同时蒸馏萃取-气相色谱-质谱联用分析汉麻叶挥发性成分

蒋 勇，李靖宇,2，杜军强,,4，何锦风，何聪芬，祝 钧,*

(1.北京工商大学食品学院，植物资源研究开发北京市重点实验室，北京 100048；2.首都师范大学生命科学学院，北京100048；3.中国人民解放军总后勤部军需装备研究所军用汉麻材料研究中心，北京 100082；

4.四川农业大学食品学院，四川 雅安 625014)

同时蒸馏萃取-气相色谱-质谱联用分析汉麻叶挥发性成分

蒋 勇1，李靖宇1,2，杜军强1,3,4，何锦风3，何聪芬1，祝 钧1,*

(1.北京工商大学食品学院，植物资源研究开发北京市重点实验室，北京 100048；2.首都师范大学生命科学学院，北京100048；3.中国人民解放军总后勤部军需装备研究所军用汉麻材料研究中心，北京 100082；

4.四川农业大学食品学院，四川 雅安 625014)

采用同时蒸馏萃取法结合气相色谱-质谱联用对汉麻叶的挥发性成分进行分析，考察以二氯甲烷为萃取溶剂，不同萃取时间对分析结果的影响。结果表明：最佳萃取时间为4h，从汉麻叶中鉴定出44种挥发性成分，占挥发油总组分的86.04%，其中酮类7种(4.67%)、酚类2种(6.13%)、醛类4种(3.88%)、醇类8种(15.35%)、烃类13种(29.40%)、杂环化合物类2种(0.97%)、其他8种(25.64%)。在鉴定出的成分中含量较多的是石竹烯氧化物(14.36%)、石竹烯(8.08%)和α-石竹烯(7.05%)等。

汉麻；同时蒸馏萃取；气相色谱-质谱；挥发性成分

汉麻(China-hemp)，为木兰纲(Magnoliopsida)、荨麻目(Urticales)、大麻科(Cannabinaceae)、大麻属(Cannabis)、大麻种(Cannabis sativaL.)，四氢大麻酚(tetrahydrocannabinol，THC)含量低于0.3%的一年生草本植物，通常为雌雄异株，雄株开花不结籽，俗称“花麻”；雌株授粉后能结籽，故俗称“籽麻”。一般雌株稍多于雄株，经过选育也有雌雄同株的[1]。汉麻药用历史悠久，麻叶、麻花、麻根可提取药物，有止血、散淤、解毒、安胎、利尿、镇静、麻醉等功效。医用汉麻发展始于约公元前2737年，大大滞后于汉麻作为纤维的历史[2]。到20世纪初，汉麻已经被广泛应用，汉麻药品已被作为止痉挛、镇静、止痛、催眠的药物[3-6]。近年来还发现大麻具有抗氧化[7]、调节肌体免疫力[8]、预防妇女绝经后发生骨质疏松的作用[9]。

目前，国内外对大麻类植物作为精神类药物的研究较多[10-11]，但对汉麻叶挥发油主要成分的研究尚未见报道。同时蒸馏萃取(simultaneous distillation extraction，SDE)技术于40年前创立，随后进行了相关修改，现今已经是分离食品基质或芳香植物中挥发性成分的常用技术[12-13]。本实验采用同时蒸馏萃取-气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)技术分析汉麻叶的挥发性成分[14-16]，为进一步开发利用、研究汉麻叶提供基础数据和理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

“云南一号”汉麻叶 中国人民解放军总后勤部军需装备研究所军用汉麻材料研究中心。

二氯甲烷、无水硫酸钠、氯化钠(均为分析纯) 北京化学试剂公司。

RE-52AA旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；NEvap氮吹仪 上海思伯明仪器设备有限公司；JA-5300电子分析天平 上海精密科学仪器公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 河南省予华仪器有限公司；同时蒸馏萃取装置 北京肯堡博美实验器皿有限公司；6890N-5973i气相色谱-质谱联用仪 美国Agilent公司。

1.2 方法

1.2.1 同时蒸馏萃取样品制备

将汉麻叶粉碎，称取50g，放入500mL圆底烧瓶中，加入250g去离子水和5g氯化钠，置于同时蒸馏装置的轻相一端，油浴加热，温度控制在120℃。同时蒸馏装置的另一端为盛有50mL重蒸二氯甲烷的100mL圆底烧瓶，恒温水浴加热，温度控制在45℃。萃取4次，萃取时间分别为2、3、4、5h，将萃取液分别用无水硫酸钠干燥至无水状态，过滤后将滤液用旋转蒸发器空转浓缩至0.5mL，然后使用氮气吹扫浓缩至0.2mL，装入小瓶密封冷藏，待分析。

