开发与应用日用化学工业第 47 卷芳香植物精油是植物体内产生的具有一定芳香气味的次生代谢物质的总称, 由几十种到上百种化合物组成, 主要成分为单萜倍半萜和芳香烃衍生物等在自然界中, 植物的次生代谢产物给人类提供了源源不断的医药食品及工业原料, 对人类的生产和生活具有重要的作用, 多数芳香植物

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侑凌
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1 第 47 卷第 8 期 2017 年 8 月日用化学工业 China Surfactant Detergent & Cosmetics Vol. 47 No. 8 Aug 香叶天竺葵精油和纯露的挥发性成分分析及抗氧化活性评价任洪涛, 周斌 ( 云南农业大学香料研究所, 云南昆明 ) 摘要 : 分别采用水蒸气蒸馏和同时蒸馏萃取法对香叶天竺葵精油和纯露的挥发性成分进行提取, 通过气相色谱 - 质谱联用技术结合保留指数分析鉴定其化学组成, 用峰面积归一化法确定各成分的相对含量结果表明, 香叶天竺葵精油中鉴定出 71 种化合物, 主要成分有香茅醇甲酸香茅酯香叶醇异薄荷酮 β - 古芸烯芳樟醇和惕各酸苯乙酯等 ; 香叶天竺葵纯露中鉴定出 39 种化合物, 主要成分有香茅醇芳樟醇香叶醇异薄荷酮 α - 松油醇顺式芳樟醇氧化物和反式芳樟醇氧化物等其中香叶天竺葵纯露中的挥发性成分大多存在于香叶天竺葵精油中, 但含量存在较大的差异采用 DPPH 自由基和羟基自由基清除试验对香叶天竺葵精油和纯露的抗氧化活性进行评价结果表明, 香叶天竺葵精油和纯露均对 DPPH 自由基和羟基自由基具有一定的清除作用, 香叶天竺葵纯露对 DPPH 自由基和羟基自由基的清除能力稍强于香叶天竺葵精油关键词 : 香叶天竺葵精油 ; 香叶天竺葵纯露 ; 挥发性成分 ; 抗氧化中图分类号 :TQ651 2 文献标识码 :A 文章编号 : (2017) DOI: / j. cnki. csdc Analysis of volatile components and antioxidation activity evaluation of essential oil and aqueous extract from Pelargonium graveolens L Herit. REN Hong - tao,zhou Bin (Yunnan Flavor & Fragrance Research & Development Center,Yunnan Agricultural University,Kunming,Yunnan ,China) Abstract:Volatile components of essential oil and aqueous extract from Pelargonium graveolens L Herit. were prepared separately by steam distillation (SD)method and simultaneous distillation - extraction (SDE) method. Their compositions and relative contents were identified by gas chromatography - mass spectrometry (GC - MS)with retention index (RI)and peak area normalization method. Results show that a total of 71 volatile compounds are identified from the geranium essential oil,the main constituents being citronellol, citronellyl formate,geraniol,isomenthone,β - gurjunene,linalool and phenylethyl tiglate. A total of 39 volatile compounds are identified from the