徐娟娟， 黎卓熹， 關(guān)冠恒， 賀 彥， 肖 晶， 肖青林， 王有娣

（中山大學(xué)新華學(xué)院藥學(xué)院，廣東廣州510520）

植物精油是具有一定芳香氣味且常溫下能揮發(fā)的油狀液體，其組分復(fù)雜，多由幾十種甚至上百種分子量相對(duì)較小的簡(jiǎn)單化合物組成，按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為萜類(lèi)、芳香族、脂肪族及含氧衍生物如醇、醚、醛、酮、酸、酯等［1］.由于其具有緩解疼痛、殺菌、抗病毒、抗氧化及抗腫瘤等作用而廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥、日化等領(lǐng)域［1-4］.

肉桂屬樟科植物，藥食兼用，主產(chǎn)斯里蘭卡、印度、馬耳加什、馬來(lái)西亞、毛里求斯等熱帶國(guó)家和地區(qū)，中國(guó)的海南、云南、廣東、廣西等地也有種植.肉桂主要分為4 個(gè)品種：中國(guó)肉桂（Cinnamomum cassia），越南肉桂（Cinnamomum loureiroi）、印尼肉桂（Cinnamomum burmannii）和錫蘭肉桂（又稱(chēng)斯里蘭卡肉桂，Cinnamomum verum J. Presl）［5-6］.肉桂精油是指從桂皮、桂枝、桂葉、果實(shí)等部位提取所得的揮發(fā)油，藥理研究表明肉桂精油由于含有較多的功能成分而具有鎮(zhèn)痛、抗菌、抗氧化和抗腫瘤等作用［6-12］.由于桂皮部位的精油含量最為豐富，目前市面上的肉桂精油多來(lái)源于桂皮部位，關(guān)于桂皮精油的化學(xué)成分分析國(guó)內(nèi)外已有報(bào)道，朱羽堯等［13］研究了廣西肉桂不同植物部位的精油成分，從桂皮中共分離出23 種成分，經(jīng)質(zhì)譜鑒定出17 種成分；宋建紅等［14］采用GC-TOF/MS分析了斯里蘭卡肉桂和中國(guó)肉桂皮精油中香氣成分，從斯里蘭卡肉桂皮精油中鑒定出54 個(gè)香味成分，從中國(guó)肉桂皮精油中鑒定出56 個(gè)香味成分；張艷等［15］研究表明采用不同的溶劑提取肉桂皮精油在化學(xué)成分的組成和含量上有一定的差別；陳建華［5］對(duì)不同肉桂皮精油的香氣成分進(jìn)行了對(duì)比研究，從印尼肉桂皮精油中鑒定出36 種成分，從斯里蘭卡肉桂皮精油中鑒定出35 種成分.

肉桂廣泛應(yīng)用于食品、日用化工等領(lǐng)域，但目前來(lái)看，雖然肉桂化學(xué)成分鑒定已有科研報(bào)道，但鑒定出來(lái)的成分種類(lèi)較少，研究較為淺顯，成分與功效的研究及不同品種肉桂的質(zhì)量比較鮮有研究，故本試驗(yàn)選用兩個(gè)具有代表性的肉桂品種——印尼肉桂和斯里蘭卡肉桂，采用水蒸氣蒸餾法提取其肉桂皮精油，通過(guò)GC -MS法對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行對(duì)比分析，并通過(guò)磷鉬酸絡(luò)合物法和鄰二氮菲法測(cè)定其抗氧化活性，通過(guò)對(duì)比研究，初步探索肉桂精油的成分構(gòu)成與抗氧化活性的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，為研制抗氧化型復(fù)方精油提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器斯里蘭卡肉桂原料為錫蘭肉桂樹(shù)的樹(shù)皮，印尼肉桂原料為印尼產(chǎn)陰香（Cinnamomum burmannii（C.G.et Th.Ness）BI）樹(shù)的樹(shù)皮，規(guī)格均為桂通，等級(jí)均為統(tǒng)貨.實(shí)驗(yàn)儀器為Agilent 7890 -5977B GC/MS 高效液相色譜質(zhì)譜儀（美國(guó)Agilent公司），島津UV-2550 紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)（日本島津公司），KQ5200DE 超聲儀（昆山市超聲儀器有限公司）、SY -2000 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）、HH -S1 數(shù)顯恒溫水浴鍋（江蘇金怡儀器科技有限公司）.所用試劑均為市售分析純.

