蒔蘿籽精油成分及消除亞硝酸鈉研究

陸占國,李 偉,封 丹

哈爾濱商業大學食品工程學院,哈爾濱 150076

蒔蘿籽精油成分及消除亞硝酸鈉研究

陸占國,李 偉,封 丹

哈爾濱商業大學食品工程學院,哈爾濱 150076

采用水蒸汽蒸餾法提取蒔蘿籽,以 2.1%得油率獲得精油,用 GC-MS聯機對精油進行了成分分析,檢測出 20種成分,解析鑒定了占精油 97.136%的 18個成分。主要成分相對含量分別為香芹酮 54.587%,檸檬烯18.492%,芹菜腦 11.949%。精油的消除NaNO2測定結果可知:當精油用量為 0.25 mL時,消除率最大為 78. 4%。對水蒸汽蒸餾后的殘渣用甲醇,乙醇以及丙酮萃取物分別進行萃取,萃取物收率分別為甲醇 4.2%、乙醇2.3%和丙酮 3.3%;萃取物的消除NaNO2測定結果可知:當萃取物溶液為 0.4～1.0 mL時,清除率分別為:甲醇36.0%～39.6%,乙醇 30.5%～36.5%,丙酮 51.8%～55.8%。

蒔蘿籽;精油;氣相色譜-質譜法;亞硝酸鈉;提取物

蒔蘿為傘形科植物,學名Anethum graveolensL.,英文名為Dill,亦稱土茴香,草茴香。全株芳香,原產于地中海沿海地區及印度,埃及等地。我國在唐代時從絲綢之路傳入,現在我國東北、西北、華南均有分布。蒔蘿果實可作調味料,特別大量用于中式香腸制作,是香腸中香辛料的主要成分;還有預防呼吸道傳染疾病和治療頭痛和失眠癥功效。還可以萃取芳香精油用于食用香精,或用于解除胃痛痙攣、改善睡眠[1]。

另外,眾所周知,亞硝酸鈉被用于并存在于很多蔬菜,腌制品中。亞硝酸鹽可以與大量存在于食物中以及食物在體內代謝過程中產生的仲胺或叔胺在人體胃液條件下結合,容易生成化學致癌物質亞硝基化合物NDMA(N-Nitrosodimethylamine;N-亞硝基二甲胺):(CH3)2NH+NaNO2+HClaq→(CH3)2N-N =O+NaCl+H2O

作者[2,3]曾經就芫荽籽和莖葉精油的消除亞硝酸鈉的作用進行了研究,發現芫荽籽精油,莖葉精油以及籽的殘渣萃取物都具有消除亞硝酸鈉作用。在此基礎上,本研究采用水蒸氣蒸餾法萃取蒔蘿籽獲得精油,用 GC-MS分析精油成分;對萃取后的殘渣用有機溶劑再一次萃取獲得萃取物,對獲得的精油和殘渣萃取物進行消除亞硝酸鈉作用研究,為蒔蘿籽精油的有效利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

蒔蘿籽從哈爾濱市香辛料市場購入 (產地廣西),經哈爾濱商業大學藥學院金哲雄教授鑒定。茴香腦 (廣西萬山香料有限責任公司,GC純度99.6%)。

GC6890N/MS5973N型氣相色譜/質譜聯用儀(Agilent);SE-54毛細管色譜柱 (30 m×0.25 mm× 0.4μm,大連中匯達科學儀器有限公司);721分光光度計(上海第三分析儀器廠)。

1.2 實驗方法

1.2.1 蒔蘿籽精油的提取

稱取粉碎蒔蘿籽 200 g加入 2000 mL蒸餾水進行蒸餾,餾出液冷凝收集,然后用乙醚萃取,萃取液以無水硫酸鈉干燥后,過濾,濾液用旋轉蒸發儀除去乙醚獲得精油,該精油用于 GC-MS分析和消除亞硝酸鈉作用測定。

1.2.2 分析條件

GC分析條件:進樣口溫度 250℃,初始溫度 60℃,以 3℃/min速率升溫至 150℃,再以 10℃/min速率升溫到 220℃,保留 30 min。精油進樣量 0.5 μL,分流比 60:1。MS分析條件:電離方式 EI,電離電壓 70 eV,離子源溫度 260℃,質量掃描范圍 30～600 amu。