geranium aqueous extract,the main constituents being citronellol,linalool, geraniol,isomenthone,α - terpineol,cis - linalool oxide and trans - linalool oxide. The vast majority of volatile components in geranium aqueous extract exists in geranium essential oil,but their content is obviously different. Antioxidation activity of the essential oil and the aqueous extract were evaluated with 1,1 - diphenyl picrylhydrazyl (DPPH)radical and hydroxyl radical scavenging methods. The experimental results show that both the geranium essential oil and the geranium aqueous extract display certain DPPH and hydroxyl radical scavenging activities. The DPPH and hydroxyl radical scavenging activity of geranium aqueous extract is higher than that of geranium essential oil. Key words:geranium essential oil;geranium aqueous extract;volatile components;antioxidation 收稿日期 : ; 修回日期 : 基金项目云南省应用基础研究计划资助项目 (2011FZ095) 作者简介 : 任洪涛 (1974 -), 男云南人, 副研究员, 电话 : ,E - mail: @ qq. com 通讯联系人 : 周斌, 副研究员, 硕士, 电话 :(0871) ,E - mail: @ qq. com 4 63

2 开发与应用日用化学工业第 47 卷芳香植物精油是植物体内产生的具有一定芳香气味的次生代谢物质的总称, 由几十种到上百种化合物组成, 主要成分为单萜倍半萜和芳香烃衍生物等在自然界中, 植物的次生代谢产物给人类提供了源源不断的医药食品及工业原料, 对人类的生产和生活具有重要的作用, 多数芳香植物精油用途广泛, 具有抗菌抗病毒和抗氧化等生物活性香叶天竺葵 (Pelargonium graveolens L Herit. ),? 牛儿苗科天竺葵属, 原产于非洲南部, 主产于留尼汪岛摩洛哥阿尔及利亚法国和埃及 20 世纪 50 年代初引入我国栽培, 现主产于云南, 其香叶油的产量占全球市场 30% ~ 50% 的份额在我国上海江苏浙江四川和贵州等地也有少量栽培 [1] 香叶油主要是由香叶天竺葵的茎叶经水蒸气蒸馏得到 [2] 香叶油是香料工业中重要的精油之一, 广泛用于调配食品日化和烟草香精香叶油的化学成分因产地不同而有所差异, 来自于不同产地的香叶天竺葵精油, 已被确定的化合物超过 240 种云南产香叶天竺葵精油主要成分为香茅醇甲酸香茅酯香叶醇异薄荷酮芳樟醇 β - 古芸烯和甲酸香叶酯法国埃及产香叶油的化学成分主要为香叶醇甲酸香叶酯香茅醇甲酸香茅酯和芳樟醇等 [3] 而芳樟醇异薄荷酮香茅醇香叶醇和甲酸香茅酯等是印度天竺葵精油的主要成分, 其中芳樟醇异薄荷酮 α - 松油醇香茅醇和香叶醇则是水溶性精油的主要成分 [4] 目前, 对香叶天竺葵 ( 不同产地不同品种不同生长阶段 ) 精油挥发性成分的分 [5 - 析研究已有较多报道 9], 对于香叶天竺葵精油具有 [10 - 抗菌和抗氧化等生物活性的研究也有较多报道 12], 而对于香叶天竺葵纯露的研究报道则较少香叶天竺葵通过水蒸气蒸馏, 馏出液经过油水分离器分层, 其中油层部分为香叶天竺葵精油, 水层部分为香叶天竺葵纯露虽然多数精油在水中的溶解度极小但还是会有一部分的精油成分进入到纯露中过去, 