索式提取法结合气相色谱—质谱联用对鸢尾和矮紫苞鸢尾挥发性成分的比较分析

杨宏伟

（1.北京联合大学生物化学工程学院，北京 100023；2.生物质废弃物资源化利用北京市重点实验室，北京 100023）

鸢尾科（Iridaceae）鸢尾属（Iris）为多年生草本植物，地下部分为根状茎。由Carl von Linne 于1735 年建立，模式种为德国鸢尾Iris germanica，原产欧洲，主要分布于北温带地区。鸢尾属植物约有300个种类，广泛分布于世界各地。我国约有60 个种类及13 个变种，主要分布在西南、西北和东北地区[1]。

鸢尾属植物作为传统的民间药物，药用历史悠久，大多用来治疗癌症、炎症、细菌和病毒感染等多种疾病[2]。鸢尾属植物的提取物还可用于治疗动脉粥状硬化和骨质疏松等[3]。另外，有的鸢尾植物的根茎，可提取一种珍贵的香精，将其研成粉末后，可获得上等香粉。鸢尾属植物的药用价值在世界各地也有大量记载，如巴基斯坦、埃及、印度、土耳其等[4-7]。

鸢尾为多年生矮小草本，植株基部呈淡绿色，苦、辛、平，有小毒，有活血祛瘀、祛风利湿、解毒、消炎等作用，用于跌打损伤、风湿疼痛、咽喉肿痛、食积腹胀等[1]。

矮紫苞鸢尾为紫苞鸢尾的变种，为多年生密丛草本植物，其全草用于疮疡肿毒；根状茎有活血祛瘀、接骨止痛的作用；种子有解毒、止痛等功能；花的研调油还可以外用于烧烫伤[8]。

前人对鸢尾属植物及其不同部位中的挥发性成分进行了分析，但未见索式提取法对鸢尾和矮紫苞鸢尾的挥发性成分的比较分析。本实验对鸢尾和矮紫苞鸢尾挥发性成分进行比较，以期为鸢尾属植物的质量控制和标准制定提供科学依据。

1 材料和仪器

矮紫苞鸢尾植物材料，北京延庆后河；鸢尾植物材料，北京联合大学百草园；石油醚，AR级，天津市化学试剂六厂。

RE-52A 型旋转蒸发器，上海亚荣科技有限公司；太阳片C 型玻璃仪器气流烘干器，巩义英峪仪器厂；SHB-Ⅲ（A）型循环水多用真空泵，上海申生科技有限公司；索式提取器，巩义英峪仪器厂；电热恒温水浴锅，上海申生科技有限公司。

2 实验方法

2.1 提取方法

将鸢尾和矮紫苞鸢尾植物材料用水洗净，放在滤纸上晾干备用。采用索式提取法对鸢尾和矮紫苞鸢尾两种植物进行正交试验，正交试验因素由提取温度（95℃、80℃、90℃）、物料比（1∶5，1∶6，1∶7）、提取时间（2 h、3 h、4 h）组成。

分别取一定量的鸢尾和矮紫苞鸢尾植物，切碎样品，用滤纸包好装进索氏提取器的浸提筒中，以恒温水浴锅加热，以石油醚为溶剂，选择了物料比、温度、提取时间三个因素，每个因素选取3 个水平，按照正交表L（934）安排实验，提取结束后将提取液置于旋转蒸发器中进行旋蒸，回收溶剂石油醚，分别得到两种植物的挥发油。

2.2 提取条件分析

正交试验因素水平及试验结果见表1。

表1 鸢尾L9（34）正交试验结果

由表1、表2数据可知，极差越大的因素对实验结果影响越大，极差越小的因素对实验结果影响越小，因此对鸢尾挥发油回收率影响的顺序为时间因素较大，物料比因素次之，温度因素最小。因此，鸢尾挥发油的最佳提取条件为配料比为1∶5，提取时间为2 h，提取温度为95℃。

表2 鸢尾的方差分析

由表3、表4数据可知，极差越大的因素对实验结果影响越大；极差越小的因素对实验结果影响越小，因此对矮紫苞鸢尾挥发油回收率影响的顺序为温度因素较大，时间因素次之，物料比因素最小。可以通过升高温度来提高回收率。因此，矮紫苞鸢尾挥发油的最佳提取条件为配料比为1∶6，提取时间为4 h，提取温度为80℃。

