不同方法提取的白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分對比分析

李國明，王曉媛，王彥兵，李守嶺*，李錦紅，李澤生

（1.湖南科技大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南湘潭411100;2.云南省德宏熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，云南瑞麗678600）

白子菜[Gynura divaricata（L.）DC.]為菊 科 菊三七屬多年生草本植物，作為中藥使用時又名白背三七［1］，具有祛痰、止咳、平喘、驅(qū)風(fēng)、健胃、解熱、鎮(zhèn)痛、抗菌消炎等作用［2］。白子菜作為菊科中具有食用和藥用價值的野菜，揮發(fā)性物質(zhì)在其中發(fā)揮了重要的作用。

現(xiàn)階段對白子菜化學(xué)成分的研究主要集中在黃酮類［3-4］、腦苷脂類等生物活性成分，及降血糖［5］、胰島素 抵 抗［6］、肝損傷保護(hù)［7］、降 血 壓［8］、解毒、抗癌、抗氧化、抗誘變、抗炎免疫［9］、活性抑制等生物活性［10］方面，而對白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分的研究相對較少。相關(guān)研究文獻(xiàn)［11-12］報道中，主要采用水蒸氣蒸餾法提取白子菜及菊三七屬植物的揮發(fā)性物質(zhì)。水蒸氣蒸餾法作為提取植物揮發(fā)性化學(xué)成分的常用方法，只適用于具有揮發(fā)性，能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞，與水不發(fā)生反應(yīng)，且難溶或不溶于水的低沸點小分子化學(xué)成分的提取，因其需將原料加熱，故不適用于化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定成分的分離。鑒于目前對白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分的研究報道相對較少，且主要方法均限于水蒸氣蒸餾法，未能全面反映其揮發(fā)性物質(zhì)的所有類屬，本研究采用弱極性有機(jī)溶劑作為提取劑，用索氏提取法及超聲波提取法來提取白子菜的揮發(fā)性物質(zhì)，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析揮發(fā)性化學(xué)成分的主要成分，旨在了解不同方法提取的白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分含量和種類差異，為采用合適方法提取白子菜揮發(fā)性物質(zhì)及進(jìn)一步研究和開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

供試白子菜采集自瑞麗市勐秀鄉(xiāng)種植基地，經(jīng)本單位研究人員李守嶺鑒定，分別為綠桿大葉種（編號mx007）、綠桿白毛種（編號mx008）和紫桿尖葉種（編號mx009）等3個白子菜品種。樣品采集部位為莖葉，采收時間為2019年8月。

試劑：石油醚（分析純，沸程30～60℃），天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；正己烷（色譜純），美國賽默飛世爾科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

ML4002E電子天平，梅特勒-托利多儀器上海有限公司；DG160中藥材粉碎機(jī)，浙江瑞安春海藥材器械廠；SB25-12DTS超聲波雙頻清洗儀，寧波新芝生物科技股份有限公司；BSXT-06索氏提取儀，上海豫明儀器有限公司；GZX-9140MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；CCA-1111循環(huán)水機(jī)-N-1200B真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海泉杰科學(xué)儀器有限公司；TG-1701MS毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），美國Thermo Fisher科技有限公司；AS3000自動進(jìn)樣器，美國Thermo Fisher科技有限公司；Trace ISQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（配有Xcalibur 3.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)），美國Thermo Fisher科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 白子菜樣品制備

將采集的不同品種白子菜用50.0℃恒溫烘干，粉碎后過樣品篩，收集60目粒度樣品，保存待用。

1.3.2 白子菜揮發(fā)性物質(zhì)提取

準(zhǔn)確稱取兩份3個不同品種的白子菜樣品各0.50 g。一份置于索氏提取器中，加入40.0 mL石油醚，保持40℃溫度，加熱回流提取1.5 h。另外一份置于250 mL具塞錐形瓶中，加入40.0 mL正己烷，采用超聲波清洗儀，在溫度為30℃，功率為40.0 kHz，功率比為97.0%的條件下超聲提取1.5 h。兩種方法收集的提取液經(jīng)真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮，得到的淡黃色液體即為白子菜揮發(fā)性物質(zhì)。以正己烷將揮發(fā)性物質(zhì)溶解后轉(zhuǎn)移至5.0 mL容量瓶，定容搖勻，密封靜置待測。

1.3.3 白子菜揮發(fā)性物質(zhì)供測試溶液的配制

準(zhǔn)確移取3個不同品種的白子菜揮發(fā)性物質(zhì)各0.5 mL于5.0 mL容量瓶中，以正己烷定容，搖勻靜置30 min后，移取1.0 mL待測液至進(jìn)樣瓶中，放置于自動進(jìn)樣器待進(jìn)樣測試。

