趙春超，楊學(xué)兵，徐 明，楊 磊，莫開林*

(1. 東北林業(yè)大學(xué)森林植物生態(tài)學(xué)教育部重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150040； 2. 四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川 成都 610081)

天竺桂(Cinnamomumpedunculatum)為樟科樟屬植物，又名大葉天竺桂、山肉桂、土桂，竺香，樹葉和樹皮可做調(diào)料也可做藥[1-3]。常綠喬木，葉可常年采摘研究，廉價易得，產(chǎn)于我國四川、湖北、安徽、湖南、福建等地，朝鮮和日本也有種植[4-5]。天竺桂全株含精油，散發(fā)清新香氣，常被用作綠化樹和觀賞樹，研究表明其精油具有抗癲癇、抗菌、殺蟲等活性[6-9]。在已報道的揮發(fā)油提取方法中，水蒸氣蒸餾法應(yīng)用最為廣泛[10]，但整個提取過程時間較長，消耗能量大，不利于熱不穩(wěn)定物質(zhì)的萃取, 而且長時間高溫提取易引起不飽和化合物或者酯類化合物的分解[11]。微波無溶劑提取法對新鮮材料進(jìn)行微波輻射加熱，使植物細(xì)胞內(nèi)部溫度快速升高、壓力逐漸增大及水分快速氣化，導(dǎo)致細(xì)胞膨脹破裂使揮發(fā)性成分隨著水蒸氣一起出來[12]，具有速度快、操作簡單、節(jié)約能源、無污染等優(yōu)點[13]。到目前為止，還沒有使用微波無溶劑提取裝置對川產(chǎn)天竺桂葉揮發(fā)油進(jìn)行提取的相關(guān)報道。因此本實驗采用微波無溶劑法提取天竺桂葉揮發(fā)油成分，并和傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法相比較，用氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)分析鑒定，并用峰面積歸一化法確定天竺桂揮發(fā)油各成分的相對百分含量，為川產(chǎn)天竺桂的深入研究提供方法及相應(yīng)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

供試天竺桂葉2016年9月采自四川省樂山市，經(jīng)東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院谷會巖副教授進(jìn)行品種鑒定。采摘后當(dāng)日空運(yùn)至實驗場所，剪成4 mm～7 mm方塊，測得初始含水率為56%，存于-18℃冰箱內(nèi)。分析純正己烷購自德州市富凱化工有限公司，無水硫酸鈉購自上海恒遠(yuǎn)生物科技有限公司。

1.2 儀器

試驗中用到的儀器有：廣東格蘭仕集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的WP700TL23-K5型微波爐、鄭州長城科工貿(mào)有限公司生產(chǎn)的SHB-IV雙A循環(huán)水式多用真空泵和美國安捷倫公司生產(chǎn)的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。

1.3 精油制備

1.3.1 微波無溶劑提取

準(zhǔn)確取鮮葉225 g置于連有揮發(fā)油提取裝置的圓底燒瓶(1L)中，微波540 W功率下輻射提取，直到收集器中揮發(fā)油產(chǎn)量不再增多，計算揮發(fā)油得率。

1.3.2 水蒸氣蒸餾

準(zhǔn)確取鮮葉225 g置于連有揮發(fā)油提取裝置的圓底燒瓶(1L)中，加入475 mL蒸餾水，電熱套540 W加熱提取, 直到收集器中揮發(fā)油產(chǎn)量不再增多，計算揮發(fā)油得率。

上述所得揮發(fā)油均存放于4 ℃冰箱內(nèi)。GC-MS檢測前用正己烷稀釋及無水硫酸鈉干燥。

1.4 GC-MS分析

測試儀器為 Agilent 6890GC和5973MS系統(tǒng)，彈性石英毛細(xì)柱型號為HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。升溫程序：柱溫從50 ℃保持5 min，以5 ℃·min-1升溫至260 ℃，保持5 min；最后以15 ℃·min-1升至280 ℃，保持10 min。色譜參數(shù)：氦為載氣，柱內(nèi)流速1.0 Ml·min-1,進(jìn)樣口溫度270 ℃，進(jìn)樣量1 μL，分流進(jìn)樣，分流比80∶1。質(zhì)譜條件：電子轟擊能量70 eV,離子源溫度230 ℃，掃描質(zhì)量范圍(m/z)15 amu ～500 amu。采用WileyNIST0標(biāo)準(zhǔn)譜庫進(jìn)行檢索，面積歸一法計算各組分的相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 揮發(fā)油提取率及理化常數(shù)

所得揮發(fā)油經(jīng)無水硫酸鈉干燥后，得到淡黃色、濃郁香味的液態(tài)精油。不同提取方法對天竺桂葉揮發(fā)油進(jìn)行提取的時間動力學(xué)及揮發(fā)油得率見圖1。

圖1 微波無溶劑提取法和水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油得率

由圖1可知，隨著時間的延長，兩種提取方法所得精油得率逐漸增多。水蒸氣蒸餾法提取天竺桂揮發(fā)油約200 min可基本提取完全，精油得率5.46 mL·kg-1；微波無溶劑提取法在40 min左右即可提取完全，精油得率6.50 mL·kg-1。這是因為水蒸氣蒸餾法的長時間加熱使精油中熱不穩(wěn)定成分氧化、水解降低產(chǎn)量；而微波無溶劑提取法通過微波輻射加熱可使葉子內(nèi)水分快速氣化，進(jìn)而將內(nèi)部揮發(fā)油成分帶出，所得精油產(chǎn)量高，品質(zhì)好[14]。

2.2 天竺桂葉精油的化學(xué)成分分析

通過GC-MS分析所得揮發(fā)油，圖2和圖3分別是微波無溶劑提取法和水蒸氣蒸餾法提取的天竺桂葉揮發(fā)油的總離子流圖，各組分的相對含量及定性分析結(jié)果見表1。

