万寿菊花超临界萃取物的气相色谱-质谱分析

2010-03-23李大婧宋江峰刘春泉

食品科学 2010年18期

李大婧，宋江峰，刘春泉,*

(1.江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏南京 210014；2.东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨 150040；3.国家农业科技华东(江苏)创新中心农产品加工工程技术研究中心，江苏南京 210014)

李大婧1,2,3，宋江峰1,3，刘春泉1,3,*

结合气相色谱-质谱联用法对万寿菊花超临界萃取物的挥发性成分进行分析。采用超临界二氧化碳提取分离万寿菊花中叶黄素脂肪酸酯，含量为20%。用气相色谱-质谱联用技术分析超临界萃取物中的挥发性成分，鉴定出17种化合物，其中香树脂素及其同分异构体占21.00%，甾醇类物质占10.79%，VE占4.36%。

万寿菊花；超临界萃取物；气相色谱-质谱法

万寿菊(Tagetes erecta L.)为菊科万寿菊属植物，原产墨西哥，我国各地均作观赏花卉种植，工业上主要取其花朵作为提取叶黄素的原料。万寿菊花、叶入药有清热解毒、化痰止咳、补血通经之功效。万寿菊花中着色成分叶黄素的研究报道较多[1]，叶黄素脂肪酸酯或由叶黄素脂肪酸酯皂化后制得的叶黄素可用于辅助治疗老年性黄斑变性病或白内障等眼部疾病，目前已成为天然产物领域的研究热点。对万寿菊挥发油进行分析发现含有石竹烯、异松油烯等成分[2-5]。采用超临界流体技术萃取万寿菊花中叶黄素酯的工艺已有较多报道[6-8]，但尚未见万寿菊花超临界萃取物挥发性成分的研究报道。笔者曾研究万寿菊花超临界萃取物的抗氧化活性，发现其为一种优良的天然抗氧化剂[9]。本研究在万寿菊花超临界萃取实验中得到富含叶黄素脂肪酸酯的萃取物，用气相色谱-质谱联用方法研究萃取物中的高沸点挥发性成分，确定万寿菊花萃取物中除叶黄素脂肪酸酯外的其他生物活性成分，以期为万寿菊花超临界CO2萃取产物的综合利用和万寿菊花药用资源的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

万寿菊干花颗粒云南曲靖博浩生物科技有限公司。

CO2气体(99.5%) 南京兰叶气体有限公司；其他试剂均为分析纯。

表1 万寿菊花超临界萃取物的挥发性化学成分及含量分析Table 1 Volatile constituents and their relative contents in supercritical fluid extract from marigold flower

CP-3800 GC气相色谱-Saturn 2200 MS 质谱联用仪美国Varian公司；FS-180万能粉碎机江苏黎明制药机械有限公司；HA121-50-10超临界CO2萃取装置南通华安超临界萃取有限公司。

1.2 超临界CO2萃取万寿菊花中叶黄素脂肪酸酯

将万寿菊干花颗粒粉碎过20目筛，利用超临界CO2萃取装置提取万寿菊花叶黄素脂肪酸酯。取万寿菊干花颗粒800g，投入萃取釜，按以下工艺参数进行萃取：萃取压力30MPa，萃取温度40℃，萃取时间4h，CO2流量为50L/h，分离釜Ⅰ温度40℃、压力8MPa，分离釜Ⅱ温度40℃、压力5MPa。在分离釜Ⅰ中得橙红色万寿菊花萃取物78g，有万寿菊花固有气味，收率为9.7%，经测定叶黄素脂肪酸酯含量为20%。

1.3 万寿菊花超临界萃取物气相色谱-质谱条件

气相色谱条件：VF-5 MS石英毛细管柱(30m× 0.2mm，0.25μm)；柱温40℃(1min)，以5℃/min程序升温至280℃；汽化室温度260℃；载气为高纯He (99.999%)；载气流量1.0mL/min；进样量2μL。

质谱条件：离子源，电子轰击源(EI)，离子源温度180℃；电离电压70eV；质量范围60～600u；质谱标准库：NIST库。

2 结果与分析

取万寿菊花超临界萃取物0.0043g ，用1mL正己烷溶解后，进样，经气相色谱-质谱联用仪分析，NIST谱图库自动检索，各色谱峰相应质谱图经谱图库正、反两向检索定性鉴别，选择高符合度(最大1000)的检索结果，并逐个人工解析各峰相应的质谱图，同时查阅相关文献与标准谱图[10]对照分析，得出相应的化学成分，结果见表1。采用面积归一化法计算各成分相对含量。

由表1可知，万寿菊花超临界萃取物中鉴定出17种化合物，占萃取物总量的41.89%，主要包括香树脂素及其同分异构体3-羟基熊果-12烯和3-羟基齐墩果-12烯(21.00%)，α-豆甾醇、β-豆甾醇和β-谷甾醇等甾醇类物质(10.79%)，VE(4.36%)等生理活性成分。在万寿菊花超临界萃取物中还发现石竹烯(0.13%)等万寿菊挥发油常见成分[4-5]和光活化杀虫物质2,2＇:4＇,2＇-三噻吩(0.09%)[11]。此外，还含有部分定性含量为43.17%的长碳链脂肪族化合物。

