艾纳香与马尾松精油的成分分析及抗氧化研究

郝文凤，田玉红，张倩，董菲，周旭凯

(广西科技大学 生物与化学工程学院，广西 柳州 545006)

艾纳香[Blumeabalsamifera(L.) DC.]为一种传统的菊科药用植物，可用于镇痛、治疗发烧、促进皮肤创伤和烧伤愈合以及增加食欲等[1-3]。艾纳香挥发油提取于艾纳香叶中，是制作艾粉、艾油的原料，具有发展成为食品添加剂、药品、化妆品的天然抗氧化剂及抗菌剂的潜力[4]。马尾松(Pinusmassoniana)是一种造林松树[5]，它长期以来被用作各种产品的树脂和松节油的来源[6]。马尾松精油具有抗氧化、抑菌及防腐的作用，在医药、香料、化妆品和食品保存等方面都具有广泛的使用价值[7-8]。近年来，植物精油可作为天然的调味香料，因其具有抗菌、抗氧化等多种生物活性作用机制，符合公众对天然产品的需求[9-13]。本文以艾纳香精油和马尾松精油为原料，采用GC-MS联用法对两种精油的成分进行鉴定，采用DPPH·清除法和ABTS+·清除法测定精油的抗氧化能力并对其进行评价，为综合开发利用艾纳香精油和马尾松精油资源提供了参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

艾纳香：购于海南艾纳香生物科技发展股份有限公司，产地贵州罗甸；马尾松：购于广西全州县全州镇富坪村，产地广西全州。

2,2′-联氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐自由基(ABTS+·)：美国Adamas公司；2,2-二苯基-1-三硝基苯肼自由基(DPPH·)、丁基羟基茴香醚 (BHA)、维生素C(Vc)：美国Sigma公司；β-石竹烯：梯希爱(上海)化成工业发展有限公司；α-蒎烯：广西梧州松脂股份有限公司。

Trace 1300-ISQ QD气相色谱-质谱联用仪 美国Thermo Fisher Scientific公司；FA2004N型电子分析天平 上海菁海仪器有限公司；722S可见光分光光度计 上海仪电分析仪器有限公司；挥发油提取器 湖州申玻仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 艾纳香精油和马尾松精油的提取

准确称取100 g艾纳香或马尾松样品，放置于挥发油测定器中，加入2000 mL蒸馏水，采用水蒸气蒸馏法提取6 h，静置分层后读取精油的体积并收集精油。100 g艾纳香样品提取得到红棕色精油0.13 mL，提取率为0.13%(V/W)。100 g马尾松样品提取得到淡黄色精油0.37 mL，提取率为0.37%(V/W)。

1.2.2 艾纳香精油和马尾松精油成分的分析

采用气相色谱-质谱联用法对艾纳香精油和马尾松精油进行定性定量分析。气相色谱条件：毛细管色谱柱HP-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，采用程序升温：60 ℃保持5 min，升至260 ℃(2 ℃/min),于260 ℃保持5 min。载气为高纯氦气，流量1.0 mL/min；进样量1 μL，分流比1∶150，进样口温度280 ℃，接口温度280 ℃。质谱条件：EI电离源，电子倍增器电压1.5 kV，电子能量70 eV，质量扫描范围50～550 amu，全扫描方式。

1.3 艾纳香精油和马尾松精油抗氧化能力的测定

1.3.1 DPPH·清除能力的测定

1.3.2 ABTS+·清除能力的测定

2 结果与分析

2.1 艾纳香精油和马尾松精油的化学成分

按上述GC-MS条件分别对艾纳香精油和马尾松精油的化学成分进行分析，得到两种精油的总离子流色谱图，见图1和图2。艾纳香精油经鉴定确认了38种组分，占总含量的88.20%，马尾松精油经鉴定确认了59种组分，占总含量的92.43%。各物质按照其从毛细管色谱柱中的流出顺序排列，见表1。

表1 艾纳香精油和马尾松精油的化学成分Table 1 The chemical components of essential oils from Blumea balsamifera (L.) DC. and Pinus massoniana

续 表

续 表

图1 艾纳香精油的总离子流图

图2 马尾松精油的总离子流图

在确认的艾纳香精油成分中，其中碳氢化合物的含量共9种，占总峰面积的27.47%；醇类物质含量最高共，18种，占37.68%；酮类物质3种，占9.67%；氧化物类物质2种，占7.66%；酸类物质3种，占1.55%；醚类物质1种，占4.03%；酯类物质1种，占0.09%；醛类物质1种，占0.05%，其主要成分为龙脑(19.55%)、β-石竹烯(11.19%)、花椒油素(8.08%)和β-石竹烯氧化物(7.08%)。在确认的马尾松精油成分中，碳氢化合物的含量最高，共26种，占总峰面积的63.90%；醇类物质19种，占20.11%；酯类物质9种，占5.54%；环氧化物类物质1种，占1.32%；醚类物质1种，占1.05%；醛类物质2种，占0.10%；酸类物质1种，占0.41%，其主要成分为β-石竹烯(12.89%)、α-蒎烯(7.26%)、大根香叶烯D(6.85%)和双环大根香叶烯(5.91%)、α-杜松醇(5.05%)、δ-杜松烯(4.67%)。