圖2 微波無溶劑提取法提取的川產(chǎn)天竺桂葉揮發(fā)油的總離子流色譜圖

圖3 水蒸氣蒸餾法提取的天竺桂葉揮發(fā)油的總離子流色譜圖

表1 GC-MS分析微波無溶劑法和水蒸氣蒸餾法提取的川產(chǎn)天竺桂葉揮發(fā)性成分

注：“—”表示未檢出

由圖2和圖3可知，兩種不同的提取方法所得川產(chǎn)天竺桂葉揮發(fā)油的主要組成成分相似，各組分相對含量略有不同。

由表1可知，兩種方法所得精油共檢測出44種化合物，其中主要組分相似，各組分含量略有不同。微波無溶劑提取法提取所得揮發(fā)油中共檢測出42個化學(xué)成分，占總揮發(fā)油的90.86%，其中以冰片為主要成分，占41.91%，其它相對含量較高的依次為乙酸肉桂酯(17.97%)、乙酸龍腦酯(5.21%)、桉葉油素(4.48%)、石竹烯(4.43%)、γ-欖香烯(3.93%)、α-松油醇(2.52%)、松油烯-4-醇(1.44%)、愈創(chuàng)醇(1.30%)等。

水蒸氣蒸餾法所得揮發(fā)油共檢測出34種化學(xué)成分，占總揮發(fā)油的83.61%，也是以冰片為主要成分，占36.15%；其它相對含量較高的依次為乙酸肉桂酯(10.91%)、桉葉油素(10.13%)、石竹烯(5.33%)、乙酸龍腦酯(4.89%)、γ-欖香烯(3.09%)、α-松油醇(2.39%)、松油烯-4-醇(1.88%)、α-蒎烯(1.14%)等。

3 結(jié)論與討論

使用GC-MS技術(shù)對微波無溶劑和水蒸氣蒸餾法提取的川產(chǎn)天竺桂葉揮發(fā)油進(jìn)行分析，結(jié)果表明：采用微波無溶劑提取法提取揮發(fā)油需40min,得率為6.50 mL·kg-1，鑒定出42種化合物；采用水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油需200 min,得率為5.46 mL·kg-1，鑒定出34種化合物?；瘜W(xué)成分均以萜類及其衍生物為主，含量最高的是冰片，其它相對含量較高的是醋酸肉桂酯、桉葉油素、石竹烯、γ-欖香烯等。

對目標(biāo)產(chǎn)物揮發(fā)油來說，兩種提取方法得到的揮發(fā)油的組分基本相同。但微波無溶劑提取法是利用鮮葉內(nèi)的水分實現(xiàn)揮發(fā)油的完全萃取,即除天竺桂鮮葉外, 沒有添加其它溶劑，具有提取速度快、節(jié)約能源、易操作、無污染等優(yōu)點。該方法也可用于其它新鮮植物中揮發(fā)油的提取。

參考文獻(xiàn)：

[1] 畢淑峰,楊夢雅,劉羽.野生天竺桂揮發(fā)油化學(xué)成分的GC-MS分析[J].黃山學(xué)院學(xué)報,2013,15(5):66～69.

[2] 蔡建秀,吳文杰,陳曉梅.天竺桂葉揮發(fā)油的提取及抗炎活性研究[J].時珍國醫(yī)國藥, 2008,29(6):26～30.

[3] 舒康云,陶永元,陳成東,等.天竺桂精油的提取及成分分析[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報, 2014,34(1):107～111.

[4] 王平,張萍,侯茂,等.天竺桂水提液對油樟懸浮細(xì)胞黃酮類積累的影響[J].生物學(xué)通報,2012,47(10):39～40.

[5] 福建省科學(xué)技術(shù)委員會《福建植物志》編寫組.福建植物志(第2卷)[M].福州:福建科學(xué)技術(shù)出版社,1982:103～104.

[6] 蔡建秀,尤祖卿,黃曉東,等.天竺桂揮發(fā)油化學(xué)成分及抑菌活性研究[J].熱帶亞熱帶植物學(xué)報,2006,14(5):403～408.

[7] 黃曉東,黃曉昆,張嫻,等.天竺桂葉精油的含量動態(tài)、化學(xué)成分及體外抗菌活性[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2010,26(4):182～188.

[8] 黃曉冬,蔡建秀,邱凱寧.天竺桂揮發(fā)油鎮(zhèn)痛、抗癲癇的作用[J].中國醫(yī)院藥學(xué)雜志，2011，31(20):1676～1678.

[9] 申鴿,彭映輝,秦巧慧,等.天竺桂葉精油成分分析及其對蚊蟲的毒殺作用[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2010，30(9):132～136.

[10] 王月亮,陳凱,李慧,等.石菖蒲無溶劑微波提取工藝的優(yōu)化研究及其揮發(fā)性成分的GC-MS分析[J].中草藥,2016,47(3):414～419.

[11] 王研,楊美丹,李建亮,等.自制微波輔助無溶劑萃取裝置及GC/MS 分析白玉蘭花揮發(fā)油[J].質(zhì)譜學(xué)報,2009,30(4):244～249.

[12] 劉偉.藍(lán)桉葉精油微波無溶劑法提取及抗氧化、抗菌活性研究[D].東北林業(yè)大學(xué)碩士論文2015:6.

[13] 傅小紅.微波無溶劑提取的應(yīng)用進(jìn)展[J].廣東化工,2014,41(9):123～124.

[14] 吳恒,吳雨凇,殷沛沛,等.西雙版納小葉杜鵑花揮發(fā)性成分研究[J].江西農(nóng)報, 2015,27(5):71～74.