基于不同提取方法的汉麻叶精油挥发性成分比较与分析

田 媛，孙宇峰，张大鹏，鲁振家

(1.黑龙江省科学院大庆分院，黑龙江 大庆163316； 2.深圳市航天食品分析测试中心有限公司，广东 深圳 518000)

0 引 言

汉麻又称工业大麻，属于大麻科大麻属一年生草本植物，是张建春等[1]根据英文“Hemp”音译而来。汉麻中四氢大麻酚(THC)含量低于0.3%，属于无毒品利用价值的大麻类型[2]，其汉麻叶含有丰富生理活性成分，如萜类、酚类、黄酮类、生物碱等[3-5]。汉麻叶在生长旺盛时期和后期，叶子占整个植株质量分别为25%和8%～14%[6]。精油是一类重要的天然香料，是由多种类型化合物组成的混合物。精油包含烷烃类、醇类、萜烯类和酯类等多种特殊活性成分[7]，具有美容护肤、抑菌杀菌、抗血栓、抗肿瘤[8-12]等功效，被应用于化妆品、药品等不同领域。

目前，Dennis Fiorini等[13]在汉麻干花序中获得了一种富含CBD的精油。Simona Piccolella等[14]对汉麻花序进行提取并做了定性比较分析。Erika Vági等[15]采用超临界和亚临界CO2萃取法，对汉麻脱粒残渣进行了提取研究。朱晨瑜等[16]采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用分析汉麻叶挥发性成分，从汉麻叶中检出59种挥发性成分。蒋勇等[17]采用同时蒸馏萃取-气相色谱-质谱联用分析汉麻叶挥发性成分，从汉麻叶中鉴定出44种挥发性成分。但国内采用MAHD法和SFE-CO2法对汉麻叶精油提取及针对不同提取方法精油挥发性成分差异比较的研究未见报道。采用微波辅助-水蒸气蒸馏法和超临界CO2萃取法提取汉麻叶精油，并通过气相色谱-质谱法对两个汉麻叶精油挥发性成分进行对比分析，为汉麻叶精油深入研究和开发利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

汉麻叶采自黑龙江省科学院大庆分院实验田；蒸馏水；无水硫酸钠与30℃～60℃石油醚均为分析纯；CO2：食用级，纯度99.99%。

1.1.2 仪器与设备

FW400A 高速万能粉碎机(常州市伟嘉仪器制造有限公司生产)；晨星30目和75目筛子；PTX-FA110电子天平(福州华志科学仪器有限公司生产)；MM721AAU-PW(X)美的微波炉(佛山市顺德区美的微波电器制造有限公司生产)；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义市予华仪器有限责任公司生产)；TDL-80-2B离心机(上海安亭科学仪器厂生产)；SFT-10型超临界CO2萃取装置(Erie，PA USA生产)；Agilent 7890A-5975C气相色谱质谱联用仪(美国安捷伦科技有限公司生产)；恒温磁力搅拌器(08-2T，上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司生产)；固相微萃取装置(57330-U，supelco生产)。

1.2 方法

1.2.1 汉麻叶精油的提取

微波辅助水蒸气蒸馏法提取汉麻叶精油，参照文献[18]方法进行提取[18]。晾干的汉麻叶粉碎过75目筛，称取汉麻叶粉末100 g，按照料液比1∶8 (g/mL)加入蒸馏水，在微波功率为480 w、微波辐射时间为10 min、微波处理后放入2 000 mL圆底烧瓶中进行水蒸气蒸馏8.7 h，用石油醚进行油水分离，加入适量无水硫酸钠除去少量水分，最后挥干石油醚得到汉麻叶精油。

超临界CO2萃取法提取汉麻叶精油，参照文献[19]方法进行提取[19]。晾干的汉麻叶粉碎过30目筛，称取汉麻叶粉末30 g，装进萃取釜，密封安装后进行超临界CO2萃取，萃取压力为29 MPa，萃取温度49℃，萃取时间3.4 h，CO2流量为13 mL/min，得到汉麻叶精油。

1.2.2 GC-MS分析条件

精油样品预处理：精油样品置于20 mL顶空萃取瓶中，封盖，置于60℃水浴中，平衡20 min后插入萃取针萃取30 min。萃取针使用前在气质进样口活化20 min(250℃)。

色谱条件：

色谱柱：HP-5MS(60 m×250 μm×0.25 μm)；进样口温度250℃，气质接口温度250℃；载气流速1.5 mL/min，分流比20∶1；升温程序：初始50℃，保持2 min；以5℃/min升温到100℃保持3 min；4℃/min升温到140℃保持5 min；4℃/min升温到180℃保持5 min；5℃/min升温到250℃保持5 min；10℃/min升温到280℃保持10 min。

