东紫苏挥发油的化学组成及其抗氧化活性研究

张海涛，张亚光，毛媛，刘克武

(1.上海海洋大学食品学院，上海 201302；2.黑龙江省林业科学院牡丹江分院，黑龙江 牡丹江 157010)

东紫苏(elsholtziabodinieriVant.)，别名小香薷、凤尾茶、野山茶等，属唇形科、香薷属[1]，多产于我国云南、甘肃、贵州等地，是常见农产品和民俗中草药，可用于治疗外感风寒、头痛咽痛等[2-3]。有学者对东紫苏植株全草进行了化学成分研究，发现其包含黄酮、多酚等多种化合物，但其主要成分及含量有待进一步分析[3-5]。东紫苏挥发油因其特殊的化学组成，表现出良好抗菌和杀虫活性，但其抗氧化活性研究未见报道[6]。采用水蒸汽蒸馏法提取东紫苏挥发油，运用GC-MS技术分析其主要化学组成，并考察其抗氧化活性，为东紫苏的综合开发利用提供理论依据和实验支撑[7-9]。

1 材料方法

1.1 材料与仪器

东紫苏，购自云南建水；无水乙醇(AR)，1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH, 1, 1-Diphenyl- 2-picrylhydrazyl)，购自国药集团化学试剂有限公司。UV/V-16/18紫外可见分光光度计，青岛聚创环保集团有限公司；BS104S电子分析天平，Sartoriu(德国)；DRT-TW型调温电热套，上海新苗医疗器械制造有限公司；HP7890-5975C气相色谱-质谱联用仪，Agilent (美国)。

1.2 挥发油的提取

取东紫苏植株粉碎，过筛后，称取500 g样品置于挥发油提取器中，加蒸馏水5000 mL，按水蒸气蒸馏法提取8 h，提取次数2次，收集、合并得黄色澄清油状物。称重后除以投料质量计算得油率[10-12]。

1.3 GC-MS分析条件

色谱及质谱条件参照相关文献[7,13-15]。

1.4 挥发油对DPPH自由基的清除作用[16-17]

1.4.1 DPPH检测波长的确定。DPPH分子在溶液中可生成含氮自由基，呈紫色，与自由基清除剂反应可生成无色产物。试验中DPPH检测波长选择518 nm，所测物质抗氧化能力越强，则被检体系颜色越浅。

1.4.2 DPPH溶液的配制。用无水乙醇溶解0.394 g的DPPH于500 mL容量瓶中，定容，摇匀，即得浓度为2 mmol/L的DPPH储备液，4 ℃冷藏备用。实验前用无水乙醇稀释10倍至0.2 mmol/L。

1.4.3 挥发油稀释液的配制。取适量挥发油，加无水乙,制备7种稀释液，分别置于试管，摇匀，备用，浓度分别为1.8294、3.6588、5.4882、7.3176、9.147、18.294、45.735 mg/mL。另设置不添加东紫苏挥发油的无水乙醇液为对照组。

1.4.4 东紫苏挥发油清除DPPH自由基的剂量效应。将稀释液分别与等体积DPPH储备液混匀，静置，待体系稳定(1 h)，使用紫外可见分光光度计测定吸光值。实验平行3次，记录数值并按如下公式计算，AS为样品在518 nm波长下测定的吸光度值，A0为对照组。

DPPH自由基清除率(%)=(1-As/AO)×100

1.4.5 半抑制浓度(IC50)的计算。过不同浓度的东紫苏挥发油乙醇溶液对 DPPH自由基清除率进行线性拟合，计算其 IC50值(清除率为50%时的浓度值)，以此评测其抗氧化能力[10]。

2 结果与分析

2.1 挥发油主要化学成分分析

实验采用水蒸气蒸馏法共收集得到黄色澄清油状物1.281 g，并具有浓郁特殊香气，挥发油密度为0.9147 g/mL，得油率为2.56‰。采用GC-MS分析并核对，确定了其中含16个成分，占挥发油总质量的80.31%。如表1所示，桉树醇的相对含量为43.57%，占比最高。该成分分析结果与相关研究结果有所不同，可能是由于东紫苏的原产地不同所致[4-5]。

表1 东紫苏挥发油化学成分的GC-MS分析

2.2 DPPH体系的反应动力学研究

为观察待测样品与清除率的时间变化规律，了解其反应动力学特性，实验选用0.2 mmol/L DPPH乙醇溶液，加入18.294 mg/mL挥发油检测液后，发现反应平稳时间为60 min (图1)。当与相同体积不同浓度的挥发油稀释液混合时，体系的特征吸收峰在518 nm处明显降低，显示出对DPPH自由基的清除能力。对各浓度进行试验表明，各个样品在1 h后达到平稳，该时间点是稳定的检测点，进而可进行后续剂量效应实验。

图1 东紫苏挥发油对自由基清除率的时间变化曲线

2.3 东紫苏挥发油DPPH自由基

根据以上选择的波长和反应时间，测定一系列质量浓度的挥发油乙醇溶液对DPPH自由基的清除率，并计算IC50值。如图2结果所示，当挥发油浓度小于18.29 mg/mL时，对DPPH自由基的清除率呈剂量效应，当挥发油浓度大于45.74 mg/mL时，随着东紫苏挥发油浓度升高，DPPH自由基清除率趋于平衡。

图2 东紫苏挥发油对自由基清除率反应曲线(60min)

如图2所示，确定挥发油浓度范围为1.83～18.29 mg/mL，重复平行实验3次，记录数值并计算作图，得出线性拟合方程:y=3.0058x+13.181(R2=0.9990)。基于该方程，可计算出东紫苏挥发油清除DPPH自由基的IC50值为12.25 mg/mL，表明其具有良好抗氧化活性。

图3 东紫苏挥发油对DPPH自由基清除率的线性拟合曲线

3 结论

本研究以东紫苏为原材料，提取其挥发油，旨在分析东紫苏挥发油中的主要化学成分并研究其抗氧化活性。实验采用水蒸气蒸馏法收集、合并得黄色澄清油状物，GC-MS法分析确定了东紫苏挥发油中16种成分，其中含有大量的单萜类及其衍生物成分，如具有抑菌、消炎、抗氧化作用的一萜醇桉树醇。进而基于挥发油的脂溶性特点，选用DPPH法检测挥发油的抗氧化特性。当挥发油在1.83～18.29 mg/mL的浓度范围内，DPPH自由基清除率与东紫苏挥发油浓度呈现良好的量效关系，同时也证实了东紫苏挥发油具有较强的抗氧化性。天然植物提取的抗氧化剂因其安全低毒性，更满足人们的需求，未来可逐步取代合成抗氧化剂而应用于食品工业中。东紫苏在我国分布范围广泛，药食兼用，本研究为东紫苏的进一步综合开发利用提供理论基础。