1.2.3 殘渣提取

將水蒸氣蒸餾后的蒔蘿籽進行減壓抽濾分離水分得到殘渣,將其置于 95℃恒溫干燥箱中干燥至恒重。然后,稱取 20.00 g殘渣放入 250 mL錐形瓶中,加入 100 mL有機溶劑 (甲醇,乙醇或丙酮任意一種)。在恒溫水浴振蕩器中 (40℃,100 r/min)震蕩萃取24 h,減壓抽濾,濾液用旋轉蒸發儀濃縮至干真空干燥完全除去溶劑得到干燥萃取物,用下式計算收率:

干燥萃取物再分別用甲醇,乙醇,丙酮溶解調制成 5%(g/mL)溶液,用于消除亞硝酸鈉作用。

1.2.4 消除亞硝酸鈉作用[2,3]

用上述獲得的精油和配制成 0.04%(g/mL)茴香腦乙醇溶液以及萃取物溶液,參照文獻[2,3]方法,測定不同用量精油,茴香腦以及萃取物溶液的清除亞硝酸鈉反應液吸光度值,用消除率大小評價消除亞硝酸鈉作用。具體操作如下:

將 0.5 mol/L的檸檬酸鈉-鹽酸緩沖液 (pH 3.0)5.0 mL置于 10 mL容量瓶中,加入 1 mL 100 mg/kg的 NaNO2溶液,再分別加入所定用量的精油,茴香腦或者提取物樣液,定容至刻度,37℃下反應 1 h。取 1 mL反應液于 50 mL容量瓶中,加入0.4%(質量分數)的對氨基苯磺酸溶液 2 mL,0.2% (質量分數)N-1-萘乙二胺鹽酸鹽 1 mL,搖勻放置15 min后,用分光光度計在 540 nm處測吸光度值,用下式計算清除率。

式中,A0為不加精油或者萃取物溶液的空白試驗的吸光度值;Ax為不同用量精油或者萃取物溶液的清除亞硝酸鈉反應液的吸光度值。

2 結果與討論

2.1 精油提取和分析結果

用水蒸氣蒸餾法對粉碎后的蒔蘿籽進行萃取,以 2.1%產率獲得淺黃色芳香氣息精油,(氣相色譜分析溶劑殘留為 0.5%)。GC-MS分析得到 GC-MS總離子流譜圖 1。由圖 1可知,共檢測出 20個成分,利用N IST98質譜數據庫進行對照解析并參考文獻,解析鑒定了占精油 97.136%的 18個成分。采用峰面積歸一化法計算精油中各成分相對含量,結果列于表 1。

圖1 蒔蘿籽精油的 GC-MS總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of dill seeds essential oil

水蒸汽蒸餾所得蒔蘿籽精油基本是由單萜類化合物組成,占總精油的 83.187%。主要成分相對含量大小順序為:香芹酮 54.587%、檸檬烯 18.492%、芹菜腦 11.949%、二氫香芹酮 3.663%,四者總共占總精油含量的 88.691%,對蒔蘿籽精油的特征香氣貢獻最大。

關于蒔蘿籽揮發油的化學成分國外已有一些研究。土耳其學者 Muberra等人[4]和 Kurkcuoglu等人[5]用水蒸汽蒸餾方法獲得不同產地蒔蘿籽果實精油的主要成分香芹酮和檸檬烯含量分別為 52.2%和 40.4%以及 20.5%和 23.5%。印度的 Gurdip等人[6]也采用同樣水蒸汽蒸餾法提取獲得的印度產精油主要成分香芹酮和檸檬烯含量分別為 55.2%和 16.6%。烏茲別克斯坦的 Yili等人[7]用水蒸汽蒸餾方法萃取了中國新疆產蒔蘿果實,其主要化學成分為 n-Pentakosane(27.96%)和 Dioctyl 1,2-diphenyl carboxylic acid ester(25.10%)。國內方面,金育忠等人[8]用水蒸汽蒸餾法提取甘肅產蒔蘿籽得精油的主要成分香芹酮和檸檬烯含量分別為40.37%和 12.64%。與文獻對比可知,本研究的蒔蘿果實精油的主要成分香芹酮和檸檬烯含量與印度產相近,比國內甘肅產較高,也與新疆產截然不同。其它成分各地相差較大。