表3 矮紫苞鸢尾L9（34）正交试验结果

表4 矮紫苞鸢尾的方差分析

2.3 挥发油成分分析

将鸢尾和矮紫苞鸢尾两种鸢尾属植物分别按照索式提取法的最佳提取条件进行挥发油的提取，然后减压浓缩，分别获得橙黄色油状物和橙红色油状物，分别取少量挥发油做为GC-MS分析样品。

色谱条件：VF-5 MS 石英弹性毛细管柱（30.0 m×2.50 mm×0.25 μm），载气：高纯氦气（99.999%），体积流量：1.0 mL/min;进样口温度：250℃；温度梯度：60℃（保持3 min），以10℃/min 升温至290℃（保持7 min），进样量:1 μL。

质谱条件：电离源为EI，电离能量70 eV；EI源温度为200℃；传输线温度为250℃；四级杆温度为150℃。质量扫描范围为30～550 u，分流进样，分流比为100∶1。

2.4 结果分析

表5 中的化合物1～17 是鸢尾植物的挥发性成分，对这17个成分进行了定性分析，该系列化合物中的1～17是通过检索NIST08.L标准质谱图库来确定的。

将确定的化学组分用色谱数据面积归一化法得到各组分的相对含量，结果见表5，共检出17个成分，鉴定了其中的17个成分。

表5 鸢尾的挥发性成分

表6中化合物1～14是矮紫苞鸢尾植物的挥发性成分，对其中的14个成分进行了定性分析，该系列化合物中的1～14 是通过检索NIST08.L 标准质谱图库来确定的。

将确定了的化学组分用色谱数据面积归一化法得到各组分的相对含量，结果见表6，共检出14个成分，鉴定了其中的12个成分。

表6 矮紫苞鸢尾的挥发性成分

由表5、表6 可知，通过GC-MS 分析鸢尾的挥发性成分鉴定出17 种化合物，而矮子苞鸢尾挥发性成分鉴定出 12 种化合物 ，二者共有的成分为（Z）-9-十八碳烯酸甲酯，一些成分为鸢尾或矮紫苞鸢尾所独有的。

比较已鉴定出的各个化合物的相对含量，在鸢尾挥发性成分中已鉴定的17 个化学成分中，相对含量大于1%的有15个，相对含量大于5的有3个，相对含量大于10的有2个。其中相对含量较高的成分依次为3-甲氧基-1，2-丙二醇（26.52%），月桂酸（12.07%），（E，E）-9，12-十八烷二烯酸甲酯（6.15%）。其中相对含量最高的为3-甲氧基-1，2-丙二醇（26.52%），相对含量最低的为9，10-二溴基二十五烷（0.45%）。矮子苞鸢尾挥发性成分中相对含量较高的为（Z，Z）-9，12-十八烷二烯酸甲酯（9.05%），（Z，Z，Z）-9，12，15-十八烷三烯酸甲酯（7.11%），十四烷酸甲酯（5.14 %）；其中相对含量最高的为（Z，Z）-9，12-十八烷二烯酸甲酯（9.05%），相对含量最低的为（Z）-9-十八碳烯酸甲酯，而相对含量大于 1% 的有11 个，相对含量大于5 的有2 个，相对含量大于10的有0个。

3 结论

综上所述，鸢尾植物挥发油的索式提取法最佳提取条件为配料比为1∶5，提取时间为2 h，提取温度为95℃。矮紫苞鸢尾植物挥发油的最佳提取条件为配料比为1∶6，提取时间为4 h，提取温度为80℃。鸢尾挥发油成分与矮紫苞鸢尾的挥发性成分相比较，组成和相对含量存在较大差异。鸢尾挥发油成分含有鸢尾酮，而矮子苞鸢尾中并未发现，矮紫苞鸢尾含有酯类化合物较多。植物中的挥发性成分大多具有一定的香味，可以用来制造各种香精、香料等，也可以用于生活用品，如饮料、调味剂等[9]。而含有萜类、醇类、酮类等的物质 ，具有抗氧化性、抗菌活性，因此可用于食品的抗氧化及其防腐保鲜[10-12]。本研究为鸢尾属植物的进一步研究提供了科学依据。