唐玉蓮，林紅衛(wèi)，陳迪釗，張 文

(懷化學院化學與化學工程系，湖南懷化418008)

武陵青花椒殼揮發(fā)油成分及脂肪酸分析

唐玉蓮，林紅衛(wèi)，陳迪釗，張 文

(懷化學院化學與化學工程系，湖南懷化418008)

分別采用水蒸氣蒸餾法和同時蒸餾萃取法提取武陵青花椒殼中的揮發(fā)油成分，提取率分別為6.4%和8.5%。再用氣相色譜－質(zhì)譜法(GC－MS)對揮發(fā)油成分進行分析，用峰面積歸一化法確定各組分的相對含量。兩種方法均鑒定出43種化合物，其中水蒸氣蒸餾法以β－芳樟醇(66.91%)、反式－橙花叔醇(6.28%)、D－檸檬烯(5.24%)、4－萜烯醇(2.6%)為主，同時蒸餾萃取法以β－芳樟醇(64.32%)、D－檸檬烯(5.97%)、反式－橙花叔醇(4.17%)、反式－9－十八烯酸(3.09%)為主。同時對揮發(fā)油進行甲酯化，然后用GC－MS對揮發(fā)油中含有的脂肪酸進行了分析，共分離鑒定出6種脂肪酸。結(jié)果表明:兩種方法提取的揮發(fā)油的組成及含量存在差異，揮發(fā)油中主要為不飽和脂肪酸。水蒸氣蒸餾法對無極性和弱極性的萜烯和萜醇類化合物提取效果較好，而同時蒸餾萃取法適于各種極性化合物，對極性稍強的脂肪酸和酯類有較好的提取效果。

青花椒，揮發(fā)油，脂肪酸，氣相色譜－質(zhì)譜法(GC－MS)

青花椒(Zanthoxylum schinifolium Sieb.Et Zucc.)為蕓香科落葉灌木或小喬木蜀椒的果實，又名香椒子、崖椒、野椒、青椒和狗椒等，因其果實成熟后為青色而得名，被譽為“八大調(diào)味品”之一［1］。已有的研究發(fā)現(xiàn)，花椒的活性化學成分較多，主要包括揮發(fā)油［2－7］、酰胺類物質(zhì)［8－9］、生物堿［10］、此外還含有香豆素、木脂素和脂肪酸等［11－14］?；ń返某氏阄镔|(zhì)主要是揮發(fā)油，花椒揮發(fā)油又稱花椒精油，是一類植物源次生代謝物質(zhì)，是植物體內(nèi)分子量較小，可隨水蒸氣蒸餾蒸出，具有一定氣味的揮發(fā)性油狀液體物質(zhì)，主要采用水蒸氣蒸餾法提取。國內(nèi)外對于花椒的研究，尤其是青花椒的研究較少，主要集中在栽培技術、采后干制和加工技術方面的研究。研究表明，不同地區(qū)和品種的花椒，其揮發(fā)油的主要化學成分種類和含量有很大差異。湖南武陵山區(qū)保靖縣是種植青花椒的基地，利用本基地種植的青花椒可以開發(fā)保健、醫(yī)藥、食用、調(diào)味、飼料等幾個方向的產(chǎn)品，主要包括花椒亞麻酸系列產(chǎn)品、花椒精系列產(chǎn)品和飼料添加劑或其他產(chǎn)品。研究武陵青花椒揮發(fā)油的含量及化學組成，有助于改進青花椒產(chǎn)品質(zhì)量，能夠為開拓武陵青花椒在食品、醫(yī)藥衛(wèi)生和化工制造等方面的應用提供理論依據(jù)。本工作擬采用同時蒸餾萃取和水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油，應用氣相色譜－質(zhì)譜(GCMS)分析其化學成分，比較兩種方法所提取揮發(fā)油的成分差異，同時采用甲酯化對揮發(fā)油中含有的脂肪酸進行分析，為這一藥用資源的研究開發(fā)提供實驗科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

