常压微波法提取秦产大红袍花椒挥发油及化学成分的GC-MS分析*

1.福建师范大学环境科学与工程学院 2.福建师范大学环境科学研究所

李丽丽1,2 王菲凤1,2 吴春山1,2 谢蓉蓉1,2**

1 概述

花椒(Zanthoxylum bungeanum Maxim)是一种芸香科花椒属植物的果皮[1]，在我国是最常用的香辛料之一，全球的花椒属植物大约有250种，分布于美洲、亚洲、非洲及大洋洲的热带等地区，而我国约45种花椒属植物，种植面积和产量遥遥领先于其他国家。本属植物中，大红袍花椒(Zbungeanum Maxim)椒种在我国分布尤其广泛，主要是以四川、陕西、山西等地区居多，其中以秦产大红袍颇为出名，该椒种常作为中药材和食用香辛料[2]。其主要成分有烯烃类、醇类、酮类、酯类和环氧类等多种结构类型小分子物质[3,4]。

近年来对秦产大红炮花椒的成分分析研究较多，采用水蒸气蒸馏法[5,6]、萃取法[7]、无水乙醚提取法[8]等。如乐微等[9]用石油醚热浸法测定秦产大红炮花椒挥发油的组成成分，主要成分有（Z）-6-十八烯酸（18.096%），1-甲基-4-（1-甲基乙基)-1,4-环己二烯（11.462%）和棕榈酸（7.051%）等；杨潇[10]等用水蒸气蒸馏法测定大红袍花椒挥发油的有效成分，主要成分有哪醇、水芹烯和月桂烯等；魏永生等[11]利用顶空固相微萃取—气相色谱法中提取大红袍花椒的主要成分及含量，分别为 B-月桂烯(21.41%)、苎烯(17.06%)和 B-水芹烯(10.60%)等萜烯类以及醇类或酯类化合物。在上述文献中，提取大红袍花椒挥发油的方法很多，但至今还没有人利用常压微波法提取秦产大红袍花椒挥发油及其成分分析。常压微波提取法是一种具有提取速度快、工艺简单、产率高、耗时少、低污染特点的提取方法，在天然产物活性成分提取中应用广泛[12,13]，但未见用于提取秦产大红袍花椒挥发油，并对提取的成分进行含量分析的研究报道。本研究用常压微波法提取大红袍花椒的挥发油，利用GC—MS QP2010SE鉴定其挥发油的化学成分及含量。从环保角度上分析更有利于花椒产业资源利用发展，具有重要的现实意义。

2 实验材料与方法

2.1 材料、仪器和试剂

2.1.1 材料

大红袍花椒，产于陕西地区。

2.1.2 仪器与试剂

（1）GC-MS QP2010SE气相色谱质谱联用仪、FA2004分析电子天平、MAS-Ⅱ常压微波合成仪、索式提取器；

（2）乙醚(AR)。

2.2 实验方法

2.2.1 挥发油提取方法

将大红袍花椒放入圆底烧瓶中，随即放入设置好的常压微波仪蒸馏3h。每隔0.5h观看挥发油提取器体积变化，收集好的挥发油冷却至室温（约1h），再加入30 mL的蒸馏水和10 mL的乙醚，用乙醚润洗提取器，以1s/d的速率让液滴滴入量筒中。当油层快滴尽，打开活塞，待量筒中的油层挥发到仅存1～2 mL，然后用注射器取5 mL的乙醚清洗提取器支管，采用注射器吸取出在乙醚层中的中间液体，将萃取液用样品瓶装（低温条件下密封保存），待用GC-MS鉴定。

2.2.2 分析方法

GC-MS检测分析方法：开始用乙醚溶剂进样1次，在相同的条件下进样挥发油(编号1)；再次在相同的条件下进样挥发油(编号2)。

挥发油色谱峰分析方法：通过对乙醚溶剂样品和样品检测出的物质进行比较，筛选出大红袍花椒挥发油的组成成分及相对含量。

2.2.3 色谱和质谱条件

气相色谱条件：RTX-5MS弹性石英毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；柱箱温度：50℃保持1min，以10/min℃升至200℃；汽化室温度：250℃；溶剂延迟时间：3min；进样量：1µL；载气：He；载气流量：1mL/min；分流比：30∶1。

质谱条件：检测电压：0.8 kV；电子能量：70 eV；离子源(EI)；温度：200 ℃；质量扫描范围：29～800 amu。

3 实验结果与讨论

3.1 GC-MS检测结果

GC-MS分析其总离子流色谱图(TIC)如图1所示。

图1 常压微波辅助法提取大红袍花椒挥发油总离子流图

从表1可知，秦产大红袍花椒挥发油主要成分为：芳樟醇、乙酸芳樟酯、(-)-4-萜品醇、桉叶油醇、右旋萜二烯、alpha-松油醇、邻异丙基甲苯、乙酸松油酯、3-亚甲基-6-(1-甲基乙基)环己烯、乙酸橙花酯、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、月桂烯、熏衣草醇、(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛等。

图2为大红袍花椒挥发油23种成分的峰面积百分比图。图中表明，11号芳樟醇化合物所占百分比含量最大，为30.66%；其次为 19号乙酸芳樟酯（21.26%）和 14号(-)-4-萜品醇（12.94%）等。

表1 大红袍花椒挥发油的化学成分及百分含量

图2 大红袍花椒挥发油的化学成分及峰面积百分含量

3.2 讨论

采用常压微波提取，GC-MS分离得到秦产大红袍花椒挥发油共出23种化学成分，其中百分含量在1 %以上的化学物质有11种，占挥发油总化合物的94.64%；百分含量在5%以上的有5种，占比总化合物的82.78%，含量从多到少依次为芳樟醇、乙酸芳樟酯、(-)-4-萜品醇、桉叶油醇，占比分别为：30.66%、21.26%、12.94%、9.58%。

不同提取方法得到的挥发油组成成分具有明显差异，如孟庆君等[8]用水蒸气蒸馏法提取分析挥发油的有效成分，主要有柠檬烯、月桂烯、芳樟醇，其含量所占百分比分别为20.2%、10.5%、4.5%；采用超临界二氧化碳提取得到多烯酰胺 (13.1%)、柠檬烯(6.5% )、月桂烯(3.3%) 、芳樟醇(1.5%)等；无水乙醚提取法测得有效组分及含量分别为多烯酰胺(11.5%)、柠檬烯(1.1% )、月桂烯(0.5%)等。芳樟醇提取较难，本研究采取的常压微波法对于秦产大红袍花椒挥发油芳樟醇的提取含量最高，达30.66%，而在其他方法中，芳樟醇提取效率低于 5%。芳樟醇是香水、香皂生产中必不可缺少的原料，在医疗中，也具有良好的抗菌效果，可见其应用广泛。本方法不仅在提取过程中分析出秦产大红袍花椒所含的 23种重要成分，更值得关注的是，同其他提取方法对比，对芳樟醇的提取率显著提高，利于花椒资源的深度开发和有效利用，提取方法环保，且低耗节能。

4 结论

GC-MS分析结果表明，常压微波提取的秦产大红袍花椒挥发油由 23种重要成分组成，其中，含量从高到低的前 3种主要成分为：芳樟醇30.66%、乙酸芳樟酯21.26%、(-)-4-萜品醇12.94%，其余成分含量都低于10%。

常压微波法提取工艺简单，耗时少，低污染，是易于花椒资源产业化深度开发和利用的新方法。

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