1.2 肉桂精油的提取將肉桂原料粉碎后，稱(chēng)取40 ～60 目肉桂原料顆粒 200 g，加水 500 mL，超聲波處理，水蒸氣蒸餾4 h，蒸餾液接收于回流管內(nèi)，液體分層，最上層的金黃色液體即為提取精油，將其吸出，用無(wú)水硫酸鈉干燥，-10 ℃冷凍密封保存，備用.

1.3 GC - MS 成分分析GC - MS 儀器條件如下.

GC 條件：安捷倫 HP -5MS（30 m ×250 μm ×0.25 μm）彈性石英毛細(xì)管柱.進(jìn)樣模式：分流進(jìn)樣，分流體積比20∶ 1；進(jìn)樣口溫度為250 ℃；載氣為高純氦氣；流速1. 0 mL/min.柱溫程序：初始溫度50 ℃，以4 ℃ /min升至 150 ℃保持 2 min，然后以10 ℃/min升至250 ℃保持5 min；最后通過(guò)質(zhì)譜進(jìn)行定性分析.

MS條件：電離方式EI，電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍為35 ～550 amu；離子源溫度為230 ℃；四極桿溫度為150 ℃；質(zhì)譜傳輸線溫度為250 ℃，標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù)為NIST 17.L質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù).

1.4 抗氧化活性分析

1.4.1 總抗氧化活性測(cè)定 采用磷鉬絡(luò)合法測(cè)定精油的總抗氧化活性，經(jīng)過(guò)條件優(yōu)化進(jìn)行測(cè)定.用無(wú)水乙醇將樣品體積補(bǔ)至100 mL，形成不同濃度梯度樣品.取 4 mL 磷鉬試劑液、0. 4 mL 樣品液，于95 ℃水浴中恒溫90 min，在695 nm波長(zhǎng)下測(cè)吸光度A，平行測(cè)定3 次.同時(shí)實(shí)驗(yàn)以BHT 作為樣品陽(yáng)性對(duì)照.

1.4.2 羥自由基清除率測(cè)定 采用鄰二氮菲-Fe2+法測(cè)定精油的羥自由基清除率，通過(guò)單因素分析，優(yōu)化反應(yīng)條件進(jìn)行測(cè)定.取 2 mL 濃度0.75 mmol/L鄰二氮菲溶液，加入2 mL不同濃度梯度的樣品溶液，充分混勻后，加入 2 mL 濃度0.75 mmol/L的硫酸亞鐵混勻，再加入2 mL體積分?jǐn)?shù)0.1%的H2O2混勻.于37 ℃的水浴中60 min后，在510 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度（A2），以2 mL蒸餾水代替樣品液作為空白對(duì)照，測(cè)定吸光度（A0），以2 mL的蒸餾水代替H2O2測(cè)定吸光度（A1）.精油對(duì)羥自由基清除能力按下式計(jì)算，平行測(cè)定3 次.同時(shí)實(shí)驗(yàn)以BHT作為樣品陽(yáng)性對(duì)照.

1.4.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 采用Excel 2016 軟件對(duì)GC-MS數(shù)據(jù)和抗氧化試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 肉桂精油化學(xué)成分分析結(jié)果

2.1.1 兩種肉桂精油的GC -MS 分析結(jié)果 在7890A/5975C上對(duì)斯里蘭卡肉桂精油進(jìn)行GC/MS分析，共檢出100 個(gè)色譜組分，其總離子流圖示為圖1（A）.對(duì)印尼肉桂精油進(jìn)行 GC/MS 分析，共檢出115 個(gè)色譜組分，其總離子流圖示為圖1（B）.利用MassHunter未知物分析軟件對(duì)圖1 進(jìn)行定性分析，確定各個(gè)組分的相對(duì)分子質(zhì)量和分子式，利用NIST 17 質(zhì)譜解析軟件及人工輔助分析確定化合物的結(jié)構(gòu)，斯里蘭卡肉桂精油最終確定了76 種成分，相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.62%.印尼肉桂精油最終確定了77 種成分，相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.24%，分析結(jié)果列于表1.

