五爪金龍揮發(fā)油的化學(xué)成分與資源化利用分析

余細(xì)紅，向亞林

(揭陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 揭陽(yáng) 522000)

五爪金龍(Ipomoeacairica)，旋花科番薯屬，是我國(guó)公布的第四批中國(guó)自然生態(tài)系統(tǒng)外來(lái)入侵物種名單之一[1]，原產(chǎn)熱帶美洲，現(xiàn)廣泛分布于我國(guó)華南地區(qū)，成為與“植物殺手”薇甘菊相提并論的一種多年生草質(zhì)藤本惡性雜草[2]，為了防止五爪金龍進(jìn)一步的擴(kuò)散，因此對(duì)五爪金龍的生物學(xué)特性[3-5]、入侵機(jī)制[6]及防控[7-8]等方面的研究工作正在積極開(kāi)展。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)五爪金龍含有大量次生代謝物質(zhì)，有一定的藥用價(jià)值，如牛蒡苷元(A)和絡(luò)石苷元(T)[9]、異綠原酸[10]、黃酮、綠原酸[11]、五糖樹(shù)脂苷[12]等物質(zhì)具有抗腫瘤、抗高血糖、鎮(zhèn)痛等藥用價(jià)值，但有關(guān)五爪金龍揮發(fā)性物質(zhì)的成分和活性分析的研究較少，如果對(duì)五爪金龍的揮發(fā)油進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用，不失為一種全面有效“變害為寶”的治理手段。目前揮發(fā)性物質(zhì)的香料作用、保健與美容功效、藥理作用、抑菌殺蟲(chóng)作用受到人們的重視和關(guān)注。本文采用水蒸氣蒸餾法提取五爪金龍揮發(fā)油，利用氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)分析揮發(fā)油的化學(xué)成分，以期為進(jìn)一步揭示揮發(fā)性物質(zhì)在五爪金龍成功入侵過(guò)程中所起的作用，同時(shí)分析其化學(xué)成分的活性作用，為五爪金龍的進(jìn)一步資源化開(kāi)發(fā)和利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料及儀器

五爪金龍鮮葉采自中國(guó)廣州市華南師范大學(xué)校園內(nèi)。Agilent 7890B-5977A氣質(zhì)聯(lián)用儀，美國(guó)安捷倫公司；FA2004電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；揮發(fā)油提取器等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 五爪金龍揮發(fā)油的提取制備

選擇健康生長(zhǎng)無(wú)病蟲(chóng)害的新鮮葉片，稱取1000 g葉片，放入揮發(fā)油提取器中，采用水蒸氣蒸餾法進(jìn)行提取，提取時(shí)間為8 h，每隔2 h收集一次，然后用無(wú)水乙醚萃取，無(wú)水硫酸鈉干燥，乙醚自然揮發(fā)得到淡黃色油狀液體，稱重得4.7643 g，得油率為0.476%，于4 ℃冰箱貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 五爪金龍揮發(fā)油化學(xué)成分分析

取1 μL揮發(fā)油，用無(wú)水乙醚稀釋成1 mL溶液，采用GC-MS對(duì)揮發(fā)油進(jìn)行分析。

GC條件：石英毛細(xì)管柱 HP-5MS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)程序升溫，起始溫度為40 ℃，保持1 min，以 5 ℃/min升溫180 ℃，保持2 min，再以10 ℃/min升溫速率，升溫到 260 ℃，然后保持至完成分析，載氣為He(99. 99%)，柱流量 1. 0 mL/min，壓力 28. 8 kPa，進(jìn)樣口溫度250 ℃，不分流。

MS條件：EI源，電子能量為70 eV，接口溫度為250 ℃，離子源溫度為 230 ℃，采集質(zhì)量范圍35～500 amu。

樣品經(jīng)氣相色譜質(zhì)譜分析，各分離組分采用NIST14譜庫(kù)檢索(匹配度大于80%)，并結(jié)合人工解析和文獻(xiàn)確認(rèn)其化學(xué)成分。相對(duì)含量采用色譜峰面積歸一化法計(jì)算。

2 結(jié)果與討論

2.1 五爪金龍揮發(fā)油成分分析

提取的五爪金龍揮發(fā)油樣品，經(jīng)GC-MS 檢測(cè)后，共分離出97個(gè)色譜峰，鑒定了其中58個(gè)化合物(相似度大于 80%并與標(biāo)準(zhǔn)譜圖比對(duì))，占揮發(fā)油總質(zhì)量的78.16%。分析結(jié)果顯示(見(jiàn)表1)，其中含量最高的是(S)(+) -3-甲基-2-丁醇，相對(duì)含量達(dá)10.54%，其次有異佛爾酮、反式-3-己烯-1-醇、對(duì)傘花烴、(Z)-9-十八烯酸酰胺、順式-石竹烯，相對(duì)含量分別為9.61%、4.8%、3.09%、3.05%、2.98%。

