王府潤 于可新 柯樹煒 趙秋鳳 陳萍
摘 要 為研究番木瓜花的化學成分,以番木瓜花為材料,采用水蒸氣蒸餾萃取法、揮發(fā)油提取器蒸餾萃取兩種方式分別提取番木瓜花的揮發(fā)油,并利用氣相色譜-質譜聯(lián)用儀對提取出的番木瓜花的揮發(fā)油化學成分進行分離和鑒定。結果表明,利用揮發(fā)油提取器提取率約是水蒸氣蒸餾法提取率的20倍,說明揮發(fā)油提取器提取效果更佳;通過GC-MS對樣品進行分析發(fā)現(xiàn),番木瓜花揮發(fā)油中主要包括苯乙醛、芳樟醇、古巴烯、石竹烯等成分,共26種化合物,其中9種是烷烯烴,8種是醇,2種是醛,1種是酯,1種是腈,1種是酚,4種其他化合物。
關鍵詞 番木瓜花;揮發(fā)油提取;化學成分;GC-MS分析
番木瓜(Carica Paonpy L.)是番木瓜科(Caricaceae)番木瓜屬(Carica)的多年生草本植物,墨西哥、中美洲等地為番木瓜原產(chǎn)地,世界其他熱帶、亞熱帶等地域也有大量培植[1],17世紀傳入我國,到現(xiàn)代已有300多年歷史。在中國亞熱帶地區(qū),番木瓜與香蕉和菠蘿都被稱為“嶺南佳果”,且番木瓜又名“萬壽果”,多食用可延年益壽[2]。番木瓜中維生素C含量很高,有通乳抗癌、抗疫殺蟲等作用,也有強心等功效。通過干燥番木瓜的乳汁可以得到木瓜蛋白酶[2-3],可用來做餅干膨松劑、嫩肉劑。據(jù)研究,番木瓜中含有如芥子酸、對羥基苯甲酸等多種多酚[4]。近年來,對番木瓜多酚成分、生物堿、木瓜蛋白酶的分析和研究較多,未見番木瓜花揮發(fā)油研究的公開報道。植物的揮發(fā)油又稱為“液體黃金”,作為一種天然產(chǎn)物,具有抗菌、消炎、抗氧化等作用,同時又是天然香料的重要組成部分。提取的植物揮發(fā)油不僅在化妝品業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)療、農業(yè)害蟲防治等領域廣泛應用,還在人類保健方面有很大價值,故受到眾多研究者的青睞[5]。近年來,一種名為“螺旋粉虱”(Aleurodicus dispersus Russell)的新入侵害蟲在我國海南島被發(fā)現(xiàn),極大程度為害番木瓜葉片[6]。高澤正等[7]通過氣相色譜分析測定番木瓜葉片揮發(fā)油成分來研究螺旋粉虱宿主選擇性的化學生態(tài)學機制,以便于更加深入地研究番木瓜。本研究通過提取番木瓜花中的揮發(fā)油進行化學成分分析,為番木瓜花揮發(fā)油在日用食品和化學工業(yè)等領域的開發(fā)和應用提供理論和應用依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 實驗材料
番木瓜花(海南省三亞市)
1.1.2 實驗儀器與器具
7890B-7000B氣相色譜-質譜聯(lián)用儀(美國安捷倫科技有限公司)、鼓風干燥箱DHG-9053A(上海恒一科學儀器有限公司)、玻璃儀器氣流烘干箱(鞏義市予華儀器有限責任公司)、SXKW數(shù)顯控溫電熱套(北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司)、立式壓力蒸氣滅菌器LDZX-50KBS(上海申安醫(yī)療器械廠)、揮發(fā)油提取器、量筒、鐵架臺、1 000 mL圓底燒瓶、球形冷凝管、錐形瓶。
1.2 實驗方法
1.2.1 番木瓜花揮發(fā)油提取方法
1.2.1.1 水蒸氣蒸餾萃取法提取番木瓜花揮發(fā)油
將500 g番木瓜花搗碎放置于10 L蒸餾燒瓶中,加入八倍量的蒸餾水,充分混合并搖勻[8]。按照從上到下的順序依次裝置水蒸氣發(fā)生器、長頸圓底燒瓶、直形冷凝管、接引管和接收瓶,檢查裝置的氣密性。打開開關,加熱至沸,一直保持沸騰狀態(tài)大約8~10 h后,當冷凝水蒸氣凝聚在接收瓶后,關閉加熱套管的開關,靜置片刻。蒸餾完畢后,待溫度下降,拆除儀器。用乙醚溶液萃取至與水分層,收集番木瓜花精油至棕色瓶中,冷藏以備后續(xù)使用。
