紫玉兰花挥发油成分鉴定及其生物活性分析

孙娅 解修超 徐易洁 邓百万

摘 要：为提取紫玉兰花朵中的挥发油，分析其挥发油中的组分，探讨其挥发油的生物活性，为开发利用这一资源提供科学依据。采用正己烷萃取法提取紫玉兰花的挥发油，利用气相色谱

-质谱联用技术（GC-MS）分离和鉴定其化学成分，并通过滤纸片扩散法和MTT法初步研究挥发油的抑菌活性和抗肿瘤活性。结果表明：从紫玉兰花的挥发油中共鉴定出46种化学成分，占总挥发油含量的92%，主要为烯烃类（17种，16.9%）、烷烃类（8种，18.43%）、酯类（6种，3.46%）、酚醇类（6种，4.18%）、醛酮类（4种，1.9%）、杂环类（1种，9.26%）醚类（1种，1.09%）及其他类别（3种，3.76%），其中含量较高的组分是加尔加拉文（二苯基四氢呋喃衍生物），相对含量达9.26%，其次是烷烃类的二十六烷、二十四烷以及正二十三烷，其相对含量分别为5.05%、4.57%和3.28%，余下物质的相对含量均低于2.5%。活性检测表明挥发油样品对枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis 、大肠杆菌Escherichia coli、沙门氏菌Salmonella typhl、金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus均有抑菌活性，當挥发油浓度为1 000.0 μg·mL-1时，对枯草芽孢杆菌抑菌圈直径达14.8 mm；对人早幼粒急性白血病细胞HL-60显示出较强的抗肿瘤活性，其IC50达到84.3 μg·mL-1。

关键词：紫玉兰花；挥发油；GC-MS；抑菌活性；抗肿瘤活性

中图分类号：S 685.15   文献标志码：A   文章编号：0253-2301（2023）01-0018-06

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2023.1.003

Component Identification and Biological Activity Analysis of theVolatile Oil from the Flowers of Magnolia liliflora

SUN Ya1， XIE Xiu-chao1，2，3，4， XU Yi-jie1， DENG Bai-wan1，2，3，4

（1. Shaanxi University of Technology， Hanzhong， Shaanxi 723001， China; 2. Shaanxi Province Key Laboratory

of Biological Resources， Hanzhong， Shaanxi 723001， China; 3. Qinba Mountain Area Collaborative Innovation

Center of Biological Resources Comprehensive Development in Shaanxi Province， Hanzhong， Shaanxi 723001，

China; 4. Qinba State Key Laboratory of Biological Resources and Ecological Environment （Breeding Base）

Built by Province and Ministry， Shaanxi University of Technology， Hanzhong， Shaanxi 723001， China）

Abstract： This paper aimed to extract the volatile oil from the flowers of Magnolia liliflora， analyze the components of the volatile oil， and explore the biological activity of the volatile oil， in order to provide scientific basis for the development and utilization of this resource. The volatile oil from the flowers of Magnolia liliflora was extracted by using the n-hexane extraction， and its chemical constituents were isolated and identified by gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）. Then， the antibacterial activity and antitumor activity of the volatile oil were preliminarily studied through the filter diffusion method and MTT method. The results showed that： A total of 46 chemical components were identified from the volatile oil of Magnolia liliflora flowers， accounting for 92% of the total content of volatile oil， which were mainly alkenes （17 kinds， accounting for 16.9%）， hydrocarbon （8 kinds， accounting for 18.43%）， esters （6 kinds， accounting for 3.46%）， phenolic alcohol （6 kinds， accounting for 4.18%）， aldehydes （4 kinds， accounting for 1.9%）， heterocyclics （1 kind， accounting for 9.26%）， ethers （1 kinds， accounting for 1.09%） and other categories （3 kinds， accounting for 3.76%）， among which the component with a relatively high content was Galgaravin （diphenyl tetrahydrofuran derivatives） with a relative content of 9.26%， followed by hexacosane， tetracosane and n-tricosane with the relative contents of 5.05%， 4.57% and 3.28%， respectively. The relative contents of the remaining substances were all lower than 2.5%. The activity detection showed that the volatile oil samples all had antibacterial activity against Bacillus subtili， Escherichia coli， Salmonella typhl and Staphylococcus aureus. When the concentration of volatile oil was 1 000.0 μg·mL-1， the inhibition zone diameter against Bacillus subtilis was 14.8 mm. It showed stronger antitumor activity against the human acute promyelocytic leukemia cell line HL-60 with IC50 of 84.3 μg·mL-1.