武陵青花椒 保靖土司王花椒科技開發(fā)有限公司;正己烷、二氯甲烷、無水硫酸鈉、濃硫酸、氫氧化鉀、甲醇 分析純;水 二重蒸餾水。

QP－2010 GC－MS型氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司;同時蒸餾萃取裝置 安徽東冠器械設備有限公司;小型中藥粉碎機ZN－08 北京興時利和科技發(fā)展有限公司;分析天平 梅特勒－托利多國際貿(mào)易(上海)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 揮發(fā)油提取方法 同時蒸餾萃取提取法(SDE):稱取花椒殼粉末25.0g置于1L燒瓶中，加入蒸餾水350mL浸泡過夜，另取100mL燒瓶，加入40mL二氯甲烷，同時蒸餾萃取3h，將萃取液分層，加無水硫酸鈉干燥過夜，真空干燥揮發(fā)溶劑，得青綠色油狀物，得率為8.5%。

水蒸氣蒸餾提取法(SD):稱取花椒殼粉末25.0g，加入蒸餾水350mL浸泡過夜，采用揮發(fā)油提取器提取 6h，加入 1mL正己烷收集揮發(fā)油，得率為6.4%。

1.2.2 揮發(fā)油成分GC－MS分析條件 采用GC－MS對兩種方法提取的青花椒殼揮發(fā)性成分進行分析，經(jīng)過多次重復實驗，得到GC－MS分析的最佳實驗條件。

色譜條件:色譜柱:DB－5MS石英毛細管柱(30m ×0.25mm×0.25μm);載氣:氦氣，0.8mL·min－1;進樣口溫度:250℃;程序升溫:初始溫度40℃保持2min，以5℃·min－1的升溫速率升至80℃保持2min，再以5℃·min－1升溫速率升至240℃保持10min;分流模式進樣，分流比:10∶1;進樣量:1μL。

質(zhì)譜條件:電子轟擊EI離子源，電子能量70eV;離子源溫度:200℃;接口溫度:250℃;溶劑延遲2.5min;掃描間隔:0.5s;質(zhì)量掃描范圍 m/z:50～550amu;掃描方式:Scan;質(zhì)譜庫:NIST05標準譜庫。

1.2.3 花椒精油中脂肪酸分析方法 取100μL花椒精油，加0.4mol·L－1氫氧化鈉甲醇溶液1mL，于70℃水浴中加熱30min，冷卻至室溫，加入5%的硫酸甲醇溶液1mL，于70℃水浴中加熱30min，冷卻至室溫，加入2mL正己烷分兩次萃取，合并兩次萃取液得約2mL提取物，利用GC－MS進行測定，分析條件如下。

色譜條件:DB－23MS(30m×0.25mm×0.25μm)色譜柱;載氣:氦氣，1.0mL·min－1;進樣口溫度: 250℃;程序升溫:初始溫度70℃，以20℃·min－1的升溫速率升至150℃，再以6℃·min－1升溫速率升至180℃，然后以20℃·min－1的升溫速率升至220℃;分流模式進樣，分流比:10∶1;進樣量:1μL。

質(zhì)譜條件:電子轟擊EI離子源，電子能量70eV;離子源溫度:200℃;接口溫度:250℃;溶劑延遲2.5min;掃描間隔:0.5s;質(zhì)量掃描范圍 m/z:50～550amu;掃描方式:Scan;質(zhì)譜庫:NIST05標準譜庫。

2 結(jié)果與討論

2.1 花椒揮發(fā)油化學成分分析

按1.2.2實驗條件對青花椒殼揮發(fā)油揮發(fā)性成分進行GC－MS分析，圖1和圖2分別為同時蒸餾萃取和水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油的總離子流圖，經(jīng)儀器所配置的NIST05.LIB和NIST05s.LIB譜庫進行檢索，青花椒精油中揮發(fā)性成分的相對含量經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按峰面積歸一化法計算得出，結(jié)果見表1。由總離子流圖可知，同時蒸餾萃取精油中揮發(fā)性成分出峰相對分散，而水蒸氣蒸餾萃取精油中揮發(fā)性成分出峰相對集中，可能是同時蒸餾萃取法將蒸餾－萃取兩步合二為一，可把mg·L－1級的揮發(fā)性有機成分從脂質(zhì)或水質(zhì)介質(zhì)中濃縮數(shù)千倍，從而消除分析測定時脂質(zhì)的干擾。