由于香叶天竺葵纯露的价值被忽视, 一般采取直接回流或者作为废水排放近年来, 随着芳香疗法的广泛兴起, 芳香植物纯露作为芳香精油的最佳互补产品, 也越来越受到重视 [13] 纯露相对于精油来说, 产品附加值更高市场需求量大但由于纯露中的有效成分含量很低, 品质又较难控制, 同时缺乏相应的产品标准, 给消费者的选择带来很多困难 [14] 笔者利用同时蒸馏萃取和气相色谱 - 质谱联用技术对香叶天竺葵纯露中的挥发性成分进行分析, 并与香叶天竺葵精油中的挥发性成分进行对比采用 DPPH 自由基和羟基自由基清除试验对香叶天竺葵精油和纯露的抗氧化活性进行评价以期为进一步科学地开发和应用香叶天竺 4 64 葵精油和纯露提供一定的实验依据 1 实验部分 1 1 主要试剂与仪器新鲜香叶天竺葵茎和叶, 采摘于云南宾川香叶种植基地 C 8 ~ C 20 正构烷烃混标, 美国 Sigma - Aldrich 公司 ;DPPH,w > 97%, 梯希爱 ( 上海 ) 化成工业发展有限公司 ;V C, 国药集团化学试剂有限公司 ; 无水乙醇过氧化氢硫酸亚铁水杨酸无水硫酸钠二氯甲烷, 分析纯, 西陇化工股份有限公司 20 L 水蒸气蒸馏设备 SDE 同时蒸馏萃取装置, 上海化科实验器材有限公 ;Agilent 7890A / 5975C 气质联用仪, 美国安捷伦公司 ;R - 3 旋转蒸发仪, 瑞士步琦公司 ;Shimadzu UV 分光光度计 Shimadzu ATX224 电子分析天平 ( 精度 0 1 mg), 日本岛津公司 1 2 实验方法水蒸气蒸馏法准确称取 2 kg 新鲜的香叶天竺葵茎和叶, 装入 20 L 水蒸气蒸馏设备中, 加入 5 L 去离子水, 加热蒸馏 2 h, 蒸馏液经油水分离器分离, 收集香叶天竺葵纯露 2 L 平行实验 3 次, 香叶天竺葵精油的平均得率为 0 16%, 得到的香叶天竺葵精油加入适量无水硫酸钠干燥后待 GC - MS 检测同时蒸馏萃取法准确量取 500 ml 香叶天竺葵纯露于 1 L 圆底烧瓶中, 连接 SDE 同时蒸馏萃取装置的一端, 使用电热套加热, 另一端连接装有 30 ml 二氯甲烷的 100 ml 圆底烧瓶并使用 70 水浴加热, 蒸馏萃取 4 h, 收集二氯甲烷萃取液, 加入适量无水硫酸钠干燥过滤, 干燥的二氯甲烷萃取液用旋转蒸发仪在 40 浓缩, 得到挥发油平行实验 3 次, 纯露挥发油平均得率为 0 012% 取适量纯露挥发油待 GC - MS 检测色谱 - 质谱条件色谱条件 :HP - 5MS 色谱柱 (0 32 mm 60 m, 0 25 μm); 载气氦气 ; 进样口温度 260 ; 柱流速 1 2 ml / min; 分流比 30 1; 升温程序 : 起始温度 100, 保持 2 min, 按 4 / min 升温至 220, 保持 15 min; 进样量 1 μl 质谱条件 :EI 离子源 ; 接口温度 280 ; 离子源温度 230 ; 四级杆温度 150 ; 电子倍增器电压 V; 电子能量 70 ev;m / z 扫描范围 40 ~ 400; 溶剂延迟时间 3 0 min 定性和定量分析供试样品根据 GC - MS 分析得到的各色谱峰, 通

3 第 8 期任洪涛, 等 : 香叶天竺葵精油和纯露的挥发性成分分析及抗氧化活性评价开发与应用过计算机谱库 (2011 版 NIST 库 ) 检索, 结合化合物保留指数进行定性, 并根据挥发性成分的峰面积, 采用峰面积归一化法定量化合物保留指数 (Retention Index,RI) 按式 (1) 计算 RI = 100n + 100(t - t n )/(t n t n ) (1) 式 (1) 中,n 为目标化合物流出前一个正构烷烃所含碳原子的数目 ;t 为目标化合物的保留时间 ;t n 为目标化合物流出的前一个正构烷烃的保留时间 ;t n + 1 为目标化合物流出的后一个正构烷烃的保留时间 ;t n < t < t n DPPH 自由基清除试验 [15] 分别取 0 4,0 8,1 2,1 6 和 2 0 ml 香叶天竺葵精油乙醇溶液 ( 精油质量浓度为 50 g / L) 以及香叶天竺葵纯露 ( 纯露质量浓度约为 0 12 g / L), 分别加入无水乙醇定容至 2 0 ml, 与 2 0 ml 0 2 mmol / L 