Key words： Flowers of Magnolia liliflora； Volatile oil； GC-MS； Antibacterial activity； Antitumor activity

紫玉兰Magnolia liliflora Desr.，木兰科木兰属，又名木兰，为中国特有植物，主要分布在云南、福建、湖北、四川等地，生长于海拔300～1 600 m的地区，一般生长在山坡林缘［1-3］，现在常用于园林观赏。其树皮、叶和花蕾均可入药，花蕾晒干后称辛夷，主治鼻炎、头痛，作镇痛消炎剂，为我国传统中药［4-5］，也可以从花中提炼天然香精，用于化妆品制作。木兰属植物的主要成分为挥发油类化合物，其中单萜和倍半萜类化合物占比例较大［6］。

近年来，研究者从紫玉兰叶片中提取多酚类、木质素类化学成分并发现其具有抗氧化活性、抗炎活性［7-9］。谢章巧［10］采用多种色谱技术结合现代波普技术分离纯化紫玉兰和白玉兰干燥叶片中的化学成分，在分离鉴定的化合物中，得到一种有抑制NO生成的抗炎活性物质。研究者还从白玉兰花朵和花蕾代谢产物的差异来区别其不同的生理活性，花朵的代谢物在抗癌与抗肿瘤、抗流感与抗菌中均有重要的潜在应用，花蕾的代谢物在抗氧化及抗炎和糖尿病治疗中有更大潜在作用［11］。胡明丽［12］采用GC-MS联用技术对不同发育阶段的望春玉兰和宝华玉兰采用不同的提取方法进行挥发油成分的比较研究，确定玉兰花的不同发育阶段其挥发油含量和有效药用成分总含量有一定差异。综上，对紫玉兰花挥发油抑菌及抗肿瘤等生物活性分析的研究尚未见报道，特别是紫玉兰花朵挥发油的开发利用研究较少。

本研究以紫玉兰花为试验材料，采用正己烷萃取法萃取其中的挥发油，运用气相色谱-质谱联用法（GC-MS）结合计算机检索对其化学成分进行分析鉴定，并初步研究其挥发油的抗菌活性和抗肿瘤活性，为进一步合理开发利用紫玉兰资源提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 试验材料

紫玉兰花采自陕西省汉中市陕西理工大学校园内。

1.1.2 靶标菌株

大肠杆菌Escherichia coli、沙门氏菌Salmonella typhl、金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis、白色念珠菌Candida albicans、人骨肉瘤细胞MG-63、人早幼粒急性白血病细胞HL-60，购自美国典型微生物菌种保藏中心（ATCC），由陕西省食药用菌工程技术研究中心提供。

1.2 主要仪器与试剂

1.2.1 主要仪器

GCMS-TQ8040Ｇ型气相色谱-质谱联用仪（日本岛津公司）；JJ224BF型电子天平（常熟市双杰测试仪器厂）；OLYNPUS-BX53生物显微镜（奥林巴斯株式会社）；德国IKA-VB10旋转蒸发仪（上海相凡仪器有限公司）。

1.2.2 主要试剂

试验用分析纯试剂正己烷、甲醇、氢氧化钾（购于汉中市鑫盛化玻）；培养基为LB培养基和YPD培养基（购于上海生工生物工程有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 挥发油的提取

采集新鲜的紫玉兰花，称重，经搅拌机搅碎后迅速装入旋转蒸发仪中，加入适量正己烷，加热至40℃，回流提取4 h，同温回收正己烷得油状物，称重、计算得率。采用氢氧化钾-甲醇酯化法对样品做酯化处理，得GC-MS检测用样品。