表1 五爪金龍揮發(fā)油成分的GC-MS分析

續(xù)表1

3726.6941.71Selin-6-en-4.alpha.-olC15H26O2223827.6060.33正十七烷C17H362403927.8460.421 -碘-三十二烷C32H65I5764028.7680.30正十八烷C18H382544129.1000.88(-)-cis-蒎烷C10H181384231.5050.98鄰苯二酸-異丁基-3-戊烯基酯C18H24O43044332.6200.907,9-二叔丁基-1-氧雜螺(4,5)癸-6,9-二烯-2,8-聚酯C17H24O32764432.7360.85棕櫚酸甲酯C17H34O22704533.4070.56鄰苯二甲酸二丁酯C16H22O42784634.0161.24正二十烷C20H422824735.2270.261-十八烷烯C18H362524835.4401.38正二十一烷C21H442964935.6230.47葉綠醇C20H40O2965035.7910.40硬脂酸甲酯C19H38O22985136.2140.14亞油酸乙酯C20H36O23085236.4113.05(Z)-9-十八烯酸酰胺C18H35NO2815336.6381.19二十二烷C22H463105436.7541.405-十八烷烯C18H362525537.2460.72N,N-二甲基辛酰胺C10H21NO1715638.5760.27十八酰胺C18H37NO2835738.6411.11二十四烷C24H503385838.7400.551-二十九烷烯C29H58406

2.2 五爪金龍揮發(fā)油成分的組成分析

表2 五爪金龍揮發(fā)油的化學(xué)組成

揮發(fā)油是粗提取物，是由多種類型的化合物組成的混合體系，由表2可知，組成五爪金龍的揮發(fā)油的物質(zhì)類型主要有酯類、醛類、酮類、醇類、萜類、烷類、芳香族化合物、含氮化合物等，其中萜類化合物的數(shù)量最多有18種，總相對(duì)含量也比較高，達(dá)到20.41%，占揮發(fā)油總量的26.83%，僅次于醇類化合物占揮發(fā)油的總量(26.83%)，其中含量較高的有順式-石竹烯(2.98%)、長(zhǎng)葉烯(2.87%)、蛇麻烯環(huán)氧化物II(1.89%)、可巴烯(1.78%)、(+)-喇叭烯(1.23%)、β-欖香烯(0.88%)。醇類化合物的相對(duì)總含量最高為20.97%，其中含量最高的是(S)-(+)-3-甲基-2-丁醇，相對(duì)含量達(dá)10.54%，其次是反-3-己烯-1-醇，相對(duì)含量為4.8%。烷類化合物有11種，相對(duì)含量大于1%是5-十八烷烯(1.4%)、二十一烷(1.38%)、二十烷(1.24%)、二十二烷(1.19%)、二十四烷(1.11%)。酮類化合物雖然只有異佛爾酮一種，但其相對(duì)含量較高達(dá)到了9.61%。芳香族化合物有6種，總相對(duì)含量為9.05%，其中含量較高的是甘菊藍(lán)(2.45%)。酯類化合物中含量最高的是棕櫚酸甲酯(0.85%)，含氮化合物中含量最高的是(Z)-9-十八烯酸酰胺(3.05%)，醛類化合物的只有反-2-己烯醛(0.52%)。

3 結(jié) 論

3.1 五爪金龍揮發(fā)性物質(zhì)的組成和含量

本文對(duì)五爪金龍揮發(fā)油進(jìn)行了GC-MS分析，分離出97個(gè)色譜峰，鑒定了其中的58個(gè)化合物，占揮發(fā)油總質(zhì)量的78.16%。其中含量最高的是(S)-(+)-3-甲基-2-丁醇(10.54%)、其它主要化合物含量依次為異佛爾酮(9.61%)、反式-3-己烯-1-醇(4.8%)、對(duì)傘花烴(3.09%)、(Z)-9-十八烯酸酰胺(3.05%)、順式-石竹烯(2.98%)。揮發(fā)油成分種類豐富，有酯類、醇類、萜類、烷類、醛類、酮類、芳香族化合物、含氮化合物等。但由于植物精油屬于成分復(fù)雜的混合物，所以不同的研究者對(duì)其成分的鑒定也存在差異。此前楊柳等[13]對(duì)五爪金龍葉揮發(fā)油的化學(xué)成分進(jìn)行分析和鑒定，經(jīng)毛細(xì)管色譜分離出24個(gè)峰，鑒定出23種化合物，占揮發(fā)油總量的99.43%，其主要化學(xué)成分為石竹烯(29.52%)、大根香葉烯 D(22.32%)、α-石竹烯(19.52%)、β-欖香烯(13.32%)和大根香葉烯 B(2.83%)。筆者發(fā)現(xiàn)本結(jié)果與楊柳等[13]的結(jié)果在揮發(fā)油的種類和數(shù)量上有一定的差異，這可能是同一種植物會(huì)因不同的生長(zhǎng)環(huán)境或不同的采集期，造成揮發(fā)油的成分和含量存在顯著的差異，即使同一株植物因?yàn)橹参锊课坏牟町?，其揮發(fā)油成分含量也可能不同。這些差異也可能與樣品的貯存環(huán)境、前處理過(guò)程和儀器設(shè)備的檢測(cè)靈敏度差異等有關(guān)。目前利用GC-MS 技術(shù)對(duì)五爪金龍揮發(fā)性成分進(jìn)行分析的報(bào)道并不多，因此，如何提高揮發(fā)油的產(chǎn)率、品質(zhì)、價(jià)值等方面還需要在提取工藝、在優(yōu)化各個(gè)因素的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行探索和研究。