1.2.2 气相色谱、质谱分析条件

气相色谱条件：色谱柱为DB-WAX(30.0m×250μm，0.25μm)；载气He(99.995%)；恒流，柱流速1.0mL/min；分流比80:1，进样量1.4μL，进样口温度为250℃；起始温度35℃(保持3min)，以5℃/min的速度升至230℃(保持10min)。

质谱条件：EI源，电子能量70eV，离子源230℃，四极杆150℃，溶剂延迟为5min，扫描模式Scan，扫描质量范围33～300u，电子倍增管电压1.4kV。

1.2.3 定性定量分析

定性分析：对检测结果的分析以计算机Nist 08谱库检索为主，结合保留指数进行人工谱图解析，确定汉麻叶的挥发性成分。

恒温保留指数的计算公式为：

式中：t′(i)为待测组分的调整保留时间；t′(n)为具有n个碳原子的正构烷烃的调整保留时间；t′(n＋1)为具有(n＋1)个碳原子的正构烷烃的保留时间。

当为线性程序升温时，可直接用保留时间计算保留指数，计算公式为：

定量分析：采用面积归一化法进行定量分析，求得汉麻叶各挥发性成分的相对含量。

2 结果与分析

采用同时蒸馏法，用二氯甲烷作为溶剂对汉麻叶粉末萃取4次，萃取时间分别用2、3、4、5 h，所得萃取液经去水和浓缩后，分别取1.4μL进行GC-MS实验，所得结果如表1所示。

表1 不同萃取时间所得汉麻叶萃取产物比较Table 1 Comparison of China-Hemp leaf extracts at different extraction time points

从表1可知，不同萃取时间所得汉麻叶萃取产物均为淡黄色油状液体且带有浓郁的刺鼻味，随萃取时间的延长，鉴定出的挥发性成分也随之增加，萃取时间为4h时，可鉴定出44种挥发性成分，相比其他产物要多，且气味更浓郁更刺鼻，故4h为最佳萃取时间。综合以上结果考虑，需要对4h萃取产物进行更深入的分析。

图1 汉麻叶同时蒸馏萃取4h挥发性成分总离子流图Fig.1 Total ion current chromatogram of China-Hemp leaf extract derived from 4 h SDE extraction

表2 同时蒸馏萃取法结合气质联用分析汉麻叶挥发性成分的结果Table 2 GC-MS identification of volatile components from China-Hemp leaves

由表2可知，以二氯甲烷作为萃取溶剂，采用同时蒸馏萃取法萃取4h，从汉麻叶中提取挥发性成分，经GC-MS分析，共鉴定出44种挥发性成分(相对含量为86.04%)：酮类7种(8.74%)、酚类2种(6.13%)、醛类4种(3.88%)、醇类8种(15.35%)、烃类13种(29.40%)、杂环化合物类2种(0.97%)、其他化合物8种(25.64%)。其中相对含量较大的组分有石竹烯氧化物(14.36%)、石竹烯(8.08%)、α-石竹烯(7.05%)、叶绿醇(5.25%)、蛇麻烯氧化物Ⅱ(4.99%)、α-没药醇(4.94%)、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚(4.11%)等。

从鉴定出成分可以推测，对汉麻叶气味有贡献的有酮类[如6,10,14-三甲基-2-十五烷酮、圆柚酮、(E)-6,10-二甲基-5,9-十一双烯-2-酮等]、酚类(如丁香酚、2-甲氧基-4 -乙烯基苯酚等)、醛类(如2-己烯醛、苯甲醛、3,4-二甲基-3-环己烯-1-甲醛等)、醇类(如3-己烯醇、苯乙醇、α-没药醇等)以及其他一些化合物(如石竹烯氧化物、蛇麻烯氧化物Ⅱ、吲哚等)。