的 DPPH 乙醇溶液混合, 振摇均匀后放于暗处静置 30 min, 于 517 nm 处测定吸光度 (A 样品 ) 同时测定 2 0 ml 0 2 mmol / L 的 DPPH 乙醇溶液与 2 0 ml 无水乙醇混合液的吸光度 (A 对照 ), 以及香叶天竺葵精油和纯露与无水乙醇混合液的吸光度 (A 空白 ) DPPH 自由基清除率 = [1 - (A 样品 - A 空白 )/ A 对照 ] 100% 样品测定 3 次取平均值分别绘制不同质量浓度香叶天竺葵精油和纯露的清除率曲线, 并与 V C 做对照实验采用 SPSS 19 0 软件进行数据分析, 求出 DPPH 自由基清除率为 50% 时的质量浓度, 即半抑制浓度 IC 羟基自由基 ( OH) 清除试验参照水杨酸法 [16], 向试管中分别加入 9 mmol / L 的 FeSO 4 溶液和水杨酸乙醇溶液各 1 ml, 待测样品溶液 2 0 ml, 最后再加入 0 1% 的 H 2 O 2 溶液 1 ml 启动整个反应分别取 0 4,0 8,1 2,1 6 和 2 0 ml 香叶天竺葵精油乙醇溶液 ( 精油质量浓度为 50 g / L) 以及香叶天竺葵纯露 ( 纯露质量浓度约为 0 12 g / L), 分别加入无水乙醇定容至 2 0 ml, 即为待测样品溶液将待测样品溶液与上述溶液混合,37 反应 30 min, 于 510 nm 处测定吸光度 (A 样品 ) 测定不含样品和 FeSO 4 溶液的吸光度 (A 对照 ), 以及不含样品溶液的吸光度 (A 空白 ) OH 清除率 =[1 -(A 样品 - A 空白 )/ A 对照 ] 100% 样品测定 3 次取平均值分别绘制不同质量浓度香叶天竺葵精油和纯露的清除率曲线, 并与 V C 做对照求出 OH 清除率为 50% 时的质量浓度, 即半抑制浓度 IC 50 2 结果与讨论 2 1 香叶天竺葵精油和纯露化学成分分析采用 GC - MS 对香叶天竺葵精油和纯露的化学成分进行了分析, 结果见表 1( 见下页 ) 由表 1 可知, 香叶天竺葵精油中共鉴定出 71 种化合物, 占提取挥发油总量的 98 51%, 主要成分有香茅醇 (30 71%) 甲酸香茅酯 (9 60%) 香叶醇 (8 31%) 异薄荷酮 (7 35%) β - 古芸烯 (5 33%) 芳樟醇 (4 80%) 惕各酸苯乙酯 (2 65%) δ - 杜松烯 (1 81%) 甲酸香叶酯 (1 81%) 惕各酸香叶酯 (1 78%) 和惕各酸香茅酯 (1 26%) 等 ; 香叶天竺葵纯露中鉴定出了 39 种化合物, 占提取挥发油总量的 98 20%, 主要成分有香茅醇 (37 02%) 芳樟醇 (18 98%) 香叶醇 (14 21%) 异薄荷酮 (6 72%) α - 松油醇 (5 37%) 顺式芳樟醇氧化物 (2 48%) 和反式芳樟醇氧化物 (1 84%) 等香叶天竺葵纯露中的挥发性成分大多存在于香叶天竺葵精油中, 香叶天竺葵精油的成分以萜醇类萜烯酯类和萜烯类化合物为主, 并含有少量的萜醛萜酮和醚类化合物, 香叶天竺葵纯露中的成分多为萜醇类萜酮类化合物图 1 为香叶天竺葵精油 (a) 和纯露 (b) 中挥发油的总离子流色谱图由图 1a 可以看出, 香叶天竺葵精油中的挥发性成分较多, 色谱峰集中在 5 ~ 35 min 之图 1 香叶天竺葵精油 (a) 和纯露 (b) 中挥发油的总离子流色谱图 Fig 1 Total ion current chromatograms of the volatile oil in geranium essential oil (a)and geranium aqueous extract (b) 4 65

