基于不同提取方法的漢麻葉精油揮發(fā)性成分比較與分析

田 媛，孫宇峰，張大鵬，魯振家

(1.黑龍江省科學(xué)院大慶分院，黑龍江 大慶163316； 2.深圳市航天食品分析測(cè)試中心有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引 言

漢麻又稱工業(yè)大麻，屬于大麻科大麻屬一年生草本植物，是張建春等[1]根據(jù)英文“Hemp”音譯而來。漢麻中四氫大麻酚(THC)含量低于0.3%，屬于無毒品利用價(jià)值的大麻類型[2]，其漢麻葉含有豐富生理活性成分，如萜類、酚類、黃酮類、生物堿等[3-5]。漢麻葉在生長(zhǎng)旺盛時(shí)期和后期，葉子占整個(gè)植株質(zhì)量分別為25%和8%～14%[6]。精油是一類重要的天然香料，是由多種類型化合物組成的混合物。精油包含烷烴類、醇類、萜烯類和酯類等多種特殊活性成分[7]，具有美容護(hù)膚、抑菌殺菌、抗血栓、抗腫瘤[8-12]等功效，被應(yīng)用于化妝品、藥品等不同領(lǐng)域。

目前，Dennis Fiorini等[13]在漢麻干花序中獲得了一種富含CBD的精油。Simona Piccolella等[14]對(duì)漢麻花序進(jìn)行提取并做了定性比較分析。Erika Vági等[15]采用超臨界和亞臨界CO2萃取法，對(duì)漢麻脫粒殘?jiān)M(jìn)行了提取研究。朱晨瑜等[16]采用頂空固相微萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析漢麻葉揮發(fā)性成分，從漢麻葉中檢出59種揮發(fā)性成分。蔣勇等[17]采用同時(shí)蒸餾萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析漢麻葉揮發(fā)性成分，從漢麻葉中鑒定出44種揮發(fā)性成分。但國內(nèi)采用MAHD法和SFE-CO2法對(duì)漢麻葉精油提取及針對(duì)不同提取方法精油揮發(fā)性成分差異比較的研究未見報(bào)道。采用微波輔助-水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法提取漢麻葉精油，并通過氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)兩個(gè)漢麻葉精油揮發(fā)性成分進(jìn)行對(duì)比分析，為漢麻葉精油深入研究和開發(fā)利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

漢麻葉采自黑龍江省科學(xué)院大慶分院實(shí)驗(yàn)田；蒸餾水；無水硫酸鈉與30℃～60℃石油醚均為分析純；CO2：食用級(jí)，純度99.99%。

1.1.2 儀器與設(shè)備

FW400A 高速萬能粉碎機(jī)(常州市偉嘉儀器制造有限公司生產(chǎn))；晨星30目和75目篩子；PTX-FA110電子天平(福州華志科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn))；MM721AAU-PW(X)美的微波爐(佛山市順德區(qū)美的微波電器制造有限公司生產(chǎn))；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn))；TDL-80-2B離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠生產(chǎn))；SFT-10型超臨界CO2萃取裝置(Erie，PA USA生產(chǎn))；Agilent 7890A-5975C氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國安捷倫科技有限公司生產(chǎn))；恒溫磁力攪拌器(08-2T，上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司生產(chǎn))；固相微萃取裝置(57330-U，supelco生產(chǎn))。

1.2 方法

1.2.1 漢麻葉精油的提取

微波輔助水蒸氣蒸餾法提取漢麻葉精油，參照文獻(xiàn)[18]方法進(jìn)行提取[18]。晾干的漢麻葉粉碎過75目篩，稱取漢麻葉粉末100 g，按照料液比1∶8 (g/mL)加入蒸餾水，在微波功率為480 w、微波輻射時(shí)間為10 min、微波處理后放入2 000 mL圓底燒瓶中進(jìn)行水蒸氣蒸餾8.7 h，用石油醚進(jìn)行油水分離，加入適量無水硫酸鈉除去少量水分，最后揮干石油醚得到漢麻葉精油。

超臨界CO2萃取法提取漢麻葉精油，參照文獻(xiàn)[19]方法進(jìn)行提取[19]。晾干的漢麻葉粉碎過30目篩，稱取漢麻葉粉末30 g，裝進(jìn)萃取釜，密封安裝后進(jìn)行超臨界CO2萃取，萃取壓力為29 MPa，萃取溫度49℃，萃取時(shí)間3.4 h，CO2流量為13 mL/min，得到漢麻葉精油。

1.2.2 GC-MS分析條件

精油樣品預(yù)處理：精油樣品置于20 mL頂空萃取瓶中，封蓋，置于60℃水浴中，平衡20 min后插入萃取針萃取30 min。萃取針使用前在氣質(zhì)進(jìn)樣口活化20 min(250℃)。

色譜條件：

色譜柱：HP-5MS(60 m×250 μm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度250℃，氣質(zhì)接口溫度250℃；載氣流速1.5 mL/min，分流比20∶1；升溫程序：初始50℃，保持2 min；以5℃/min升溫到100℃保持3 min；4℃/min升溫到140℃保持5 min；4℃/min升溫到180℃保持5 min；5℃/min升溫到250℃保持5 min；10℃/min升溫到280℃保持10 min。

