白芷精油GC／MS解析及清除亚硝酸钠作用研究

2014-03-13郑立辉王鹏君樊祥富

中国粮油学报 2014年11期

关键词：亚硝酸钠白芷挥发油

郑立辉王鹏君李伟封丹樊祥富

（东北石油大学秦皇岛分校1，秦皇岛 066004）

（燕山大学环境与化学工程学院2，秦皇岛 066004）

（哈尔滨商业大学食品工程学院3，哈尔滨 150076）

（广州焙乐道食品有限公司4，广州 511480）

（辽宁现代服务职业技术学院5，沈阳 110164）

白芷为伞形科当归属植物，学名Angelica dahurica（Fisch.ex Hoffm.Benth.et Hook f.Ex Franch.Et Sav.），英文名 Baizhi Angelica［1］，别名兴安白芷、祁白芷、杭白芷、川白芷等，药食两用［2］，其干燥根部作为调味料可增香添味，脱臭除异，增进食欲［3］。白芷根部含有的挥发性成分是其调味和药理作用的主要物质之一［4-5］。

N-亚硝基二甲胺（NDMA：N-Nitroso dimethylamine）是一种高致癌化学物质，它能使人和动物的肝脏膀胱等多种器官产生恶性肿瘤。正常情况下，人们直接从食物中摄入的亚硝胺量很少，但是，形成亚硝胺类的前体物质亚硝酸盐与仲胺却大量存在于食物中及产生于食物在体内的代谢过程中。在人体胃液的条件下，二甲胺和亚硝酸盐很容易反应生成NDMA［6］：

尽管这样，并没有大量的人因此而得癌症，这是因为食物里面含有抑制NDMA生成的有效成分。新鲜水果蔬菜［7］、姜汁［8］、芫荽［5］、洋葱［9］、核桃［10］、沙棘叶［11］、茶浸出液［12］等均对亚硝酸盐有一定的清除作用。日本学者泽村［13］曾报道柑橘类果实精油具有阻碍二甲基亚硝胺生成作用。章斌等［14］等也研究了用超声波法提取的佛手精油的亚硝酸钠清除作用，其清除率最高可达74.3%。关于白芷精油的清除亚硝酸钠作用鲜见报道。

本试验用水蒸气蒸馏法提取白芷精油，用GCMS分析了精油成分，研究了白芷精油对NDMA的生成起到关键作用的亚硝酸钠清除作用，为有效利用白芷资源，提高白芷附加价值和开发健康保健食品提供了参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白芷：市售；DPPH：日本和光株式会社。

1.2 仪器与设备

721 分光光度计：上海第三分析仪器厂；DC-2006型低温恒温槽：宁波天恒仪器厂；GC6890NMS5973N型气相色谱／质谱分析仪：Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 白芷精油的提取

称取300 g白芷，粉碎，以带有水蒸气发生器的水蒸气蒸馏装置连续蒸馏4 h；以少量重蒸乙醚分3次萃取水蒸气馏出物，并以无水硫酸钠为干燥剂除去萃取物中残余水分；过滤除去干燥剂，旋转蒸发浓缩即得精油。

1.3.2 白芷精油GC-MS测定条件和成分解析

气相色谱条件：色谱柱HP-5 ms（30 m×0.25 mm×0.25μm），初始温度80℃，保留1 min后，以6℃／min速率升温至180℃。再以10℃／min速率升温到220℃，保留8 min。进样口温度250℃，进样量 0.5μL，分流比 60∶1。载气（氦气）流速1 mL／min。

质谱分析条件：电离方式EI，电离电压70 eV，离子源温度260℃，扫描质量范围30～600 amu。

成分解析：NIST98质谱数据检索标准谱库解析成份，以相似度大于80%作为结构确认依据，小于该值即定义为未知，以峰面积归一法计算各组分相对质量分数。

1.3.3 白芷精油对亚硝酸钠的清除作用

1.3.3.1 测定原理

亚硝酸盐在弱酸性的条件下，能与氨基苯磺酸重氮化后，再与N-1-萘乙二胺盐酸盐偶合生成红色的化合物。反应机理如图1所示。

图1 清除亚硝酸钠的作用机理

1.3.3.2 亚硝酸钠标准曲线的绘制

亚硝酸钠标准曲线的绘制：分别准确吸取5 mg／L标准溶液0、0.2、0.4、0.8、1.0、1.5、2.0、2.5 mL（分别相当于 NaNO2量 0、1、2、4、5、7.5、10、12.5μg）于50 mL容量瓶中，加入0.4%对氨基苯磺酸2 mL，摇匀，静置3～5 min，加入0.2%N-1-萘乙二胺盐酸盐1 mL，用水稀释至刻度，摇匀，放15 min后，在540 nm下比色测定不同浓度亚硝酸钠溶液下吸光度。由此绘制的亚硝酸钠含量标准曲线如图2所示。利用该标准曲线可以由吸光度求得亚硝酸钠实际含量。