4 开发与应用日用化学工业第 47 卷 Tab 1 序号化合物保留指数表 1 香叶天竺葵精油和纯露化学成分分析结果 Results of chemical constituents in geranium essential oil and aqueous extract 相对含量 / % 精油纯露序号化合物保留指数相对含量 / % 精油纯露 1 糠醛丁酸苯乙酯青叶醇 α - 古芸烯 α - 蒎烯 β - 石竹烯桧烯丙酸香茅酯月桂烯 α - 愈创木烯 α - 水芹烯丙酸香叶酯对伞花烃别香橙烯柠檬烯草烯顺式 - β - 罗勒烯 β - 古芸烯反式 - β - 罗勒烯 γ - 衣兰油烯苯乙醛大根香叶烯顺式芳樟醇氧化物 ( 呋喃 ) β - 瑟林烯反式芳樟醇氧化物 ( 呋喃 ) 异丁酸香叶酯异松油烯喇叭烯芳樟醇 α - 衣兰油烯顺式玫瑰醚丁酸香茅酯苯乙醇 γ - 杜松烯月桂烯醇 β - 杜松烯反式玫瑰醚 δ - 杜松烯异胡薄荷醇菖蒲烯薄荷酮丁酸香叶酯异薄荷酮异戊酸香茅酯薄荷脑惕各酸苯乙酯 α - 松油醇桉油烯醇香茅醇石竹烯氧化物橙花醛异戊酸香叶酯橙花醇戊酸香茅酯香叶醇表 - γ - 桉叶醇香叶醛戊酸香叶酯甲酸香茅酯荜澄茄油烯醇甲酸香叶酯 T - 杜松醇乙酸香茅酯香榧醇乙酸橙花酯 α - 荜澄茄醇 α - 荜澄茄油烯惕各酸香茅酯 α - 衣兰烯惕各酸香叶酯 α - 可巴烯己酸香叶酯 β - 波旁烯植酮 β - 榄香烯合计注 : 表示未检出间而由图 1b 可以看出, 香叶天竺葵纯露中的挥发性成分较少, 色谱峰集中在 5 ~ 20 min 之间, 两者中相同 4 66 成分的相对含量也存在较大差异, 其中芳樟醇氧化物芳樟醇 α - 松油醇和香叶醇在纯露挥发性成分中的

5 第 8 期任洪涛, 等 : 香叶天竺葵精油和纯露的挥发性成分分析及抗氧化活性评价开发与应用相对含量分别为 4 32%,18 98%,5 37% 和 14 21%, 而在精油挥发性成分中的相对含量只有 0 64%, 4 80%,0 46% 和 8 31%; 甲酸香茅酯甲酸香叶酯丁酸香茅酯和丁酸香叶酯在精油挥发性成分中的相对含量分别为 9 60%,1 81%,0 38% 和 1 09%, 而在纯露挥发性成分中的相对含量只有 0 74%,0 35%, 0 07% 和 0 04%;β - 石竹烯 β - 古芸烯喇叭烯 δ - 杜松烯惕各酸香茅酯和惕各酸香叶酯等在精油挥发性成分中的相对含量较高, 而在纯露挥发性成分中几乎未检出 2 2 DPPH 自由基和 OH 清除能力香叶天竺葵精油和纯露的 DPPH 自由基和 OH 清除能力用 IC 50 表示香叶天竺葵精油纯露和 V C 对 DPPH 自由基和 OH 清除能力的测定结果见表 2 由表 2 可以看出, 香叶天竺葵精油和纯露对 DPPH 自由基和 OH 都具有一定的清除能力香叶天竺葵精油和纯露对 DPPH 自由基的 IC 50 分别为和 g / L, 而 V C 的 IC 50 为 g / L 对 DPPH 自由基的清除能力次序为 :V C > 香叶天竺葵纯露 > 香叶天竺葵精油香叶天竺葵精油和纯露对 OH 的 IC 50 分别为和 g / L, 而 V C 的 IC 50 为 g / L 对 OH 清除能力次序为 :V C > 香叶天竺葵纯露 > 香叶天竺葵精油表 2 Tab 2 香叶天竺葵精油纯露和 V C 的 DPPH 自由基和 OH 清除能力 DPPH and hydroxyl radical scavenging rate (IC 50 )of geranium essential oil,aqueous extract and vitamin C IC 50 /(g L - 1 ) 香叶天竺葵精油香叶天竺葵纯露 V C DPPH 自由基 OH 结论 1) 采用 GC - MS 与保留指数相结合的方法显著提高了香叶天竺葵挥发性成分的鉴定效率通过对比分析, 香叶天竺葵纯露中所含的化合物较少, 以萜醇类化合物为主, 其次是萜酮类化合物而香叶天竺葵精油的组成较为复杂, 以萜醇类化合物为主, 其次是萜烯酯类和萜烯类化合物 2) 香叶天竺葵纯露中的挥发性成分大多存在于香叶天竺葵精油中, 但含量存在较大的差异在香叶天竺葵纯露中, 水溶性较大的萜醇类和萜酮类成分相对含量较高, 而水溶性较小的萜烯酯类和萜烯类成分相对含量很低 3) 抗氧化试验表明, 香叶天竺葵精油和纯露对 DPPH 自由基和 OH 都具有一定的清除作用, 显示了较好的抗氧化活性香叶天竺葵纯露对 DPPH 自由基和 OH 的清除能力稍强于香叶天竺葵精油, 这可能与纯露中含有更多的萜醇类和萜酮类化合物等成分有关但与 V C 相比, 香叶天竺葵纯露和精油的抗氧化活性相对较弱参考文献 : [1 ] 中国科学院中国植物志编辑委员会. 中国植物志 : 第 43 卷第 1 分册 [M]. 北京 : 科学出版社,1998:86. [2 ] 张承曾. 天然香料手册 [M]. 