主要活性成分中，香树脂素及其同分异构体占21.00%，12、13、16、17号物质(保留时间分别为55.746、57.657、62.232、64.127min)含量分别依次为9.16%、4.57%、4.91%、2.36%。它们具有C12、C13烯的齐墩果烷类(oleanane)和熊果烷类(ursane)化合物明显的质谱特征。下面以α-香树脂素和β-香树脂素为例说明其质谱分析过程。β-香树脂素属齐墩果-12-烯(olean-12-ene)类，α-香树脂素属熊果-12-烯(urs-12-ene)类，它们的区别仅仅是C30位置不同，这种位置不同在质谱图中没有反映，所以，α-香树脂素和β-香树脂素的质谱图相同(图1)。香树脂素的分子离子峰为相对分子质量426，主要碎片离子为m/z 41、135、147、189、190、203、207、208、218、257、426，与标准谱图一致，分子离子峰为相对分子质量426、m/z 218是具有C12、C13烯的齐墩果烷类和熊果烷类化合物质的特征峰，它是其

结构中C环的RDA(retro diels alder cleavage)裂解形成的，m/z 203是m/z 218失去甲基形成的。α-香树脂素和β-香树脂素的结构如图3。五环三萜类物质一般都是具有β-香树脂素骨架的化合物，植物中存在的三萜类大部分是C3位上具有羟基的三萜醇，以游离形式或在羟基上结合糖而成的皂苷形式存在。Oliveira等[12]研究认为α-香树脂素和β-香树脂素对胃具有保护作用，对乙酰氨基酚诱导的小鼠肝损伤[13]也有保护作用，还具有抑制搔痒症模型小鼠的搔痒等生理功能[14]。

图1 香树脂素的EI-MS质谱图Fig.1 EI-MS spectrum of amyrin

图2 α-香树脂素(A)和β-香树脂素(B)的化学结构[10]Fig.2 Chemical structures of α- and β- amyrins

图3 β-谷甾醇的EI-MS质谱图Fig.3 EI-MS spectrum of β-sitosterol

图4 β-谷甾醇的结构及裂解方式[10]Fig.4 Chemical structure and fragmentation pathway ofβ-sitosterol

主要活性成分中植物性甾醇占10.79%，10、14、15号物质(保留时间分别为52.278、58.796、60.798min)含量分别依次为2.66%、1.51%、6.62%。以15号物质β-谷甾醇为例，说明其质谱分析过程(图3)。其分子离子峰为相对分子质量414，主要离子碎片为m/z 414、399、396、381、329、303、273、255、231、213、55、43，与标准谱图一致。m/z 273是分子离子失去侧链形成的，m/z 231是分子离子失去侧链加C15、C16、C17和另外1个氢形成的，它们也是胆甾-5-烯类的特征离子。m/z 329是M－CH3离子再失去A环、并转移两个氢原子到M－85上得到的，它也是单羟基离子的显著特征。其结构及裂解方式见图4。植物甾醇为白色至淡黄色结晶性粉末，略有特殊臭味，是脂肪不皂化物的主要成分，属稳定的中性化合物，多为若干种同类物质的混合物，包括β-谷甾醇、豆甾醇等。目前对它们的研究较多，结构与胆固醇结构相似，均为4-无甲基甾醇，仅是支链结构不同。植物甾醇具有竞争性阻碍小肠吸收胆固醇的作用，促使胆固醇排出体外，因而有降低血中胆固醇和预防心血管疾病的功能。β-谷甾醇对预防和治疗冠状动脉粥样硬化类心血管疾病、溃疡性皮肤癌有一定疗效；能促进血纤维蛋白溶酶原激活因子的产生，对血栓症有预防作用；具有较强抗炎作用，具有类似氢化可的松的作用[15]。VE具有抗氧化、提高免疫力、降低致癌剂的致癌作用及抗衰老、预防心血管疾病等生理功能。

3 结论

采用超临界二氧化碳提取分离万寿菊花中叶黄素脂肪酸酯，得到叶黄素脂肪酸酯含量为20%的萃取物。对萃取物挥发性成分研究发现其还含有分子量相对较小的香树脂类物质、植物甾醇及VE等生理活性物质，这为万寿菊花药用资源的开发应用提供重要理论依据。采用超临界流体萃取技术能最大限度地利用万寿菊花这一花卉资源，保留其中的有效生理活性物质，为进一步提高万寿菊花产品的附加值提供了一条新途径。

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Gas Chromatography-Mass Spectrometry Analysis of Volatile Components Extracted from Marigold (Tagetes erecta L.) Flower by Supercritical Fluid Extraction

LI Da-jing1,2,3，SONG Jiang-feng1,3，LIU Chun-quan1,3,*
(1. Institute of Farm Products Processing, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China；2. College of Forestry, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China；3. Engineering Research Center for Agricultural Products Processing, National Agricultural Science and Technology Innovation Center in East China, Nanjing 210014, China)

Marigold flower was extracted by supercritical fluid extraction and the extracted volatile components (mainly luteinfatty acid esters with a content of 20%) were analyzed by gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS). A total of 17 compounds were found in the extract and the major compounds were amyrin and its isomer (21.00%), phytosterols (10.79%), and tocopherol (4.36%).

marigold (Tagetes erecta L. ) flower；supercritical fluid extraction；gas chromatography-mass spectrometry

TS207.3

1002-6630(2010)18-0338-04

2010-05-20

江苏省人事厅博士后科研资助计划项目(0602033B)

李大婧(1976—)，女，副教授，博士，主要从事天然产物研究。E-mail：lidajing@163.com

*通信作者：刘春泉(1959—)，男，研究员，硕士，主要从事天然产物研究。E-mail：liuchunquan2009@163.com