1.3.2 气相色谱-质谱检测

色谱柱：美国J&W.HP-5（30 m×0.25 mm×0.25 μm）弹性石英毛细管柱。程序升温：以5 ℃·min-1的升温速率由50℃程序升温至290℃，恒温保持20 min。GC气化室温度为250℃，载气为99. 999%高纯度氦，流速2.0 mL·min-1。质谱条件：离子源为EI源，电子轰击能量70 eV，离子源温度230℃。倍增电压1.28 kVz，质量扫描范围为10～550 aum，扫描速度3.8次·s-1。

定性和定量方法：通过对紫玉兰花挥发油成分进行气相色谱-质谱检测，得到GC-MS分析总离子流图。检索美国NIST02L和WILEY275标准质谱图库确认其成分，运用峰面积归一化法，借助G170LBA化学工作站数据处理系统，求得各挥发油成分的相对含量。

1.3.3 抗菌活性检测

采用滤纸片扩散法测定样品对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和白色念珠菌的抑制作用。取适量挥发油原液，分别配制成浓度为1 000.0、100.0、10.0和1.0 mg·mL-1的样品溶液，各加入适量过氧化氢酶，用于消除可能带来的活性影响。将直径为6.0 mm的无菌滤纸片置于各浓度样品的上清液中浸湿，待溶剂挥干后贴在涂有100.0 μL靶标菌悬液（菌液浓度为0.8～1.2×106 CFU·mL-1）的培养基平板上，重复3次，细菌选用LB培养基，37℃恒温培养24 h；真菌采用YPD培养基，28℃恒温培养48 h，分别测量各浓度样品在不同靶标菌平板上的抑菌圈直径。以含有过氧化氢酶的正己烷溶液作为空白对照，操作步骤与试验组相同。

1.3.4 抗肿瘤活性检测

取对数生长的人骨肉瘤细胞MG-63和人早幼粒急性白血病细胞HL-60，用胰酶消化后吹打成悬液，以5×104 mL-1的密度接种于96孔板，每孔90 μL，再每孔补加100 μL培养液。以含细胞的1% DMSO培养基为阴性对照。待24 h细胞完全贴壁后，各孔相应加入经培养液稀释10倍后的各样品20 μL（DMSO含量终浓度为1 %），培养24 h后每孔加入20 μL MTT溶液（5 mg·mL-1），继续培养4 h，终止培养，小心吸去培养液，每孔加入150 μL DMSO，振荡10 min后在酶标仪490 nm处测量各孔吸光值。以空白对照孔調零，重复3次根据吸光值计算：肿瘤细胞生长抑制率（％）=（1-OD实验组/OD对照组） ×100。

2 结果与分析

2.1 紫玉兰花挥发油的提取

采集新鲜紫玉兰花10.0 g。以正己烷作为溶剂，采用正己烷萃取法经4 h回流提取，得到淡黄色透明油状挥发油1.4 g，其具有特殊香味，密度小于水，经计算得率为14.0%。

2.2 紫玉兰花挥发油的化学成分检测

通过对紫玉兰花挥发油成分进行气相色谱-质谱检测，运用峰面积归一化法，求得各挥发油成分的相对含量，结果见表1。

由表1可知，从紫玉兰花的挥发油样品中共检出50种成分，经多重比对鉴定其中46种化学成分，占总油量的92%，主要检测出8类化合物，分别是烯烃类（17种，16.9%）、烷烃类（8种，18.43%）、酯类（6种，3.46%）、酚醇类（6种，4.18%）、醛酮类（4种，1.9%）、杂环类（1种，9.26%）、醚类（1种，1.09%）及其他类别（3种，3.76%），相对含量最高的主要成分为木质素类物质：加尔加拉文（二苯基四氢呋喃衍生物）（9.26%），其次为烷烃类物质：二十六烷（5.05%）和二十四烷（4.57%）。