圖1 SDE青花椒精油總離子流圖Fig.1 The total ion chromatogram of essential oil of Zanthoxylum schinifolium Sieb.Et Zucc.with SDE

圖2 SD青花椒精油總離子流圖Fig.2 The total ion chromatogram of essential oil of Zanthoxylum schinifolium Sieb.Et Zucc.with SD

由表1可知，青花椒揮發(fā)油總共檢出67種成分(匹配度大于90%)，這些成分主要為醇類、烯類、酮類、酸類、酯類、芳香族化合物、烷烴類，其中醇類19種，烯類18種，醛酮類5種，酸類5種，酯類9種，芳香族化合物5種，烷烴類5種，還有酰氯化物。所有成分中含量較高的有β－芳樟醇、橙花叔醇、D－檸檬烯、反式－9－十八烯酸、β－水芹烯、4－萜烯醇、石竹烯。

從同時蒸餾萃取法提取的揮發(fā)油中共鑒定出43種揮發(fā)性成分，鑒定出的化合物組分占揮發(fā)油總量的92.86%。成分含量較高的有 β－芳樟醇(64.32%)、D－檸檬烯(5.97%)、反式－橙花叔醇(4.17%)、反式－9－十八烯酸(3.09%)、β－水芹烯(2.42%)等。以醇類，單萜及倍半萜類為主，其中烯類13種(15.98%)，醇類9種(71.01%)，酯類8種(3.5%)，酸類5種(6.11%)，芳香族化合物4種(2.39%)，烷烴類2種(0.5%)，酮類1種(0.29%)以及油酸酰氯(0.12%)，其中油酸酰氯為首次從花椒中得到。

從水蒸氣蒸餾法提取的揮發(fā)油中共鑒定出43種揮發(fā)性成分，鑒定出的化合物組分占揮發(fā)油總量的93.52%。成分含量較高的有 β－芳樟醇(66.91%)、反式－橙花叔醇(6.28%)、D－檸檬烯(5.24%)、4－萜烯醇(2.6%)、石竹烯(2.1%)等。以醇類，單萜及倍半萜類為主，其中醇類 15種(80.3%)，烯類13種(14.6%)，酮類4種(0.81%)，烷烴類4種(1.23%)，酸類3種(0.48%)，酯類2種(0.97%)，以及芳香族化合物2種(0.61%)。

表1 青花椒殼揮發(fā)油化學成分分析結(jié)果Table 1 The analytical results of chemical components of volatile oil from pericarps of Zanthoxylum schinifolium Sieb.Et Zucc.

續(xù)表

表2 青花椒精油中脂肪酸的GC－MS鑒定結(jié)果Table 2 The GC－MS identification result of fatty acid of essential oil from pericarps of Zanthoxylum schinifolium Sieb.Et Zucc.

2.2 兩種提取方法所得精油的化學成分比較

表1結(jié)果表明，武陵青花椒揮發(fā)油的揮發(fā)性成分以醇類和烯類為主，醇類中含量較高的為β－芳樟醇，其含量占到已鑒定化合物總量的50%以上，烯類中含量較高的為D－檸檬烯。兩種方法所提取揮發(fā)油的主要化學成分相似，但其含量及組成不同，同時蒸餾萃取法提取的精油中酯類及酸類物質(zhì)較多，酮類及烷烴物質(zhì)較少，而水蒸氣蒸餾法提取的精油中酮類及烷烴類物質(zhì)較多。由此可以看出，同時蒸餾萃取法更適于提取極性較大的物質(zhì)，如含酯類及酸類較多的揮發(fā)油，而水蒸氣蒸餾法更適于提取極性較小的物質(zhì)，如含烷烴及酮類較多的揮發(fā)油。有機物分子的極性通常根據(jù)分子偶極矩的大小來區(qū)分極性的強弱。