1.3.4 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）分析條件

色譜條件：TG-1701MS毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），進(jìn)樣口溫度250.0℃，分流比100∶1，載氣為高純氦氣，采用恒流模式，程序升溫（初始溫度為70.0℃保持1.0 min，以15.0℃/min的升溫速率升至250.0℃保持40.0 min），柱流量為1.0 mL/min，平均線速度為37 cm/s，進(jìn)樣量1.0 μL。

質(zhì)譜條件：電離模式為EI，電子倍增管電壓1 917.0 V，電子能量70.0 eV，離子傳輸管溫度250.0℃，離子源溫度250.0℃，掃描范圍m/z為50～650 amu。

1.4 數(shù)據(jù)處理

通過質(zhì)譜工作站軟件Xcalibur 3.0結(jié)合NISTDEMO標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)庫對采集得到的白子菜揮發(fā)性物質(zhì)色譜峰進(jìn)行定性和定量分析，以峰面積歸一化法計算各化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對白子菜揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分分析結(jié)果

兩種方法提取的白子菜揮發(fā)性物質(zhì)總離子流圖見圖1～6，索氏提取法提取的綠桿大葉種、綠桿白毛種和紫桿尖葉種揮發(fā)性物質(zhì)分別鑒定出57種（圖1）、59種、54種化合物；超聲波提取法提取的綠桿大葉種、綠桿白毛種和紫桿尖葉種揮發(fā)性物質(zhì)分別鑒定出58種（圖2）、65種、57種化合物，白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析結(jié)果見表1。

表1 白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分分析結(jié)果

圖1 索氏提取法提取的綠桿大葉種白子菜揮發(fā)性物質(zhì)GC-MS總離子流色譜圖

圖2 超聲波提取法提取的綠桿大葉種白子菜揮發(fā)性物質(zhì)GC-MS總離子流色譜圖

由分析結(jié)果可知，綠桿大葉種白子菜經(jīng)索氏提取法和超聲波提取法得到57種、58種化合物，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為95.73%、94.75%。其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.00%的化合物分別有15種、16種，質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為85.21%、86.91%，超聲波提取法得到了癸酸甲酯和壬二酸單甲酯，且正二十二烷、派利文堿、桉葉油醇、環(huán)氧異長葉烯、正二十六烷等化合物含量分別比索氏提取法高0.37%、0.61%、0.41%、0.13%、2.62%，其它化合物含量均比索氏提取法低；綠桿白毛種白子菜經(jīng)索氏提取法和超聲波提取法得到59種、65種化合物，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為95.33%、95.76%。其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.00%化合物分別有16種、19種，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為86.00%、86.73%。超聲波提取法得到了Z-9-十六碳稀-1-醇、1-十三烯、己二酸二辛酯這三種化合物，且（Z）-9-十四碳烯-1-醇、正二十二烷、派利文堿、正二十六烷、4-甲基傘形酮、1-十七醇等化合物含量分別比索氏提取法低0.06%、0.38%、0.82%、1.30%、6.66%、1.88%，其它化合物含量比索氏提取法高；紫桿尖葉種白子菜經(jīng)索氏提取法和超聲波提取法得到54種、57種化合物，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為96.90%、95.11%。其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.00%的化合物分別有14種、18種，質(zhì) 量分 數(shù) 分別為86.38%、87.30%。超聲波提取法得到了棕櫚酸丁酯，且4-異丙基環(huán)己酮、異三十烷、派利文堿、正二十六烷、十二烷二酸二甲酯、4-甲基傘形酮、（Z）-11-十六碳烯-1-醇、異長葉烯酮等化合物含量分別比索氏提取法高1.20%、0.02%、0.55%、1.41%、0.36%、0.13%、1.05%、1.26%，其它化合物含量均比索氏提取法低。