3.2 揮發(fā)性物質(zhì)資源利用的潛力分析

揮發(fā)性醇類一般具有令人興奮的調(diào)和性氣味且有抗腐敗、抗濾過(guò)性病毒等特性[14]。諸如(S)-(+)-3-甲基-2-丁醇，具有水果香味[15]；順-3-己烯-1-醇又名葉醇，不僅是名貴的香料，還是香精生產(chǎn)中不可缺少的調(diào)香物質(zhì)；葉綠醇，是一種無(wú)環(huán)二萜化合物，是合成維生素E、維生素 K1的原料[16]；斯巴醇可抑制淋巴細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)細(xì)胞的調(diào)亡，起到抗炎作用[17]。

萜類化合物是植物揮發(fā)油的主要成分，具有多種生物活性的一類化合物，常具有提神、抗菌消炎和鎮(zhèn)痛作用[18-19]。石竹烯是一類雙環(huán)倍半萜類化合物，是允許使用的食品香料，或者用來(lái)合成乙?；裣┑雀袃r(jià)值的香料[20]。石竹烯氧化物具有廣泛的鎮(zhèn)痛、抗炎、抗真菌和細(xì)胞毒活性[21]。β-欖香烯是我國(guó)自行研發(fā)的廣譜抗腫瘤新藥，目前已廣泛用于治療各種腫瘤，已被列入國(guó)家基本藥物和全國(guó)醫(yī)保用藥目錄[22]。可巴烯、別香橙烯等也廣泛用于香精香料和醫(yī)藥工業(yè)中。其他一些揮發(fā)性成分，如大根香葉烯、杜松烯、檸檬烯等都廣泛應(yīng)用于日化用品、化妝品、食品香料和醫(yī)藥工業(yè)中[23]。據(jù)報(bào)道，萜類是具有化感作用的化合物，并可以通過(guò)揮發(fā)、淋溶、分泌和植物殘?bào)w分解等途徑進(jìn)入環(huán)境，從而引起周?chē)鷳B(tài)系統(tǒng)和生物群落的變化[24]，從而形成更加有利于其自身生長(zhǎng)和繁殖的微生態(tài)環(huán)境，這對(duì)于五爪金龍能迅速占據(jù)生態(tài)優(yōu)勢(shì)是有輔助作用的。林淳等[25]對(duì)五爪金龍病蟲(chóng)害種類進(jìn)行了較為系統(tǒng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其蟲(chóng)害僅2種昆蟲(chóng)，其病害僅有炭疽病且室內(nèi)接種表明其致病力較弱，這可能也與萜類化合物的抗菌和化感作用有關(guān)。

異佛爾酮帶有薄荷香味，可以作為一種香原料用于各種香精中，在卷煙中顯著地增加卷煙香氣[26]，也作為一種醫(yī)藥、塑料、香料合成的中間體得到廣泛應(yīng)用[27]。芳香族化合物中對(duì)傘花烴又名對(duì)異丙基甲苯，它存在于多種精油中。它可以直接用于食用香料，可以用于調(diào)配化妝品、皂用和洗滌劑用香精，還可以用于制藥工業(yè)，制成軟膠囊，用作鎮(zhèn)咳、祛痰藥、治療慢性氣管炎[28]。甘菊藍(lán)又名奧、甘菊環(huán)等，存在于菊科植物母菊的全草和花中，具有抗菌鎮(zhèn)痛的作用[29]。此外還有酯類、含氮化合物等也是一些重要的香味物質(zhì)，含量雖然不多，但也不可忽視它們的作用?？傊?，五爪金龍揮發(fā)油化學(xué)成分豐富，其生物活性明顯，具有綜合開(kāi)發(fā)的價(jià)值。