2.3 花椒精油脂肪酸成分分析

按1.2.3實驗條件對青花椒精油中脂肪酸進行GC－MS分析，經(jīng)儀器所配置的 NIST05.LIB和NIST05s.LIB譜庫進行檢索，青花椒精油中揮發(fā)性成分的相對含量經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按峰面積歸一化法計算得出，結(jié)果見表2。

由表2可知，從青花椒精油中共鑒定出6種脂肪酸，占揮發(fā)油總量的9.17%，含量最高的為油酸3.68%，其次為棕櫚酸3.06%，除棕櫚酸和硬脂酸外，其余4種都為不飽和脂肪酸，而郭紅祥［15］報道的從花椒水蒸氣蒸餾法萃取物中鑒定出5種脂肪酸，分別為月桂酸、棕櫚酸、油酸、亞油酸和亞麻酸。

3 結(jié)論

采用同時蒸餾萃取法和水蒸氣蒸餾法分別提取武陵青花椒中的揮發(fā)油，得率分別為8.5%和6.4%，其中同時蒸餾萃取法得率要高于水蒸氣蒸餾法。不同方法提取的揮發(fā)油的化學成分組成及含量有差異，針對目標產(chǎn)物選擇合適的提取方法，水蒸氣蒸餾法對無極性和弱極性的各種萜烯、萜醇類化合物提取效果好，而同時蒸餾萃取法適于提取極性強的化合物，如脂肪酸和酯類。水蒸氣蒸餾法提取的揮發(fā)油主要成分為單萜、倍半萜、醇類、酮類及烷烴類，同時蒸餾萃取法提取的揮發(fā)油主要成分為醇類、烯類、酸類及酯類。

采用甲酯化結(jié)合GC－MS對青花椒精油中的脂肪酸進行分析，結(jié)果表明，青花椒精油中脂肪酸含量較高，大部分為不飽和脂肪酸。因此，本工作的研究結(jié)果可為武陵青花椒的開發(fā)利用提供理論指導。

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Analysis of chemical components of volatile oil and fatty acid from pericarps of Wuling Zanthoxylum schinifolium Sieb.Et Zucc.

TANG Yu－lian，LIN Hong－wei，CHEN Di－zhao，ZHANG Wen
(Chemistry and Chemical Engineering Department，Huaihua University，Huaihua 418008，China)

Two different extraction methods(steam distillation SD and simultaneous distillation and solvent extraction SDE)were used to extract volatile oil from pericarps of Zanthoxylum schinifolium Sieb.Et Zucc.The volatile oil contents were respectively 6.4%(SD)and 8.5%(SDE).Then GC－MS was used to analysis of volatile oil，and peak area normalization method was used to determine the relative content of the component.43 compounds were identified by GC－MS for each method.In these compounds，the main components extracted by SD method were beta－Linalool(66.91%)，+/－trans－Nerolidol(6.28%)，D－Limonene(5.24%)and 4－Terpenol(2.6%).And main components extracted by SDE method were beta.－Linalool(64.32%)，D－Limonene(5.97%)，+/－trans－Nerolidol (4.17%)，and(E)－9－Octadecenoic acid(3.09%).Moreover，the volatile oil was methoxy－carbonylated by carbinol and analyzed by GC－MS，and six fatty acids were identified.The results showed that the compositions and contents of volatile oil were different using different extraction methods，and the fatty acids in volatile oil were mainly unsaturated fatty acids.Among the two methods，the SD method was effective for extracting non－polar and weakly polar terpenes and terpenoid compounds，while the SDE method was suitable for the extraction of all kinds of polar compounds，such as fatty acids and esters.

Zanthoxylum schinifolium Sieb.Et Zucc.;volatile oil;fatty acids;GC－MS

TS207.3

A

1002－0306(2012)10－0074－05

2011－08－29

唐玉蓮(1982－)，女，碩士，講師，研究方向:中藥現(xiàn)代化及藥物分析研究。

民族藥用植物資源研究與利用湖南省重點實驗室資助項目(HHUW2011－65)。