1.2.1.2 揮發(fā)油提取器提取法提取番木瓜花揮發(fā)油
稱取番木瓜花500 g,在圓底燒瓶中裝入番木瓜花(適當粉碎)和蒸餾水的混合液,連接揮發(fā)油提取裝置。從冷凝管上部添加蒸餾水直到?jīng)]過揮發(fā)油提取器刻度部分。維持混合液微沸約6~8 h,直到油量停止增加,則不再加溫,待稍冷卻后收集揮發(fā)油。待完成,用乙醚試劑萃取揮發(fā)油,然后打開揮發(fā)油提取器下部活塞,緩慢釋放水至油層下降至0刻度,并以棕色瓶收集所得番木瓜花精油,備用。
1.2.2 番木瓜花揮發(fā)油化學成分的鑒定分析方法
使用安捷倫7890B-7000B氣質聯(lián)用儀,Hp-5ms(30×0.25 mm×0.25 μm),色譜條件為分流樣量,分流比為5∶1,進樣口和接口溫度分別是250 ℃、260 ℃。
柱升溫程序為起始溫度60 ℃,保持3 min,以每分鐘6 ℃的溫度速率升至300 ℃,保持55 min。質譜條件為EI離子源250 ℃,電子能量70 eV,掃描質量范圍為20~450 amu。
2 結果與討論
2.1 不同方式提取的揮發(fā)油得率結果
結果如表1,在番木瓜花質量同為500 g條件下,分別用水蒸氣蒸餾萃取法和揮發(fā)油提取器提取法提取番木瓜花揮發(fā)油。水蒸氣蒸餾萃取法提取的揮發(fā)油質量最大為0.001 4 g,最小為0.000 8 g,平均質量為0.001 1 g;揮發(fā)油提取器提取法提取的揮發(fā)油質量最大為0.025 0 g,最小為0.017 0 g,平均質量為0.020 3 g。番木瓜花揮發(fā)油用水蒸氣蒸餾萃取法提取率為2.2 ppm,用揮發(fā)油提取器提取率為40.6 ppm,由此可見,揮發(fā)油提取器提取出的番木瓜花精油約是水蒸氣蒸餾法提取出番木瓜花精油的20倍,所以利用揮發(fā)油提取器提取番木瓜花精油的效率更佳。
2.2 番木瓜花揮發(fā)油主要成分的分析結果
利用隨機GC-MS Solution工作站美國國家標準譜圖庫(NIST-MS,2005)自動檢索的每個組分質譜數(shù)據(jù),參考相關的文獻資料,并結合保留指數(shù)(RI)鑒定,在程序升溫的條件下保留指數(shù)(RI)按公式(1)計算[7]。
番木瓜花揮發(fā)性物質化學成分GC-MS的總離子流圖如圖1所示。圖中各峰對應的質譜圖經(jīng)過GC-MS聯(lián)用儀的計算機譜庫檢索進行定性,質譜庫為NIST庫。
結合離子流圖、相似度等數(shù)據(jù),共鑒定出匹配度較高的化學成分26種,包括9種烷烯烴,8種醇,2種醛,1種酯,1種腈,1種酚以及其他4種化合物,如表2。其中有些化學成分有很大的藥用價值,比如芳樟醇有鎮(zhèn)痛和催眠的療效[9]。
3 結論
通過提取番木瓜花揮發(fā)油,并經(jīng)GC-MS對揮發(fā)油進行化學成分分析,確定了番木瓜花揮發(fā)油中的主要成分,可以為番木瓜花的進一步利用提供依據(jù)[10]。經(jīng)分析,共從番木瓜花揮發(fā)油中鑒定出26種化合物,如表2所示,其中9種是烷烯烴,8種是醇,2種是醛,1種是酯,1種是腈,1種是酚以及4種其他化合物。番木瓜利用價值極高,不僅可以作為鮮果食用,還具有一定藥用價值。精油是一類存在于植物體內的次生代謝物,是可從組織中提取而來的可揮發(fā)的油狀液體芳香物質,天然、無毒、無害,可用作抗氧化劑和抗菌劑。當前,通過對植物精油化學成分和生物活性進行深入研究發(fā)展,番木瓜花中含有的有效成分具有較大的開發(fā)價值。番木瓜花揮發(fā)油具有消炎抑菌、抗癌、提高免疫力、誘使腫瘤細胞凋亡等多種生物活性,在醫(yī)藥和其他產(chǎn)業(yè)中應用前景廣闊。利用番木瓜花揮發(fā)油可以開發(fā)一些抗菌消炎、保肝護肝、抗疲勞、提高免疫力以及抗腫瘤的保健品或者生物制劑,且其具有特殊香味,可以制作成高級香水、番木瓜花的護膚品等。