圖1 兩種肉桂精油的總離子流圖Fig. 1 The total ion current chromatogram of cinnamon essence oil

表1 斯里蘭卡肉桂及印尼肉桂精油成分Tab. 1 Chemical composition of cinnamon essence oils from Sri Lanka and Indonesia

續(xù)表1

續(xù)表1

續(xù)表1

2.1.2 兩種肉桂精油的主要成分對(duì)比分析 GC -MS結(jié)果顯示，斯里蘭卡肉桂精油中質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.5%的主要成分有反式肉桂醛、β -石竹烯、肉桂醛二乙縮醛、乙酸桂酯、芳樟醇、丁香酚、偽檸檬烯、鄰傘花烴、苯甲酸芐酯、石竹素、Z，Z，Z-1，5，9，9 -四甲基-1，4，7 -環(huán)十一碳三烯、α-可巴烯、α-水芹烯、十四醛等共14 個(gè)成分，相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.74%，如圖2（A）所示.印尼肉桂精油中質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.5%的主要成分有反式肉桂醛、肉桂醛二乙縮醛、α-可巴烯、乙酸桂酯、反式-2 -羥基肉桂酸、桉葉油素、α-蒎烯、左旋乙酸冰片酯、苯丙醛、（1S，8aR）-1 - 異丙基 -4，7 -二甲基 -1，2，3，5，6，8a-六氫萘（0. 76%）、莰烯、石竹素、α -松油醇、（-）-β -蒎烯等共14 個(gè)成分，相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.48%，如圖2（B）所示.

對(duì)兩種肉桂精油GC-MS分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)印尼肉桂精油含有更為豐富的揮發(fā)性成分，含量較高的前14 個(gè)主要成分有較大的區(qū)別，主要活性成分反式肉桂醛在印尼肉桂精油中含量稍高.

圖2 斯里蘭卡及印尼肉桂精油主要成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞0.5%）的對(duì)比Fig. 2 The major constituents（＞0.5 %）of cinnamon essence oil from Sri Lanka and Indonesia

兩種肉桂精油中均含有烯烴類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、酸類(lèi)和酯類(lèi)，不同官能團(tuán)類(lèi)型的化合物在兩種精油中的分布情況見(jiàn)表2，化合物總體數(shù)量上差異不大，但不同品種的肉桂精油中化合物的具體含量差異較大，如烯烴類(lèi)、酯類(lèi)、酚類(lèi)成分含量斯里蘭卡肉桂明顯高于印尼肉桂，但醛類(lèi)和醇類(lèi)成分印尼肉桂稍高，且印尼肉桂中含有特殊酚酸類(lèi)物質(zhì)反式2 -羥基肉桂酸.精油主要由萜類(lèi)化合物、芳香類(lèi)化合物和其他類(lèi)型化合物組成，不同類(lèi)型的揮發(fā)性成分在兩種肉桂精油中的分布情況見(jiàn)表3，單萜及倍半萜類(lèi)成分含量斯里蘭卡肉桂明顯高于印尼肉桂，而芳香類(lèi)成分則是印尼肉桂明顯高于斯里蘭卡肉桂.

表2 不同官能團(tuán)類(lèi)型的化合物在兩種精油中的分布情況Tab. 2 The distribution of compounds of different functional group types in two essential oils

表3 不同類(lèi)揮發(fā)性成分在兩種精油中的分布情況Tab. 3 The distribution of different volatile components in two essential oils

2.1.3 兩種肉桂精油的共有化合物對(duì)比分析 兩種精油共有成分36 個(gè)，相對(duì)保留時(shí)間基本一致，相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有一定差別，反式肉桂醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖均在60%以上，但斯里蘭卡肉桂精油中β -石竹烯、芳樟醇、鄰異苯基苯的含量遠(yuǎn)高于印尼肉桂精油，印尼肉桂精油中α -可巴烯、α -蒎烯、桉葉油素的含量遠(yuǎn)高于斯里蘭卡肉桂精油，含量相對(duì)較高的共有化合物對(duì)比情況見(jiàn)圖3.