2.2 艾纳香精油和马尾松精油对DPPH·的清除效果

DPPH·有单电子，在517 nm处有强吸收，其醇溶液呈紫色。当有自由基清除剂与其反应时使溶液的颜色从紫色变为浅黄色，褪色越明显表明抗氧化能力越强[16]。不同浓度下艾纳香精油和马尾松精油以及精油中两种主要成分β-石竹烯和α-蒎烯对DPPH·的清除率见图3。

图3 DPPH·的清除率与精油浓度之间的关系

由图3可知，不同浓度的艾纳香精油、马尾松精油、β-石竹烯和α-蒎烯对DPPH·的清除效果均呈现量效应关系，随着样品浓度的增大，对DPPH·清除效果增强。艾纳香精油、马尾松精油、β-石竹烯、α-蒎烯清除DPPH·的IC50值分别为1.86，17.71，50.59，13.71 mg/mL。艾纳香精油清除DPPH·能力高于β-石竹烯和α-蒎烯，马尾松精油清除DPPH·能力高于β-石竹烯，低于α-蒎烯清除DPPH·能力。

2.3 艾纳香精油和马尾松精油对ABTS+·的清除效果

ABTS+·是一种相对稳定的、具有特殊蓝绿色的水溶性自由基，可通过K2S2O8氧化ABTS+获得，当抗氧化剂或具有抗氧化能力的样品与其反应使溶液颜色变浅至无色，褪色越明显表明抗氧化能力越强，其特征吸光度值越小[17]。不同浓度下艾纳香精油和马尾松精油以及精油中两种主要成分β-石竹烯和α-蒎烯对ABTS+·的清除率见图4。

图4 ABTS+·的清除率与精油浓度之间的关系

由图4可知，不同浓度的艾纳香精油、马尾松精油、β-石竹烯和α-蒎烯对ABTS+·的清除效果均呈现量效应关系，随样品浓度的增大，对ABTS+·清除效果增强。艾纳香精油、马尾松精油、β-石竹烯、α-蒎烯清除ABTS+·的IC50值分别为0.41，3.51，4.38，5.25 mg/mL。艾纳香精油清除ABTS+·能力高于马尾松精油，两种精油清除ABTS+·能力均高于β-石竹烯和α-蒎烯清除ABTS+·能力。

艾纳香精油和马尾松精油及其主要成分的抗氧化活性见表2。

表2 艾纳香精油和马尾松精油及其主要成分的抗氧化活性Table 2 The antioxidant activities of essential oils from Blumea balsamifera (L.) DC. and Pinus massoniana and their main components

3 结论与讨论

研究首先采用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)鉴定了艾纳香精油和马尾松精油的化学成分，艾纳香精油中含量最高的成分为龙脑(19.55%)，其次是β-石竹烯(11.19%)、花椒油素 (8.08%)和β-石竹烯氧化物(7.08%)。马尾松精油含量最高的成分为β-石竹烯(12.89%)，其次为α-蒎烯(7.26%)、大根香叶烯D(6.85%)、双环大根香叶烯(5.91%)、α-杜松醇(5.05%)。龙脑又称冰片，具有广谱的抗菌性能，多用于心脑血管疾病的防治[18-19]。α-蒎烯存在于松树和针叶树的精油中[20]，对人体软骨细胞具有抗炎及抗肿瘤等作用[21-22]。天然双环倍半萜类化合物β-石竹烯和β-石竹烯氧化物均具有显著的抗癌活性，影响多种肿瘤细胞的生长和增殖[23]。上述几种物质在两种精油中都具有较高含量，由此表明艾纳香精油和马尾松精油具有较高的开发价值。

通过DPPH·清除法和ABTS+·清除法分别测定了艾纳香精油和马尾松精油清除自由基的能力，艾纳香精油清除DPPH·和ABTS+·的IC50值分别为1.86 mg/mL和0.41 mg/mL；马尾松精油清除DPPH·和ABTS+·的IC50值分别为17.71 mg/mL和3.51 mg/mL，由此可得，两种精油均具有清除自由基的活性，则艾纳香精油和马尾松精油可以作为一种较为安全的天然抗氧化物来源。