番木瓜花揮發(fā)油中的苯乙醛作為重要有機中間體,是調和具有花香香精的原料之一,廣泛應用于芳香劑、合成藥物和食品添加劑等多種精細化學品的工業(yè)生產(chǎn)中[11,12];芳樟醇具有鈴蘭花香氣,應用于化妝品、醫(yī)藥等領域,有抗菌、除臭等功效,還可用于各種香精的調配[13,14];苯甲腈作為有機合成過程中的重要中間體,在各個方面應用廣泛[15]。石竹烯和欖香烯具有獨特香氣,欖香烯具有抗腫瘤作用[16],可以降低腫瘤細胞的活性甚至使其凋亡;蛇麻烯可以消炎、抑菌,還可以減少水腫和治療肺炎;橙花叔醇具有微弱香氣,可作為食品加工中的香精[17];亞油酸乙酯具有抗癌、調控代謝的性能,作為藥物原料,性能優(yōu)于亞油酸,可作為其優(yōu)良替代品[18]。到目前為止,對于番木瓜其他部位的研究已經(jīng)比較深入,但對于番木瓜花的研究還處于基礎階段,因此研究番木瓜花揮發(fā)油提取及分析對更加全面、深入地對番木瓜各部位進行利用以及提高番木瓜產(chǎn)業(yè)的實際生產(chǎn)效益都具有重要意義。
參考文獻:
[1] 劉思,沈文濤,黎小瑛,等.番木瓜的營養(yǎng)保健價值與產(chǎn)品開發(fā)[J].廣東農業(yè)科學,2007(2):68-70.
[2] 江楊.番木瓜的種植和開發(fā)利用[J].南方農業(yè),2018(23):21.
[3] 韋朝英.木瓜蛋白酶提取及在食品工業(yè)中的應用[J].農業(yè)與技術,2018,38(15):71-72.
[4] 王雪飛.木瓜中多酚成分的分析及穩(wěn)定性研究[D].天津:天津科技大學,2015.
[5] 余科義,岳振超,薄新黨,等.植物揮發(fā)油的提取技術研究進展[J].農村經(jīng)濟與科技,2019,30(11):68-70.
[6] 韓冬銀,劉奎,張方平,等.螺旋粉虱的生物學特性[J].昆蟲學報,2009,52(3):281-289.
[7] 高澤正,鄭麗霞,吳偉堅,等.番木瓜葉片精油化學成分的GC-MS分析[J].果樹學報,2010,27(2):307-311.
[8] 劉艷,田吉,付秀娟,等.連翹揮發(fā)油提取工藝及包合工藝研究[J].瀘州醫(yī)學院學報,2010,33(4):382-384.
[9] 姜冬梅,朱源,余江南,徐希明.芳樟醇藥理作用及制劑研究進展[J].中國中藥雜志,2015,40(18):3530-3533.
[10] 李琦,梁榮,李燕,等.GC-MS分析荷花的揮發(fā)油化學成分[J].中國果菜,2019,39(5):45-49.
[11] 譚麗媛.氧化苯乙烯液相催化重排制備苯乙醛[D].天津:天津大學,2013.
[12] 蘇安琪,沈萍,楊露,等.苯乙烯綠色氧化制備苯乙醛[J].上海應用技術學院學報(自然科學版),2010,10(1):60-63.
[13] 江燕.芳樟醇型樟葉精油中主要成分變化規(guī)律的研究[J].香料香精化妝品,2018(6):1-3.
[14] 司昕蕾,蔡秀榮,曹瑞,等.基于GC-MS技術對甘肅隴南大紅袍花椒揮發(fā)油檸檬烯芳樟醇含量的測定[J].中國現(xiàn)代中藥,2019,21(2):173-175,193.
[15] 徐保明,阮華屹,周云,等.苯甲腈類化合物的合成研究進展[J].化學世界,2012,53(5):316-320.
[16] 向福,江安娜,項俊,等.四種紫蘇葉揮發(fā)油化學成分GC-MS分析[J].食品研究與開發(fā),2015,36(13):90-94.
[17] 畢和平,韓長日,梁振益,等.海南木蓮葉揮發(fā)油化學成分研究[J].中國野生植物資源,2006(6):58-60.
[18] 吳偉,劉一夫,何劍鑌,等.固體超強酸SO42-/TiO2催化合成亞油酸乙酯[J].精細化工,2005(1):23-25,31.
(責任編輯:趙中正)