冷饭团不同部位挥发性成分及抗氧化活性分析

杨艳　高渐飞

摘要： 为较全面地认识冷饭团（Kadsura coccinea）植株挥发性成分及其抗氧化活性，该研究以其根、茎、叶为材料，采用水蒸气蒸馏提取法（方法a）和頂空-固相微萃取法（SPME）（方法b）结合气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）与计算机检索技术，对冷饭团植株各部位挥发性成分进行了提取分析，并采用DPPH法对其抗氧化活性进行测试。结果表明：（1）两种提取方法检测出的挥发性成分种类及含量存在一定差异，用方法a和方法b分别在根、茎、叶中共鉴定出挥发性化合物98和117种；其中根中分别有59与68种 （占总挥发性物质的83.5%， 93.8%）、 茎中54和56种 （占总挥发性物质的88.9%， 94.9%）、叶中36和42种 （占总挥发性物质的89.6%， 97.7%）。（2）根、茎、叶中两种方法检出共同化合物种类及含量基本相同，主要有石竹烯、蒎烯、榄香烯、毕澄茄油烯、古巴烯、毕澄茄烯、d-苦橙花醇等，这些成分也是各部分挥发物的主要成分（含量超过70%）。（3）根、茎、叶中挥发性物质质量浓度达到20 mg·mL-1时，清除DPPH自由基效率均超过97%，表现出很好的抗氧化活性。

关键词： 冷饭团植株， GC-MS， SPME， 抗氧化活性， 挥发性成分

中图分类号： Q946文献标识码： A文章编号： 1000-3142（2018）07-0943-10

Abstract： Volatile components antioxidant activities of Kadsura coccinea and were comprehensively studied. The volatile compounds from three different parts which were roots， stems and leaves of K. coccinea were extracted by steam distillations （Method a） and headspace solid phase micro-extraction （SPME） （Method b）. Volatile components of K. coccinea were analyzed by combining gas chromate-graphy-mass spectrometry （GC-MS） and the technology of computer retrieva. Antioxidant activities of volatile components were tested by DPPH free radical scavengng activity. The results were as follows： （1） There were some differences between species and contents of volatile components. And 98 and 117 volatile compounds were identified from three parts of K. coccinea through methods a and b. Among them， there were 59 and 68 kinds volatile components （accounting for 83.5%， 93.8% of root total content） in root， 54 and 56 species volatile components （accounting for 88.9%， 94.9% of stem total content） in the stem and 36 and 42 species in the leaf （accounting for 89.6%， 97.7% of leaf total content）. （2） Species and contents of volatile components of three parts of K. coccinea through methods a and b were basically the same. The main volatile components were caryophyllene， pinene， elemene， cubebene， copaene， cadinene and d-Nerolidol（contents ≥70%）. （3） Scavenging efficiency for DPPH free radical was more than 97% when the concentration of volatile components of root， stem and leaf of K. coccinea reached 20 mg·mL-1， and volatile components of K. coccinea showed good antioxidant activity.

Key words： Kadsura coccinea， GC-MS， SPME， antioxidant activity， volatile component

冷饭团（Kadsura coccinea），别名黑老虎，系木兰科南五味子属植物，是我国原产的一种集食用、药用、观赏、绿化于一体的珍稀植物资源。主要分布于贵州、湖南、云南、四川、广西、广东等地；为多年生常木质藤本，全株无毛；叶腊质，长圆形至卵状披针形，长7～8 cm，宽5～15 cm，全缘；根肉质，有香味；雌雄同株，单性花，全年均有花，花呈粉红色或深红色；无设施栽培条件下4月底至5月初开花能正常结果；果实为集合果，单果重50～480 g，近球形，表面似足球，幼果青绿色，成熟时红色或紫红色，果实10月底—11月上旬成熟。研究证实，冷饭团根茎提取物具有不同程度的降低胆固醇、降血脂，抗肝纤维化、消炎、抗血小板、抗 HIV 病毒、抗衰老（李志春等，2011；李文胜等，2010；李艳等，2014；艾菁和李于善，2005；方林其， 2014； 陈敏等， 2014； Yeon et al， 2014； 朱辉等， 2015； 刘玖石等， 2014； 刘海涛等， 2014）等多种药理作用，从而受到药用领域的广泛关注。近几年，因其果实外观型状奇特、色泽艳丽吸引了大量消费者，并引发一定程度的种植热；研究者也从营养成分、微量元素等方面证实冷饭团是一种保健和药用价值较高的水果（高渐飞等，2016；彭富全和邓慧怡，2006），这为冷饭团作为水果开发提供很好的支持，当前种植面积就正在逐年加速扩大。