汉麻叶挥发油中主要成分有石竹烯、α-石竹烯及其石竹烯氧化物，这些物质的总相对含量达到29.49%。石竹烯是一类双环倍半萜类化合物，有“α-、β-、γ-”3种异构体，它是我国GB 2760—1996《食品添加剂使用卫生标准》批准允许使用的食品香料，一般用于调配丁香、胡椒、肉豆蔻、柑橘、药草等食用香精；也可用于合成其他香料，如用来合成乙酰基石竹烯等更有价值的香料。除此之外，石竹烯具有一定的平喘作用，对老年慢性支气管炎有显著疗效[17]。香料界所说的石竹烯主要是指α-石竹烯，其也可称为律草烯。通过研究发现，α-石竹烯对小鼠肝和小肠中解毒酶谷胱甘肽S-转移酶呈强诱导活性，而此酶能使致癌剂失活，因此α-石竹烯具有防癌作用。石竹烯氧化物可治疗皮肤霉菌病，尤其适用于短期治疗甲霉菌病: 同时还具有镇痛、清热解毒、利尿消肿的功效[18]。Lim等[19]在研究致命细菌诱导小鼠的保护性免疫反应的疗效评估中发现，叶绿醇(phytol)做为佐剂添加到疫苗配方中，能有效率唤起相应的抗体反应。反式和顺式没药烯(bisabolene)是斯洛文尼亚稻绿蝽(Nezara viridula)的雄性性信息素的主要成分[20]。1-辛烯-3-醇可应用于调配蘑菇等草类调味香精、精油或重组精油，是GB 2760—1996《食品添加剂使用卫生标准》批准允许使用的食用香料；也作为化学合成原料，可应用于制药领域；还作为蚊虫引诱剂，可应用于杀蚊制品[18]。

3 结 论

采用GC-MS对SDE方法提取到的汉麻叶挥发油进行定性定量分析，结果共鉴定出44种挥发性成分，占挥发油总组分的86.04%。其中含量较大的有石竹烯氧化物、石竹烯、α-石竹烯等。

通过对汉麻叶挥发油成分的初步分析，结果表明，汉麻叶中含有多种具有食用或药用价值的活性成分，为汉麻开发成为具有医药、保健功能的化妆品、药品或营养食品提供基础数据和理论依据。

同时蒸馏萃取操作简单，且得到的挥发油不需要进行复杂预处理就能直接进行相关分析，除此之外，所得到的提取物气味浓郁、微量成分得率较高、生产成本较低。但由于经长时间高温蒸煮，沸点低的化合物检出较少[21]，且植物中一些的活性成分可能发生变化，因此，还需与其他方法(如超临界CO2萃取)结合分析汉麻叶中的挥发性成分。

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Simultaneous Distillation Extraction and GC-MS Analysis of Volatile Components from China-Hemp Leaves

JIANG Yong1，LI Jing-yu1,2，DU Jun-qiang1,3,4，HE Jin-feng3，HE Cong-fen1，ZHU Jun1,*
(1. Beijing Key Laboratory of Plant Resources and Development, School of Food and Chemical Engineering, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China；2. College of Life Sciences, Capital Normal University, Beijing 00048, China；3. Research Center of China-Hemp Materials, Quartermaster Research Institute, General Logistic Department of Chinese People,s Liberation Army, Beijing 100082, China；4. College of Food Science and Technology, Sichuan Agricultural University, Ya’an 625014, China)

The volatile components of China-Hemp leaves were analyzed by simultaneous distillation extraction (SDE) coupled to gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The effect of extraction time on extraction efficiency using dichloromethane as the extraction solvent was examined. The results indicated an operating time of 4 h proved optimal for SDE. A total of 44 compounds were identified from China-Hemp leaves, accounting for 86.04%, including 7 ketones (4.67%), 2 hydroxybenzenes (6.13%), 4 aldehydes (3.88%), 8 alcohols (15.35%), 13 hydrocarbons (29.40%) and 8 other compounds (25.64%). The prevailing compounds were caryophyllene oxide (14.36%), caryophyllene (8.08%) andα-caryophyllene(7.05%).

China-hemp；simultaneous distillation and extraction (SDE)；gas chromatography-mass spectrometry (GCMS)；volatile components

TS207.3

A

1002-6630(2011)20-0226-04

2011-06-30

北京市优秀人才培养项目(20061B0500300142)；北京工商大学研究生科研学术创新基金项目

蒋勇(1985—)，男，硕士研究生，研究方向为化妆品植物添加剂。E-mail：jyong410@163.com

*通信作者：祝钧(1966—)，男，教授，硕士，研究方向为有机合成及化妆品生物技术。E-mail：zhujun@butbu.edu.cn