质谱条件：EI离子源，电子能量70 eV；离子源温度230℃；四级杆温度150℃；全扫描35～550 da。

1.2.3 GC-MS数据处理

精油挥发性成分采用GC-MS分析和鉴定，质谱图数据经计算机检索，并利用仪器自带NIST 质谱库进行自动检索和人工检索，确认各个化合物的名称，采用峰面积归一化法确定各个成分的相对质量分数。

2 结果与分析

2.1 精油物理性质比较

采用微波辅助-水蒸气蒸馏法和超临界CO2萃取法提取的汉麻叶精油物理性质比较见表1。两种提取方法的提取率分别为0.21%和0.28%。微波辅助-水蒸气蒸馏法所得精油为淡黄色，超临界CO2萃取法所得精油为金黄色。

表1 两种提取方法精油物理性质比较Tab.1 Physical properties of the essential oil extracted by two extraction methods

2.2 精油化学成分比较

采用气质联用色谱仪(GC-MS)对两个精油样品进行挥发性成分分析。两个不同提取方法所得精油样品经GC-MS 联用技术检测所得到总离子流色谱图见图1。通过计算机检索，同时利用质谱库相互匹配进行定性分析。采用面积归一化法计算各成分相对百分含量，结果见表2。

图1 两种不同提取方法汉麻叶精油气相色谱-质谱总离子流色谱图Fig.1 Total ion flow chromatogram of GC-MS of essential oil from hemp leaves from two different extraction methods

表2 不同提取方法汉麻叶精油成分及其含量Tab.2 Constituents and the content of essential oil from hemp leaves by different extraction methods

续表2

续表2

由表 2 可见，通过对汉麻叶精油挥发性物质化学成分进行GC-MC分析，微波辅助-水蒸气蒸馏法和超临界CO2萃取法所得汉麻叶精油共鉴定出90种化合物，其中共有化合物50种。微波辅助-水蒸气蒸馏法提取的精油共鉴定78种化合物，占总峰面积的86.67%。其中，烃类化合物有35种，醇类有12种，酮类7种，杂环化合物5种，酚类3种，醛类3种，其他化合物11种，未知化合物2种。超临界CO2萃取法提取的精油共鉴定出62种化合物，占总峰面积的90.81%，较微波辅助-水蒸气蒸馏法少16种化合物。其中，烃类化合物有36种，醇类有13种，酮类2种，酚类1种，酸类2种，酯类1种，其他化合物有5种，还有未知化合物2种。由表3可知，不同提取方法的汉麻叶精油中化合物种类及相对含量存在差异。化合物类别方面，两种提取方法得到的精油都为8种，但微波辅助-水蒸气蒸馏法提取的精油未检测出酸类和酯类，而超临界CO2萃取法未检测出杂环化合物和醛类，但两种方法得到的精油成分中绝大部分都为烃类和醇类，其中烃类化合物最多，相对含量分别为66.76%和78.02%，其次为醇类化合物，相对含量分别为11.98%和8.64%，说明微波辅助-水蒸气蒸馏法提取的精油挥发性成分烃类百分含量较超临界CO2萃取法低，醇类百分含量较高。此外，微波辅助-水蒸气蒸馏法和超临界CO2萃取法提取的汉麻叶精油中相对百分含量最高的均是β-石竹烯，分别为19.56%和23.77%，其次均为α-律草烯，相对百分含量分别为7.95%和9.28%，其他成分较高的有红没药醇、石竹素、瑟林烯、反式-β-金合欢烯、香树烯、愈创木醇、γ-依兰油烯等。

表3 不同提取方法汉麻叶精油成分类别及相对含量Tab.3 Composition categories and relative contents of essential oil from hemp leaves by different extraction methods

3 结论

采用微波辅助-水蒸气蒸馏法和超临界CO2萃取法提取的汉麻叶精油颜色分别为淡黄色和金黄色，提取率分别为0.21%和0.28%，超临界CO2萃取法提取率较高。经 GC-MS 联用技术测定结果显示，两种不同提取方法提取的汉麻叶精油共鉴定出90种化合物，共有化合物有50种，主要含有烃类、醇类、酮类、酚类等，其中烃类相对含量占比最大，相对含量分别为66.76%和78.02%。汉麻叶精油中相对百分含量最高的均是β-石竹烯，其次均为α-律草烯。β-石竹烯为我国GB2670-1996规定允许使用的食用香料，用于辛香香型日化及食用香精配香及烟用香精协调，对增加焦甜香气具有较好效果，主要作用于合成香料原料，如合成乙酰基石竹烯等，而α-律草烯具有防癌作用，类别和成分含量差异和特异成分决定了精油差异。对不同提取方法所得精油成分比较分析，旨在为汉麻叶精油资源开发利用提供一定的理论依据，促进汉麻产业全面发展，从而带来经济和社会价值。