)品供市場需求。

2.4檸檬桉果實揮發(fā)油主要組分功效性分析

在檸檬桉果實中α-蒎烯的含量較高,同時它也是非常重要的合成中間體,但是大部分揮發(fā)油中α-蒎烯為左旋α-蒎烯,可以作為各種蒎烯類合成香料等物質(zhì)的起始原料,也可以進行異構化反應生成β-蒎烯。而右旋α-蒎烯主要從脂松節(jié)油和其他含有右旋α-蒎烯的精油中提取出來,作為原料大量用于合成松油醇、樟腦、二氫月桂烯醇等香料,而且現(xiàn)在高光學純度的右旋α-蒎烯正越來越多地被用于手性醫(yī)藥中間體、植物保護及合成香料工業(yè)。在檸檬桉果實揮發(fā)油中,1R-α-蒎烯的含量接近50%,若將檸檬桉果實揮發(fā)油作為生產(chǎn)右旋α-蒎烯的原料,可以大大降低脂松節(jié)油的使用壓力,也能盡可能充分利用檸檬桉果實,降低右旋α-蒎烯的生產(chǎn)成本,變廢為寶。

γ-松油烯是檸檬桉果實中含量較多的組分之一,有柑橘和檸檬香氣,主要存在于芫荽子油、檸檬油等中,廣泛應用于醫(yī)藥制藥、染料、橡膠、建筑、生物、殺菌、石油、合成化工、應用化工和塑料等行業(yè),可以用作香料和食用香精的增香劑。從市場對天然產(chǎn)物開發(fā)的產(chǎn)品趨勢來看,對天然產(chǎn)物等產(chǎn)品需求將會越來越大,價格也會越來越高。僅僅靠現(xiàn)有的生產(chǎn)方式不足以滿足市場的需要,通過對檸檬桉果實的揮發(fā)油進行進一步的分離提取,可以得到天然的而且成本較低的γ-松油烯,預計天然γ-松油烯具有更高的價值和更廣泛應用前景。

另外,石竹烯作為一種天然食品香料,可以用來合成乙?；裣┑雀袃r值的香料,也可以通過檸檬桉果實揮發(fā)油的進一步分離提純得到,還可以通過進一步的轉化,得到更多有用的天然產(chǎn)物。在檸檬桉果實揮發(fā)油中,大部分的成分都是生產(chǎn)香精香料的主要原料,如茉莉酮就是重要的合成香精原料,可以用于高級茉莉系列化妝品香精中,桉樹腦可以用于生產(chǎn)止咳糖、人造薄荷等等;除此之外,α-松油醇、α-石竹烯和法尼醇等都在醫(yī)藥方面都有較大的應用價值。但是目前國內(nèi)外還沒有人對檸檬桉果實的成分進行具體的功效或藥用分析,檸檬桉果實

中的化學成分沒有得到深入的研究和開發(fā)。本文對檸檬桉果實和葉揮發(fā)油的分析,也為檸檬桉以后的進一步開發(fā)提供了理論依據(jù)。

3　結論

采用水蒸氣蒸餾法提取檸檬桉果實和葉精油,得到的檸檬桉果實揮發(fā)油為具有芳香氣味的淡黃色油狀物,得率為0.76 mL/100 g,需要二次提取。檸檬桉葉揮發(fā)油得率為1.3 mL/100 g。其中檸檬桉果實揮發(fā)油中有37種成分,主要由萜類物質(zhì)構成,其中主要成分為:1R-α-蒎烯、γ-松油烯和石竹烯等。與檸檬桉果實揮發(fā)油相比,葉子的揮發(fā)油的化學組分較多,主要組分為香茅醛、β-香茅醇、異胡薄荷醇,其他組分含量小于1%。兩者相同的組分較少:α-蒎烯、異胡薄荷醇和α-松油醇等。查閱資料發(fā)現(xiàn)檸檬桉揮發(fā)油中的主要組分在香精香料等方面都有著重要的作用,因此對檸檬桉果實和葉揮發(fā)油的化學組成的研究,為以后研究檸檬桉果實中其他的主要組分提供了依據(jù),并且為研究檸檬桉果實的后續(xù)研究提供了方向,對提高檸檬桉的綜合利用價值具有非常重要的經(jīng)濟意義。

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Analysis and comparison of volatile constituents in the fruits and leaves ofEucalyptuscitriodora

QU Lian,ZHANG Wen-yang,LIU Xiong-min*,MA Li,LAI Fang

(College of Chemistry and Chemical Engineering,Guangxi University,Nanning 530004,China)

The volatile constituents in the fruits and leaves ofEucalyptuscitriodora,were extracted by using steam distillation method,the components of oil were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)and to find the difference. Studied the effect of the main components of the fruits ofEucalyptuscitriodoraThe results show that,the yield of fruits oil was 0.76 mL/100 g(on fresh weight basis),leaves was 1.3 mL/100 g. The result of GC-MS showed that 37 component were identified in the fruits oil,Composed mainly of terpenes,there were 9 monoterpene,8 oxygenated monoterpenes,5 sesquiterpene,7 oxygenated sesquiterpene,7 others compound,1 aromatic compound. The major constituents in the fruits oil ofEucalyptuscitriodorawere 1R-α-Pinene,followed by γ-terpinen、caryophyllene and so on. the main components of Eucalyptus oil were citronellal,citronellol,isopulegol. Both components less the same:α-pinene,isopulegol,α-terpineol,etc.,there are big differences in the content.

Eucalyptuscitriodora;fruits;volatile oil;gas chromatography-mass spectrometry

2015-11-24

屈戀(1993-),女,碩士研究生,研究方向:天然產(chǎn)物的提取分離純化及活性,E-mail:18776774709@163.com。

劉雄民(1969-),男,博士,研究方向:天然產(chǎn)物的提取分離純化及活性,E-mail:xmliu1@gxu.edu.cn。

國家自然科學基金(11462001)。

TS255.1

A

1002-0306(2016)12-0071-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.12.005