圖3 兩種肉桂精油中共有化合物對(duì)比Fig. 3 The comparison of common compounds in two essential oils

2.1.4 兩種肉桂精油的非共有化合物對(duì)比分析斯里蘭卡肉桂精油中所含有的丁香酚、偽檸檬烯、鄰傘花烴、苯甲酸芐酯、α -水芹烯、十四醛等40個(gè)成分在印尼肉桂精油中均未被檢測(cè)到，相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.92%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%以上的特有成分有11 個(gè)，如圖4（A）所示.含量最高的是丁香酚，丁香酚具有強(qiáng)烈的丁香花樣花香和溫和的辛香香氣，正是由于丁香酚、石竹烯、芳樟醇等成分的存在，斯里蘭卡肉桂有著其他肉桂所沒(méi)有的突出的花果香.

印尼肉桂精油中所含有的反式-2 -羥基肉桂酸、左旋乙酸冰片酯、（+）-檸檬烯、（1R，5R，6R）-2，6 -二甲基-6 -（4 -甲基-3 -戊烯基）-雙環(huán)［3.1.1］庚 -2 - 烯、（1S，4S，4aS，8aR）-4，7 - 二甲基 -1 - （1 - 甲基乙基）-1，3，4，5，6，8a - 六氫-4a（2H）-萘醇、間異丙基甲苯等41 個(gè)成分未在斯里蘭卡肉桂精油中檢測(cè)到，相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.4%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.1%的特有成分共有9 個(gè)，如圖4（B）所示.

2.2 肉桂精油抗氧化活性測(cè)試結(jié)果

圖4 兩種肉桂精油中非共有化合物對(duì)比Fig. 4 The comparison of no common compounds in two essential oils

2.2.1 總抗氧化活性測(cè)定結(jié)果 磷鉬絡(luò)合法常用于測(cè)定抗氧化物質(zhì)的總抗氧化活性，肉桂精油總抗氧化能力隨濃度的變化結(jié)果如圖5 所示.由圖5 可知，隨著樣品濃度的增加，吸光度值相應(yīng)增大，表明肉桂精油及BHT的抗氧化活性均隨著濃度的增大而升高，當(dāng)精油濃度在0.05 ～0.4 mg/mL 之間時(shí)，印尼肉桂精油的總抗氧化活性始終比BHT 強(qiáng)，而斯里蘭卡肉桂精油始終比BHT 弱，由此可以看出印尼肉桂精油具有很好的總抗氧化活性.

圖5 肉桂精油的總抗氧化能力與質(zhì)量濃度的關(guān)系Fig. 5 The relationship between total antioxidant capacity and concentration of cinnamon essential oil

2.2.2 羥自由基清除率測(cè)定結(jié)果 羥基自由基可以與活細(xì)胞中任何分子發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致組織細(xì)胞病變，肉桂精油對(duì)羥基自由基的清除作用如圖6所示，隨著濃度的增加肉桂精油及BHT 對(duì)羥基自由基的清除效果均逐漸增強(qiáng)，當(dāng)精油濃度在0.000 1 ～0.01 mg/mL 之間時(shí)，印尼肉桂精油的羥基清除能力始終比同等濃度的BHT 強(qiáng)，而斯里蘭卡肉桂精油始終比BHT弱.由此可以看出，印尼肉桂精油對(duì)羥基自由基有很好的清除作用，BHT 次之，斯里蘭卡肉桂精油最弱.

