巨尾桉果實的揮發(fā)油和脂肪酸成分的提取和分析

暴瑋，張聞楊，馬麗，賴芳，劉雄民*

(1.桂林理工大學(xué) 南寧分校，廣西 南寧 530001；2.廣西大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，廣西 南寧 530004)

桉樹是自然分布在澳大利亞等國家的重要經(jīng)濟(jì)樹種，至今已有120多個國家和地區(qū)引種栽培。中國引種桉樹已有100多年的歷史，廣西為桉樹適生區(qū)，年雨量多，生長速度快，有良好的林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展條件，已經(jīng)成為國家速生豐產(chǎn)商品林的主要區(qū)域。桉葉油是桉樹重要的產(chǎn)品之一，是國際市場大宗香料天然精油之一。我國桉葉油的產(chǎn)品主要是藍(lán)桉油和檸檬桉油，有關(guān)桉葉油提取和分離已有較多文獻(xiàn)報道[1-7]。課題組[8-9]在檸檬桉果實的成分研究取得了一定進(jìn)展。

巨尾桉(E.grandis×E.urophylla)生長迅速，干形好，是良好的速生用材樹種，是廣西大量種植的速生桉品種。巨尾桉葉的揮發(fā)油成分提取和分析方面已有文獻(xiàn)報道[10-11]，劉喜明等[12]開展了人工林巨尾桉脫落樹皮化學(xué)成分研究，結(jié)果表明，脫落樹皮主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，為其開發(fā)利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。課題組[13]進(jìn)行了巨尾桉葉總黃酮抗氧化抑菌研究，結(jié)果表明，總黃酮提取率達(dá)14.77 %，總黃酮對DPPH 自由基的清除率達(dá)到94.12 %，對食品中的腐敗菌和產(chǎn)毒素菌有較好的抑制效果。并以水為溶劑[14]，加熱回流法提取巨尾桉樹葉、樹皮、樹芯單寧的得率分別為4.19 %、1.86 %和0.25 %，單寧提取物對DPPH·、·OH自由基和H2O2均有較好的清除作用，為巨尾桉綜合利用提供理論基礎(chǔ)。巨尾桉果實由較好的香氣，但它的果實小，生長有季節(jié)性，其化學(xué)成分研究還沒有受到關(guān)注。

巨尾桉果實成熟后都會落地(落果)，長期以來一直沒有得到有效利用，這不僅是資源的浪費，同時落果對環(huán)境帶來一定負(fù)面影響。為了充分利用巨尾桉資源，使落果變廢為寶，有必要了解它的化學(xué)成分。因此，本文采用水蒸氣蒸餾法提取巨尾桉果實得到的揮發(fā)成分，又稱揮發(fā)油，以石油醚為溶劑提取果實油脂，使用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀分別分析揮發(fā)油和油脂中的脂肪酸化學(xué)成分。為揮發(fā)油在香料領(lǐng)域開發(fā)利用，油脂在生物柴油應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

新鮮巨尾桉果實于2017年10月采自廣西南寧市廣西大學(xué)校園，干果為野外自然干燥果實。

實驗所采用的化學(xué)試劑石油醚(60 ℃～90 ℃)、甲醇(99 %)，、濃硫酸(98 %)、正己烷(99 %)均為化學(xué)純。氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀為日本島津株式會社生產(chǎn)的GCMS-QP2010型。

1.2 實驗方法

1.2.1 提取揮發(fā)油

為了加快水蒸氣對巨尾桉果實鮮果和干果傳質(zhì)和傳熱速率，提高有效成分的提取速度，有必要破碎巨尾桉果實。使用粉碎機(jī)破碎時，因表面積大，揮發(fā)油容易揮發(fā)。為了減少損失，室溫下，將采集新鮮果實或干果在2 h內(nèi)用小刀將巨尾桉果實(鮮果或干果)切開兩半，然后采用水蒸氣蒸餾法分別對巨尾桉新鮮果實和干果實中的揮發(fā)性成分進(jìn)行提取。

水蒸氣蒸餾提取巨尾桉新鮮果實和干果實中的揮發(fā)性成分采用課題組[15]有關(guān)檸檬桉果實揮發(fā)油提取方法。分別稱取100 g(M, g)巨尾桉新鮮果實和干果實放入1 000 mL圓底燒瓶中，以料液比1∶4初次加入400 mL水，油浴加熱溫度120 ℃，水蒸氣蒸餾時間8 h后，補(bǔ)充水，至水總量為800 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餾出物上層芳香性淡黃色油狀物，稱重得到提取得率。