1.3.3.3 亚硝酸钠清除率的测定

在模拟胃液的条件下进行反应：加入0.5 mol／L pH＝3.0的柠檬酸钠-盐酸缓冲液5 mL至10 mL容量瓶中，加入100 mg／L的NaNO2溶液1 mL，再分别加入一定量的提取液，定容至刻度，37℃反应1 h。吸取1 mL反应液于50 mL容量瓶中，加入0.4%（质量分数）的对氨基苯磺酸溶液2 mL，0.2%（质量分数）N-1-萘乙二胺盐酸盐1 mL，摇匀放置15 min后，用分光光度计在540 nm处测吸光度值，由下式计算清除率，同时根据标准曲线对清除率进行定量。

式中：S为亚硝酸钠的清除率／%；A0为保温反应时不加精油的空白试验的吸光度值；Ax为不同浓度号的吸光度值。

图2 亚硝酸钠的标准曲线

2 结果与分析

2.1 GC／MS成分解析结果

由水蒸气蒸馏得到的精油为淡黄色精油液体，产率为0.52%。其GC-MS全离子流分析如图3所示。

图3 白芷精油的GC-MS全离子流图

由图3可知该条件下共检测出48种成分，利用NIST98质谱数据库进行对照解析，并参考文献，解析并鉴定了占精油95.044%的38个成分。采用峰面积归一化法计算精油中各成分相对含量，结果列于表1。

表1 白芷精油的解析结果

由表1可知，白芷精油所鉴定的38种成分中16种为非萜类化合物，占77.181%，为精油的主要成分。从化合物类型看，饱和烃类化合物占挥发油总量的38.705%，脂肪烯醇占19.015%，脂肪酸酯质量分数为5.959%。萜类物质22个，只占17.863%，其中，萜烯类化合物15种，占11.780%，γ-松油烯质量分数最高（3.979%）；萜醇类化合物4种，占4.462%。

本研究中的白芷精油中饱和烃类化合物环十二烃质量分数最高，占38.705%，其次为1-十五烯醇，占16.781%，丁子香酚占11.559%，构成了白芷挥发油的主要成份。这与文献报道的成份和含量有一定的差距，具体如表2所示。

表2 不同白芷品种及提取方法所得精油区别

尽管白芷品种以及提取方法不同等［26-27］会导致精油成分有所不同，但其主要成分皆为有机烃、醇、醛、酮、酸、酯、单萜和倍半萜类化合物，不同之处在于同类物质的相对百分含量有一定的差异，因此白芷精油的性质总体变化并不大。

2.2 白芷精油对亚硝酸钠的清除作用

植物精油对亚硝酸钠具有一定的清除作用［5-6，28-30］。以提取的白芷精油对亚硝酸钠进行清除，不同白芷精油用量对亚硝酸钠的清除作用结果如图4所示。

图4 精油用量对亚硝酸钠清除作用结果

由图4可知，随着精油加入量的增加，亚硝酸钠清除率逐渐增大，二者具有明显的剂量关系。当精油用量为0.1 mL时，即清除作用可达到60%左右，清除作用较好，到0.2 mL以后，清除率增长速度放缓，且趋于平稳，到0.3 mL以后去除率基本不再变化，为82.58%，相当于清除了5.17μg亚硝酸钠。

由于白芷精油的组成复杂，其含有烯醇、萜烯类和不饱和烃等化合物，因此具有一定的还原能力，可用于清除亚硝酸钠。本试验提取的白芷精油含萜烯类化合物15种，占11.780%，其中γ-松油烯最高为3.979%，推测其可能在酸性条件下与亚硝酸钠作用生成亚硝酯肟酸，导致亚硝酸钠减少。同时白芷精油中脂肪烯醇占19.015%，其中1-十五烯醇，占16.781%，由于烯醇类物质具有一定的还原作用，也会将NO2-还原为NO，而导致亚硝酸钠减少。综上所述，精油清除亚硝酸钠过程中可能是萜烯类和烯醇类物质中所含的不饱和双键作用的结果，可以认为是不饱和双键起到了重要作用。

3 结论

本研究以水蒸汽蒸馏法对白芷进行蒸馏萃取，以0.52%的平均产率获得了白芷精油；以GC-MS联机分析精油，共检测出48种成份，其中鉴定了38种成份，由22种萜类化合物和16种非萜类化合物构成，主要成份为环十二烃（38.705%），1-十五烯醇（16.781%），丁子香酚（11.559%），并首次测定了白芷精油的亚硝酸钠清除作用。结果表明，白芷精油对亚硝酸钠具有明显的剂量效应，且随精油用量的增加而增强。当精油用量为0.30 mL时，对亚硝酸钠的清除率最高可达到82.58%。

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