圖6 肉桂精油對(duì)羥基自由基的清除率與質(zhì)量濃度的關(guān)系Fig. 6 The relationship between hydroxyl radical clearance and concentration of cinnamon essential oil

隨著抗氧化理論和自由基研究的深入，尋求天然抗氧化物質(zhì)已成為食品、藥品、化妝品等各個(gè)領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)，植物精油作為一種天然抗氧化劑越來(lái)越受到關(guān)注.磷鉬絡(luò)合法和羥自由基清除率測(cè)定實(shí)驗(yàn)均反映印尼肉桂精油具有很好的抗氧化活性，優(yōu)于陽(yáng)性對(duì)照BHT及斯里蘭卡肉桂精油.

2.3 肉桂精油化學(xué)成分與抗氧化活性之間的關(guān)系初探自由基是機(jī)體在生命活動(dòng)過(guò)程中通過(guò)生化反應(yīng)產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，具有高度的活性，能自動(dòng)催化引起鏈的引發(fā)、傳遞和終止3 個(gè)反應(yīng)階段，人體內(nèi)的自由基過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的破壞，從而加快機(jī)體的衰老過(guò)程，并可能誘發(fā)心腦血管疾病、癌癥等［15］.許多研究表明，天然成分的抗氧化機(jī)理主要與其酚類(lèi)、酚酸類(lèi)、黃酮類(lèi)、醛類(lèi)、萜類(lèi)等抗氧化成分有密切的關(guān)系，其抗氧化機(jī)理主要包含以下4 個(gè)方面：直接抑制或清除自由基；激活抗氧化體系，同時(shí)抑制與自由基有關(guān)的酶；螯合過(guò)渡金屬離子；抗氧化成分間協(xié)同作用［16-17］.

經(jīng)研究，肉桂精油中醛類(lèi)是主要組分，無(wú)論是斯里蘭卡還是印尼肉桂精油中，醛類(lèi)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均超過(guò)60%，而醛類(lèi)成分具有較好的還原性，是肉桂精油具有抗氧化活性的物質(zhì)基礎(chǔ)，印尼肉桂精油中醛類(lèi)成分的含量稍高于斯里蘭卡，筆者推測(cè)這也是印尼肉桂精油的抗氧化活性較優(yōu)的原因之一.

單旺等［18］研究發(fā)現(xiàn)，羥基肉桂酸及其衍生物清除DPPH自由基的活性遠(yuǎn)高于陽(yáng)性對(duì)照BHT，說(shuō)明酚酸類(lèi)成分具有很強(qiáng)的抗氧化活性.通過(guò)精油化學(xué)成分差異性分析可知，印尼肉桂精油中含有一種酚酸類(lèi)成分-反式-2 -羥基肉桂酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)1.85%，而在斯里蘭卡你精油中并未發(fā)現(xiàn)此類(lèi)成分.

由于精油成分的多樣性和復(fù)雜性，各抗氧化成分之間可能存在一定的相互補(bǔ)充、協(xié)同增效作用，筆者推測(cè)這也是印尼肉桂精油的抗氧化活性較優(yōu)的原因之一.目前，雖然報(bào)道的天然抗氧化劑眾多，但對(duì)其抗氧化的機(jī)理研究尚缺乏規(guī)律性的科學(xué)依據(jù)，大多還是推測(cè)和分析，有待進(jìn)一步的研究.

3 結(jié)論

本研究通過(guò)GC-MS分析，鑒定了斯里蘭卡和印尼肉桂精油的化學(xué)組成，斯里蘭卡肉桂精油最終確定了76 種成分，印尼肉桂精油最終確定了77 種成分，遠(yuǎn)多于已有文獻(xiàn)［5，13-14，19］報(bào)道的成分?jǐn)?shù)量.檢測(cè)結(jié)果還顯示，雖然二者均屬于肉桂精油，但所含的化合物種類(lèi)及含量均有一定的區(qū)別.抗氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雖然二者含有36 個(gè)共有成分，但印尼肉桂精油的抗氧化活性明顯優(yōu)于斯里蘭卡肉桂精油，且優(yōu)于陽(yáng)性對(duì)照BHT.因此印尼肉桂精油在天然抗氧化劑的研究中具有很好的應(yīng)用前景，可用于抗氧化復(fù)方精油的研究.