質(zhì)譜條件：EI離子源，電子能量70 eV；離子源溫度230℃；四級(jí)桿溫度150℃；全掃描35～550 da。

1.2.3 GC-MS數(shù)據(jù)處理

精油揮發(fā)性成分采用GC-MS分析和鑒定，質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索，并利用儀器自帶NIST 質(zhì)譜庫進(jìn)行自動(dòng)檢索和人工檢索，確認(rèn)各個(gè)化合物的名稱，采用峰面積歸一化法確定各個(gè)成分的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 精油物理性質(zhì)比較

采用微波輔助-水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法提取的漢麻葉精油物理性質(zhì)比較見表1。兩種提取方法的提取率分別為0.21%和0.28%。微波輔助-水蒸氣蒸餾法所得精油為淡黃色，超臨界CO2萃取法所得精油為金黃色。

表1 兩種提取方法精油物理性質(zhì)比較Tab.1 Physical properties of the essential oil extracted by two extraction methods

2.2 精油化學(xué)成分比較

采用氣質(zhì)聯(lián)用色譜儀(GC-MS)對(duì)兩個(gè)精油樣品進(jìn)行揮發(fā)性成分分析。兩個(gè)不同提取方法所得精油樣品經(jīng)GC-MS 聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)所得到總離子流色譜圖見圖1。通過計(jì)算機(jī)檢索，同時(shí)利用質(zhì)譜庫相互匹配進(jìn)行定性分析。采用面積歸一化法計(jì)算各成分相對(duì)百分含量，結(jié)果見表2。

圖1 兩種不同提取方法漢麻葉精油氣相色譜-質(zhì)譜總離子流色譜圖Fig.1 Total ion flow chromatogram of GC-MS of essential oil from hemp leaves from two different extraction methods

表2 不同提取方法漢麻葉精油成分及其含量Tab.2 Constituents and the content of essential oil from hemp leaves by different extraction methods

續(xù)表2

續(xù)表2

由表 2 可見，通過對(duì)漢麻葉精油揮發(fā)性物質(zhì)化學(xué)成分進(jìn)行GC-MC分析，微波輔助-水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法所得漢麻葉精油共鑒定出90種化合物，其中共有化合物50種。微波輔助-水蒸氣蒸餾法提取的精油共鑒定78種化合物，占總峰面積的86.67%。其中，烴類化合物有35種，醇類有12種，酮類7種，雜環(huán)化合物5種，酚類3種，醛類3種，其他化合物11種，未知化合物2種。超臨界CO2萃取法提取的精油共鑒定出62種化合物，占總峰面積的90.81%，較微波輔助-水蒸氣蒸餾法少16種化合物。其中，烴類化合物有36種，醇類有13種，酮類2種，酚類1種，酸類2種，酯類1種，其他化合物有5種，還有未知化合物2種。由表3可知，不同提取方法的漢麻葉精油中化合物種類及相對(duì)含量存在差異?；衔镱悇e方面，兩種提取方法得到的精油都為8種，但微波輔助-水蒸氣蒸餾法提取的精油未檢測(cè)出酸類和酯類，而超臨界CO2萃取法未檢測(cè)出雜環(huán)化合物和醛類，但兩種方法得到的精油成分中絕大部分都為烴類和醇類，其中烴類化合物最多，相對(duì)含量分別為66.76%和78.02%，其次為醇類化合物，相對(duì)含量分別為11.98%和8.64%，說明微波輔助-水蒸氣蒸餾法提取的精油揮發(fā)性成分烴類百分含量較超臨界CO2萃取法低，醇類百分含量較高。此外，微波輔助-水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法提取的漢麻葉精油中相對(duì)百分含量最高的均是β-石竹烯，分別為19.56%和23.77%，其次均為α-律草烯，相對(duì)百分含量分別為7.95%和9.28%，其他成分較高的有紅沒藥醇、石竹素、瑟林烯、反式-β-金合歡烯、香樹烯、愈創(chuàng)木醇、γ-依蘭油烯等。

表3 不同提取方法漢麻葉精油成分類別及相對(duì)含量Tab.3 Composition categories and relative contents of essential oil from hemp leaves by different extraction methods

3 結(jié)論

采用微波輔助-水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法提取的漢麻葉精油顏色分別為淡黃色和金黃色，提取率分別為0.21%和0.28%，超臨界CO2萃取法提取率較高。經(jīng) GC-MS 聯(lián)用技術(shù)測(cè)定結(jié)果顯示，兩種不同提取方法提取的漢麻葉精油共鑒定出90種化合物，共有化合物有50種，主要含有烴類、醇類、酮類、酚類等，其中烴類相對(duì)含量占比最大，相對(duì)含量分別為66.76%和78.02%。漢麻葉精油中相對(duì)百分含量最高的均是β-石竹烯，其次均為α-律草烯。β-石竹烯為我國GB2670-1996規(guī)定允許使用的食用香料，用于辛香香型日化及食用香精配香及煙用香精協(xié)調(diào)，對(duì)增加焦甜香氣具有較好效果，主要作用于合成香料原料，如合成乙?；裣┑龋?律草烯具有防癌作用，類別和成分含量差異和特異成分決定了精油差異。對(duì)不同提取方法所得精油成分比較分析，旨在為漢麻葉精油資源開發(fā)利用提供一定的理論依據(jù)，促進(jìn)漢麻產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展，從而帶來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。