冷饭团药用部位主要是根（陈道峰等，1993；李晓光和罗焕敏，2003；里二和郭绍荣，1995；陈奇，1998），其他部位开发利用还未见到报道。冷饭团根中的化学成分和挥发油已有关注过 （艾菁和李于善，2005；彭富全和邓慧怡，2006），但由于产地不同，样品处理及研究方法不同，研究结果间对照和可比性不强；测试部位也未涉及到茎和叶。从资源可持续角度考虑，根的利用必然会诱导资源的采挖，从而威胁种质资源的安全。此外，伴随着冷饭团人工栽植面积的扩大，每年修剪遗弃的枝叶量也逐年剧增，这些枝叶有何利用价值？如何利用？都是丞待解决的问题。为此，本研究以同一产地同一批样品为材料，通过水蒸气蒸馏提取法和SPME法，结合GC-MS技术，全面解析植株各部位（根、茎、叶）挥发性成分，并进一步研究其抗氧化活性，为其资源综合充分利用提供更为全面的数据支持。

1材料与方法

1.1 材料与仪器

材料：冷饭团植株来源于贵州省锦屏县，为已结实野生植株，经鉴定为木兰科南五味子属植物冷饭团（Kadsura coccinea）。

仪器：GC-MS联用仪（美国，Agilent 公司，HP 6890/HP 5975 C）；弹性石英毛细管色谱柱（ZB-5MSI，30 m × 0.25 mm ×0. 25 μm）；手动固相微萃取装置（美国，Supelco公司）；萃取纤维头（2 cm～50/30 μm）；JA-2003精密电子天平（上海恒平科技有限公司）；挥发油萃取装置；SB25-12DTD型超声波（宁波新芝生物科技有限公司），恒温水浴锅，挥发油提取器。试剂：纯净水，乙醚（分析纯），正己烷（分析纯），无水硫酸镁（分析纯）。

1.2 方法

1.2.1 挥发性物质提取水蒸气蒸馏提取法（方法a）：将新鲜的冷饭团根、茎、叶捣碎，准确称取500 g于圆底烧瓶中加入2 000 mL的蒸馏水，浸泡过夜，超声30 min，热回流提取4 h，得到黄色的油状液体，分别将冷饭团根、茎、叶挥发油用乙醚萃取，无水硫酸钠处理后过滤，收集冷饭团根、茎、叶部分的挥发油，分别称重为2.67、2.98、3.15 g，将处理好的挥发油进行GC-MS分析。

SPME法（方法b）：将新鲜的冷饭团植株根、茎、叶分离，进行捣碎，分别称取5 g置于固相微萃取仪中，插入纤维头手动进样器，120 ℃ 萃取 50 min，移出萃取头， 插入气相色谱仪进样口（250 ℃）中，热解吸 6 min左右，进样完成，进行GC-MS分析。

GC-MS分析条件包括（1）GC： 进样口温度为250 ℃，载气为高纯度氮气，流速为 1.0 mL· min-1；柱前压为0.053 MPa 左右，不分流进样，溶剂延迟1 min左右，采用归一法计算各化合物的相对含量。（2）MS： EI源，质量范围为m/z 29～450 amu，电子能量为70 eV，四级杆温度为150 ℃，倍增器电压为1 247 V；谱库，Wiley 275和NIST 05。

1.2.2 抗氧化活性测试以Vc为抗氧化标准物质，通过DPPH自由基的清除率体现冷饭团各部位挥发性成分的抗氧化活性。将冷饭团根、茎和叶提取的挥发油用无水乙醇充分溶解，配成1、2、4、8、10、20、40 mg·mL-1的供试样品，准确移取供试样品溶液2 mL于10 mL具塞试管中，加入2 mL的 DPPH溶液（CDPPH 2 mmoL·L-1），摇匀，避光水浴30 min，用紫外可见分光光度计测定最大吸收波长为517 nm，并在该波长下测定样品的吸光度Ai （以80%乙醇溶液为参比）。同时测定2 mL DPPH与2 mL 80%乙醇溶液混合后的吸光度Ac，以及2 mL供试样品与2 mL 80%乙醇溶液混合后的吸光度Aj。平行测定2～3次，根据公式计算抑制率。抑制率越大，则表示该试样的抗氧化活性越强。抑制率=[1-（Ai-Aj）/Ac]×100%。

2结果与分析

2.1 不同部位挥发性成分

通过方法a得到冷饭团根、茎、叶的出油率分别为0.534%、0.596%和0.630%。挥发油鉴定出化合物98种，其中根中59种>茎中54种>叶中36种；其化合物含量比例高低与之相反，具体为根（83.5%）<茎（88.9%）<叶（89.6%）。三个部分相同化合物18种，主要为石竹烯、毕澄茄烯、蒎烯、蛇床烯等15种烯类化合物以及d-苦橙花醇，这些化合物占方法a检测到的总挥发成分的73.1%，是植株主要的挥发性成分。

通过方法b检测鉴定出化合物117种，其中根中检测到68种>茎中56种>叶中42种，其化合物含量比例高低表现为根（93.9%）<茎（95.0%）<叶（97.7%）。相同化合物20种，主要化合物与方法a检测结果基本一致，共同化合物占方法b检测到的总挥发成分的72. 01%，亦是冷饭团植株主要的挥发性成分。与方法a相比，方法b多检出19种化合物；其中根中10种，其含量总和为0.10%；茎中3种，含量为0.12%；叶中6种，含量为0.08%，这些成分含量都较低。