1.2.2 提取巨尾桉果實中脂肪酸

按照參考文獻(xiàn)[16]的方法，采用石油醚作為溶劑分別提取巨尾桉新鮮果實和干果實中的油脂，采用索氏提取法提取檸檬桉果實中的油脂。

提取條件：以石油醚為提取液，液固比為6∶1(mL/g)，提取時間為4 h，溫度為70 ℃。提取完成后，40 ℃減壓1h去除石油醚，然后對剩下的物質(zhì)進(jìn)行稱重，計算油脂得率。采用硫酸—甲醇法對巨尾桉果實中的脂肪酸進(jìn)行甲酯化，通過GC-MS分析其主要成分。

甲酯化步驟：稱取0.5 g油脂置于100 mL圓底燒瓶中，加入10 mL的1 %硫酸—甲醇溶液，50 ℃回流1 h。反應(yīng)結(jié)束后，加入10 mL正己烷和10 mL蒸餾水，在分液漏斗中振蕩，放置30 min后，上清液以2 400 r/min離心10 min，取正己烷層，得到巨尾桉果實脂肪酸甲酯化產(chǎn)物，然后進(jìn)行GC-MS成分分析。

1.2.3 分析巨尾桉果實揮發(fā)油和脂肪酸成分

GC-MS分析條件采用參考文獻(xiàn)[26]的方法，GC條件和MS條件分別如下：

GC條件：色譜柱Rxi-5Sil(30 m×0.25 mm id×0.25 μm)，高純度He，柱前壓47.0 kPa；揮發(fā)油升溫程序：60 ℃保持1 min，升溫至120 ℃(1 ℃/min)，再升溫至150 ℃(3 ℃/min)，最后升溫至280 ℃(15 ℃/min，5 min)，分流比60∶1。

MS條件：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(jié)果與討論

2.1 巨尾桉果實揮發(fā)油得率

以水蒸汽蒸餾法分別對100 g巨尾桉果實鮮果和干果中揮發(fā)油進(jìn)行提取并計算得率。用乙醚萃取水相部分，為了減少揮發(fā)成分損失，萃取液室溫下進(jìn)行減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾至恒重，計算水相中溶解在水中的揮發(fā)油成分質(zhì)量，結(jié)果如表1 所示。

表1 巨尾桉果實揮發(fā)成分得率

鮮果巨尾桉果實揮發(fā)油的總產(chǎn)率為2.28 %，其中從水中回收水溶性部分精油部分為0.28 %，占比為12.28 %。巨尾桉干果揮發(fā)油的總產(chǎn)率為5.96 %，其中從水中回收水溶性部分精油部分為0.46 %，占比為7.72 %。干果得率比新鮮果實高的原因來之于兩方面：一是因為新鮮果實含水量約為60 %，折合成干果得率為5.0 g/kg；二是長期野外放置發(fā)生生物轉(zhuǎn)化。

2.2 果實揮發(fā)成分

新鮮果實和干果(落果)對揮發(fā)油得率有一定影響，新鮮果實和干果揮發(fā)油成分GC-MS的總離子流結(jié)果如圖1所示。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(jī)對各峰的質(zhì)譜圖進(jìn)行NIST(national institute of standards and technology，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院)標(biāo)準(zhǔn)譜庫的檢索，根據(jù)質(zhì)譜裂解規(guī)律進(jìn)行核對，參考標(biāo)準(zhǔn)圖譜和相關(guān)文獻(xiàn)[5，12-14]確定其化學(xué)結(jié)構(gòu)，結(jié)果如表2所示。

(a)新鮮果揮發(fā)油

(b)干果揮發(fā)油

表2 巨尾桉鮮果及干果揮發(fā)油成分

注1：表示物質(zhì)中沒有測到該成分。

在鑒定的巨尾桉果實揮發(fā)性成分的油相成分中，以單萜化合物為主，新鮮果實的主要成分有乙酸松油酯24.97 %、α-松油醇24.95 %、異龍腦12.89 %、葑醇4.57 %、桉葉醇3.85 %和藍(lán)桉醇2.97 %等。干果主要成分有桉葉油醇43.05 %、(1R)-(+)-α蒎烯21.12 %、α-松油醇酯12.71 %、α-松油醇6.12 %和莰烯3.38 %。鮮果和干果成分有較大差異，它們的差異來自于兩方面，一是揮發(fā)油中的各成分揮發(fā)度不同，在相同時間和溫度下，巨尾桉果實風(fēng)干過程揮發(fā)量有差別；二是巨尾桉果實內(nèi)部可能發(fā)生了生物轉(zhuǎn)化，生成的化合物有差別。課題組在研究單性木蘭揮發(fā)油成分時也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象[17-18]。