2.2 兩種方法提取的白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分對比分析

由圖3～4可知，兩種方法提取的白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分中，超聲波提取法得到了索氏提取法沒有的醌類化合物，但含量很低。3個品種的白子菜中經(jīng)兩種方法得到的含量最高的化合物均是烷烴類，其中，綠桿白毛種烷烴類更是高達(dá)42.00%，其余兩個品種也大于30%。其它質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于10%的化合物類型中，綠桿大葉種均有羧酸類和醇類，醇類高達(dá)26.95%，超聲波提取法還有酯類；綠桿白毛種均為醇類和胺類，紫桿尖葉種均為羧酸類、醇類和烯烴類。其中，綠桿大葉種由索氏提取法得到的酯類化合物含量比超聲波提取法低7.56%，羧酸類和醇類分別比超聲波提取法高5.82%、5.13%。綠桿白毛種由兩種方法得到的烷烴類化合物含量均比其它兩個品種高，其中，索氏提取法所得烷烴含量高達(dá)42.00%，分別比綠桿大葉種和紫桿尖葉種高10.22%、6.69%，超聲波提取法所得烷烴含量為42.11%，分別比綠桿大葉種和紫桿尖葉種高8.54%、5.96%。綠桿白毛種由索氏提取法得到的酮類含量比超聲波提取法高6.49%，比綠桿大葉種和紫桿尖葉種分別高7.89%、3.25%，超聲波提取法所得烯烴類含量比索氏提取法高4.49%。綠桿白毛種由兩種方法得到的胺類化合物含量分別為10.89%、10.07%，均比其它兩個品種高，其中，索氏提取法所得胺類含量分別比綠桿大葉種和紫桿尖葉種高4.30%、1.93%，超聲波提取法所得胺類含量分別比綠桿大葉種和紫桿尖葉種高2.87%、0.56%。紫桿尖葉種由索氏提取法得到的酯類和酮類含量分別比超聲波提取法低2.15%、1.64%，羧酸類和醇類含量分別比超聲波提取法高3.93%、3.31%，兩種方法得到的烯烴類化合物含量分別為10.39%、10.77%，均比其它兩個品種高，其中，索氏提取法所得烯烴類含量分別比綠桿大葉種和紫桿尖葉種高4.56%、7.80%，超聲波提取法所得烯烴類含量分別比綠桿大葉種和紫桿尖葉種高4.75%、3.69%。

圖3 索氏提取法的白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分類別質(zhì)量分?jǐn)?shù)

續(xù)表1 白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分分析結(jié)果

圖4 超聲波提取法的白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分類別質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由圖5～6可知，兩種方法提取的白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分中，酯類、烷烴類、羧酸類、醇類、酮類、烯烴類等6類化合物數(shù)量較多。其中，綠桿白毛種中酯類數(shù)量最多，索氏提取法為18種，超聲波提取法為19種，綠桿大葉種中均為17種。烷烴類化合物，3個品種經(jīng)索氏提取法均得到12種，超聲波提取法均得到13種，其它4類化合物數(shù)量，兩種方法間差別不多。

圖5 索氏提取法的白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分類別數(shù)量

圖6 超聲波提取法的白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分類別數(shù)量

3 結(jié)論與討論

本研究采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）對由索氏提取法和超聲波提取法得到的3個品種白子菜揮發(fā)性物質(zhì)化學(xué)成分組成及其含量進(jìn)行分析，并研究比較了不同方法提取的白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分種類、含量及數(shù)量差異。由分析可知，3個品種的白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分屬于烷烴類、酯類、羧酸類、醇類、醛類、酮類、醌類、烯烴類、胺類和酚類等10類化合物。

本研究采用有機(jī)溶劑經(jīng)兩種提取方法所得的3個品種白子菜揮發(fā)性化學(xué)成分與白子菜及同屬的菊三七經(jīng)水蒸氣蒸餾法所得的主要化合物有所差別。冼寒梅等［11］采用水蒸氣蒸餾法提取白子菜不同部位的揮發(fā)油,分析鑒別出44種化學(xué)成分，在根、莖、葉揮發(fā)油中分別鑒定出31、25和27種化學(xué)成分，有14種成分為3個藥用部位所共有，主要化合物為α-石竹烯、δ-蓽澄茄烯、大葉香烯。梁利香等［12］采用水蒸氣蒸餾法提取菊三七莖葉中的揮發(fā)油,分析鑒定了16個組分,占揮發(fā)油總量的93.78%，主要成分為石竹烯氧化物、匙葉桉油烯醇、石竹烯、2,6二甲基-6-（4-甲基-3-戊基）-雙環(huán)[3.1.1]-2-庚烯。其中單萜類及其含氧衍生物6種，相對含量為總量的3.99%,倍半萜類及其含氧衍生物10種，相對含量為總量89.79%。本研究索氏提取法采用的有機(jī)溶劑石油醚及超聲波提取法采用的有機(jī)溶劑正己烷均屬于極性相近的弱極性溶劑，根據(jù)極性相似者相溶的原理，提取所得的化合物也多以中等極性及弱極性化合物為主，與水蒸汽蒸餾法所得化合物有一定程度地互補(bǔ)，呈現(xiàn)了白子菜揮發(fā)性物質(zhì)中不同極性類型化合物的含量差別，可為白子菜揮發(fā)性物質(zhì)的深入研究和開發(fā)利用提供參考依據(jù)。