北京 : 轻工业出版社,1989:196. [3 ] 孙汉董, 丁靖垲, 丁立生, 等. 香叶油的化学成分 [J]. 植物分类与资源学报,1985,7(2): [4 ]Rao B R R. Chemical composition and uses of Indian rose - scented geranium (Pelargonium species)essential oil:a review [J]. Journal of Essential Oil Bearing Plants,2009,12(4): [5 ] 李大红, 姚雷, 梁建生, 等. 不同月份香叶天竺葵精油的含有率与成分变化分析 [J]. 上海交通大学学报 ( 农业科学版 ),2006,24 (4): [6 ]Rao B R R,Kaul P N,Syamasundar K V,et al. Water soluble fractions of rose - scented geranium (Pelargonium,species)essential oil [J]. Bioresource Technology,2002,84(3): [7 ] Kami T,?taishi S,Hayashi S,et al. A Study on low - boiling compounds of essential oil of geranium species [J]. Agricultural & Biological Chemistry,1969,33(4): [8 ] Pino J A,Rosado A,Fuentes V. Essential oil of rose - scented geranium (Pelargonium sp. )from Cuba [J]. Journal of Essential Oil Research,2001,13(1): [9 ] 李源栋, 李先毅, 段焰青, 等. GC / MS 法结合保留指数分析香叶油香味成分 [J]. 食品与机械,2016,32(8): [10] 孙伟, 徐志敏, 王淳凯, 等. 香叶天竺葵精油及单体抗氧化能力比较 [J]. 中药材,2005,28(2): [11]Cavar S,Maksimovic M. Antioxidant activity of essential oil and aqueous extract of Pelargonium graveolens L Her [J]. Food Control, 2012,23(1): [12]Ghannadi A,Bagherinejad M R,Abedi D,et al. Antibacterial activity and composition of essential oils from Pelargonium graveolens L Her and Vitex agnus - castus L [J]. Iranian Journal of Microbiology,2012, 4(4): [13] 许静, 余汉谋, 姜兴涛, 等. 芳香植物纯露的研究进展 [C]/ / 第四届全国香料香精化妆品专题学术论坛论文集. 上海 : 全国轻工业香精香料行业生产力促进中心,2015: [14] 左安连, 毛海舫, 李琼, 等. 玫瑰纯露特性的研究 [C]/ / 第 7 届中国香料香精学术研讨会论文集. 北京 : 中国香料香精化妆品工业协会,2008: [15] 王益莉, 顾飞燕, 李晨晨, 等. 槐米提取液的抗氧化性能及在乳液化妆品中的应用研究 [J]. 日用化学工业,2017,47(3): [16] 马晓华, 连宾. 几种常见食用菌清除羟基自由基能力的研究 [J]. 食品与发酵工业,2005,31(10): ( 编辑 : 杨旭 4 67 )

3期

中国农学通报 204,30(3):244-249 Chinese Agricultural Science Bulletin 香叶天竺葵多倍体精油的化学成分研究易清元, 江明, 杨艳琼 2, 周斌, 夏凯国, 秦太峰 ( 云南农业大学香料研究所, 昆明 65005; 2 云南农业大学农学与生物技术学院, 昆明 65020) 摘要 : 探讨香叶天竺葵 (Pelargonium graveolens