松油醇是很好的香料，存在于芳樟油、玉樹油及橙花油等植物揮發(fā)油中。乙酸松油酯也是一種重要的香料，它天然存在于苦橙油、丁子香花、黑加侖、胡椒、松針油、柏木油、玉樹油中，被大量用于薰衣草、香薇、古龍香水等香精香料中[19]，但天然α-松油醇和乙酸松油酯含量少，分離困難。而它們在巨尾桉果實中的含量高，容易進(jìn)行分離。因此從巨尾桉揮發(fā)油分離松油醇和乙酸松油酯具有重要的經(jīng)濟(jì)價值。

2.3 巨尾桉鮮果和干果脂肪酸成分

采用溶劑分別提取巨尾桉新鮮果實和干果實中的油脂，實驗結(jié)果為：鮮果油脂得率為1.75 %，干果油脂得率為5.0 %。鮮果油脂換算成干果油脂得率約為4.38 %，稍低于干果油脂得率。

提取的油脂經(jīng)甲脂化后獲得混合脂肪酸甲酯，采用GC-MS進(jìn)行脂肪酸甲酯成分分析，得到巨尾桉油脂的脂肪酸組成。鮮果與干果油脂中脂肪酸成分的定量分析采用面積歸一化法，鮮果和干果脂肪酸甲酯GC見圖2。定性分析采用計算機(jī)對各峰的質(zhì)譜圖進(jìn)行NIST標(biāo)準(zhǔn)譜庫的檢索，根據(jù)質(zhì)譜裂解規(guī)律進(jìn)行核對，參考標(biāo)準(zhǔn)圖譜。油脂中脂肪酸組成和含量分析結(jié)果如表3所示。

(a)鮮果 Fresh fruit

(b)干果 Dried fruit

表3 速生桉鮮果及干果中脂肪酸成分

注1：表示物質(zhì)中沒有測到該成分。

由表3看出，巨尾桉鮮果油脂中，其脂肪酸組成為反-9-十八碳烯酸29.01 %、棕櫚酸23.0 %、花生酸8.78 %、硬脂酸6.56 %和肉豆蔻酸5.17 %。干果油脂中，脂肪酸組成為反-9-十八碳烯酸39.36 %、棕櫚酸19.01 %、硬脂酸8.62 %、花生酸6.51 %。巨尾桉油脂有兩方面利用價值：一是從巨尾桉混合脂肪酸中分離出不同用途脂肪酸，二是巨尾桉油脂作為生物柴油原料。

3 結(jié)論

采用水蒸氣蒸餾法提取巨尾桉果實揮發(fā)油，使用石油醚溶劑提取巨尾桉油脂，利用GC-MS分別對揮發(fā)油和油脂的脂肪酸組成進(jìn)行定性和定量分析，得到了如下結(jié)論：

① 新鮮果實揮發(fā)油得率為2.28 ‰，主要成分有乙酸松油酯、α-松油醇、異龍腦、葑醇、桉葉醇和藍(lán)桉醇等。干果揮發(fā)油的得率為5.96 %?！?，主要成分有桉葉油醇、(1R)-(+)-α蒎烯、乙酸松油酯、α-松油醇和莰烯。其中，在鮮果揮發(fā)油中，α-松油醇和乙酸松油酯的含量分別達(dá)到24.95 %和24.97 %；在干果揮發(fā)油中，桉葉油醇和乙酸松油酯的含量分別達(dá)到43.05 %和12.71 %。它們都是高附加值的天然香料，具有廣泛應(yīng)用前景。

② 巨尾桉鮮果和干果的油脂得率分別為1.75 %和5.0 %。鮮果油脂中脂肪酸組成為反-9-十八碳烯酸29.01 %、棕櫚酸23.0 %、花生酸8.78 %、硬脂酸6.56 %和肉豆蔻酸5.17 %。干果油脂中脂肪酸組成為反-9-十八碳烯酸39.36 %、棕櫚酸19.01 %、硬脂酸8.62 %、花生酸6.51 %。巨尾桉油脂可作為生物柴油的原料，具有經(jīng)濟(jì)價值。