从归属种类看，两种方法的挥发性成分种类无明显差异，都以烯类化合最多，不同部位含量均超过73.0%，其次是醇、烷、醛、酮、酯、酚。方法a在三个部分中没有解析得到酚类物质（图1-图3和表1）。

两种方法检出结果存在异同性，方法b检出化合物数量、含量、种类均高于方法a，但两种方法在不同部位检出的化合物数量及含量的差异规律一致，主要构成化合物也相同。存在差异的原因可能是方法a需要较多的原料，浸泡不充分或者提取温度达不到其穿透植物细胞的能力，含量偏低的挥发性成分提取不出。另外，方法a中挥发油的收率相对低，所需时间较长，难保持挥发油完整的香味也是可能原因之一。

2.2 不同部位抗氧化活性

由图4可知，冷飯团根、茎、叶对DPPH 自由基清除率在1～10 mg·mL-1范围内呈现明显的剂量—效应关系，之后随着质量浓度的继续提高，超过10 mg·mL-1以后趋于平缓；各部位均能达到91% 以上清除效果，但清除率能力存在微小的差距，具体表现为根<茎<叶。在质量浓度为20 mg·mL-1时，清除效率稳定在95.6%～98.6%；浓度升高至40 mg·mL-1 各部位清除效率均超过97.2%。冷饭团根、茎、叶抗氧化能力的IC50在3.96～4.30 mg·mL-1之间，分别为4.31、4.04、3.96 mg·mL-1；Vc的IC50为9.62 μg·mL-1。尽管各部位挥发油的抗氧化能力与强氧化剂Vc相比较差距较大，但表现出的抗氧化性较强。其中，茎和叶都比根具有根具有更好的对DPPH 自由基清除率，这与茎和叶挥发性成分中化合物总含量，尤其烯类物质含量均高于根的特征是一致的。

3讨论与结论

两种方法检出结果存在异同性，方法b（SPME法）检出化合物数量、含量、种类均高于方法a（水蒸气蒸馏法）；两种方法在不同部位检出的化合物数量及含量的差异规律一致，主要构成化合物也相同。相互比较，SPME法能够提取出水蒸气蒸馏法不能蒸馏出来的成分，且具有用时短，操作步骤少、污染少等优势；但其更适合仅对于挥发性成分的研究分析，而水蒸气蒸馏法对植物挥发油的实际利用意义更大。

两种方法检测得到冷饭团根、茎、叶中挥发性成分主要构成成分基本相同，都是烯类化合含量最高（超过73%），其余依次为醇类、烷类、醛类、酮类、酯类、酚类。烯类挥发性成分极为温和、亲肤，能消炎、止咳和祛痰，抗自由基的活性很强，也是植物香气的主要来源。从单个化合物成分看，含量较多的有石竹烯、蒎烯、榄香烯、毕澄茄油烯、古巴烯、毕澄茄烯、d-苦橙花醇等。因此，可借鉴根现有成熟的利用途径，对根、茎进行开发利用。

由检出结果可知，冷饭团植株不同部位化合物数量呈现出根>茎>叶的特征，但化合物含量却与之相反，即根<茎<叶；对DPPH 自由基清除率表现出与含量比例大小一致的趋势。冷饭团茎和叶在化合物含量和抗氧化活性方面都比根更具利用优势，如茎、叶提取液在食品及化妆品中可作为天然抗氧化添加剂，实现资源综合可持续性利用。

總体上，所测得冷饭团根、茎、叶主要挥发性成分中，大部分具有保健和药用的功效。如：石竹烯对皮肤炎症具有较好疗效，具有一定的平喘作用，是治疗老年慢性支气管炎药物的有效成分之一，也具有镇咳、祛痰和抗真菌作用（黄罗生等，2009），检测的三个部分均有11%以上的含量，叶中高达33.3%，具有较高利用价值。蒎烯具有镇咳、祛痰和抗真菌作用，其叶中蒎烯含量达9.7%，可作为药品和化工提取的良好原料（郭晓恒等，2011）；榄香烯有抗癌作用、具有良好的抗肿瘤活性（福乃武等，1984； 杨骅，1996），其茎中蒎烯含量为6.4%，药用价值突出。此外，根、茎、叶挥发性物质都具有较好清除DPPH 自由基功效，其保健功和产品亦可为开发。目前，以冷饭团为原料开发的产品还较少，仅发掘了根茎相关成分的补血、活血、镇定止痛几方面药用价值（陈道峰等，1993；李晓光和罗焕敏，2003；里二和郭绍荣，1995；陈奇，1998），此外可作为养颜美容、抗衰老、防治HBV、护肝、保护心血管、抑制白血病，抗肿瘤、对抗HIV药物或化学预防用药。

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