2.3 紫玉兰花挥发油的抑菌活性测定

由表2可知，紫玉兰花挥发油对枯草芽孢杆菌有较强的抑制活性，且挥发油浓度为1 000.0 μg·mL-1时，对枯草芽孢杆菌抑菌圈直径达14.8 mm。而对沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌显示出较小的抑制活性，对白色念珠菌没有显示出抑制活性。

2.4 紫玉兰花挥发油的抗肿瘤活性分析

由表3可知，紫玉兰花挥发油的抗肿瘤活性较强。通过计算得出紫玉兰挥发油对两种肿瘤细胞的IC50分别为543.1 μg·mL-1和84.3 μg·mL-1。当浓度达到100 μg·mL-1时，54.3%的HL-60细胞和45.8%的MG-63细胞受到抑制；当浓度达到1 000 μg·mL-1时，63.1%的MG-63细胞和73.8%的HL-60细胞受到抑制，表明紫玉兰花挥发油对HL-60的抗肿瘤活性更强。

3 讨论与结论

刘艳清［13］将采自肇庆学院校园内的紫玉兰花，采用水蒸气蒸馏法提取其挥发油，共检测出56种化合物，其主要组分为γ-衣兰油烯、（-）δ-杜松醇、杜松-l（10）-4-二烯、α-松油醇以及β-芹子醇。张永欣等［14］对采自北京地区栽种的紫玉兰花采用水蒸气蒸馏法提取挥发油，共鉴定了20种化合物，主要组分为桉树脑，香桧烯和正庚醛。本研究采用正己烷萃取法提取紫玉兰花的挥发油，并运用GC-MS联用分析技术共鉴定出46种化学成分，主要为烷烃类、烯烃类、杂环类、酚醇类和其他类化合物，且所含的成分与已报道的主要成分基本一致，但具体含量有所区别。这说明生境不同的紫玉兰花，采用不同的提取方法，揮发油的成分和含量存在一定差异。因此，研究不同生境下药用植物的挥发油是非常必要的，通过对紫玉兰花挥发油化学成分的分析，为其化学成分的深入研究和进一步的资源开发奠定了基础。

木兰属的化学成分多在研究木质素类、生物碱类以及萜类物质［6］，研究较多的是其抗肿瘤、抑菌、抗炎等生物活性［15］。本研究提取的挥发油原液对革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌均显示出抑菌活性。抗肿瘤活性检测表明，紫玉兰挥发油对HL-60具有较强的抗肿瘤活性。挥发油原液主要成分中相对含量最高的为加尔加拉文（二苯基四氢呋喃衍生物）（9.26 %），是一种烟曲霉素衍生物，同时也是一种木质素类物质，在体内具有强烈的抑制内皮细胞增殖和血管形成的作用［16］，比烟曲霉素的作用大50倍，且毒副作用小，为较好的抗生素［17］。基于此，后期可进行相关试验，进一步验证加尔加拉文的生物活性。朱雄伟等［18］提出15%～30%辛夷煎剂对趾间毛癣菌等10种致病性的真菌有抑制作用，高浓度辛夷制剂对白色念珠菌、金黄色葡萄球菌、乙型链球菌、白喉杆菌、痢疾杆菌、炭疽杆菌和流感病毒也有不同程度抑制作用。梁振等［19］给家兔上颌窦前壁裂隙处向窦腔内注入金黄色葡萄球菌，以庆大霉素为对照，考察辛夷注射液抗病原微生物的作用效果，结果显示实验组的治疗效果明显高于对照组。以上研究表明，辛夷的挥发油中含有抑菌活性成分。而本研究进行的抑菌活性试验结果表明，紫玉兰鲜花挥发油的抑菌活性并不高，分析原因可能是由于紫玉兰的花朵在开放的过程中，其挥发油成分在空气中挥发，其中部分有效的活性成分也随之发散，后期在进行紫玉兰花的药理分析时，可采集未开放的花蕾来开展相关试验。

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（责任编辑：柯文辉）