表 1 蒔蘿籽精油的解析結果Table 1 Analytical results of dill seeds essential oil

2.2 殘渣提取結果

為了使天然植物資源得到有效充分地利用,對通常提取完精油后的殘渣液進行了再利用研究探討,也就是在水蒸汽蒸餾獲得精油后,分別用甲醇,乙醇,丙酮對殘渣再一次萃取,得到溶劑萃取物,其收率分別為:甲醇 4.2%、乙醇 3.1%、丙酮 3.3%。甲醇的收率最高,乙醇和丙酮相近。由此可知,同樣的原料,不同溶劑萃取物產率不同,這與溶劑的極性,溶質在溶劑中的溶解性有很大關系。

2.3 對NaNO2的清除作用

2.3.1 精油對NaNO2的清除作用

精油用量對 NaNO2的清除作用測定結果顯示在圖 2,由圖 2可知:蒔蘿果實精油也具有顯著的清除亞硝酸鈉作用。最初,對NaNO2的清除作用隨著精油的用量增加而增加,當用量達到 0.25 mL時,清除作用最大為 78.4%。當用量繼續增大,清除作用不再增加。與作者以往的研究比較可知,比同樣傘形科的芫荽籽精油 (0.25 mL用量時,62.1%)的消除作用高[3]。由上述成份解析可知:精油是多組分混合物,主要由各種萜類化合物組成,萜類化合物占精油的 83.187%,可以認為萜類化合物對清除NaNO2起到了重要作用,但是,哪種關鍵成分作用較大需要進一步的研究探討。為了比較,還用了精油成分之一的茴香腦作為陽性對照物進行測定,從圖 2中可知,茴香腦也具有明顯的清除活性,其清除率隨用量增加而增加,當用量達到 0.25 mL是清除率達到最大 78.4%。在用量 0.10 mL以上時,蒔蘿籽精油的清除亞硝酸鈉能力相近。

圖 2 蒔蘿籽精油用量對NaNO2的清除作用影響Fig.2 Scavenging capacity of dill seeds essentialoil against NaNO2

2.3.2 殘渣提取結果與NaNO2的清除作用

分別用相應的萃取溶劑調配成的 5%的溶液進行消除亞硝酸鈉清除作用測定結果顯示在由圖 3中。由圖 3可知,在用量較小時,萃取物隨用量增加對NaNO2的清除率也隨之增加。當提取物溶液用量為0.4 mL時,三種溶劑萃取物的清除率都分別為丙酮51.8%、甲醇36.0%、乙醇30.5%;繼續增加溶液用量,增加幅度減小,消除率僅有小幅度提高。由圖看出,三種溶劑萃取物對NaNO2清除能力大小順序為:丙酮 ＞甲醇 ＞乙醇,當用量為 0.4～1.0 mL時,清除率分別為丙酮 51.8%～55.8%,甲醇36.0%～39.6%,乙醇 30.5%～36.5%。不同的溶劑得到萃取物消除作用不同,也證明成份不同。

圖 3 蒔蘿籽殘渣提取物對亞硝酸鈉的清除作用Fig.3 Scavenging capacity of the extracts of the residue againstNaNO2

如前所述,揮發性成分集中的精油和溶劑萃取得到的非揮發性集中的萃取物均具有消除亞硝酸鈉的作用。究竟哪些成分是各自的活性成分以及精油和 5%萃取物溶液的清除作用大小比較也有待今后進一步研究。

3 結論

由以上研究結果可知,哈爾濱市售蒔蘿籽用水蒸氣蒸餾法可獲得 2.1%精油產率,通過 GC-MS分析,明確了主要成分;蒸餾后殘渣用甲醇,乙醇以及丙酮分別進行萃取,可以 4.2%、2.3%和 3.3%收率獲得萃取物。進行消除亞硝酸鈉作用研究結果可知,精油和殘渣有機溶劑萃取物都具有明顯的清除作用。當精油用量 0.25 mL時,消除率達最大為78.4%。通過研究可知,精油成分之一的茴香腦也具有明顯的清除作用。以茴香腦作為陽性對照物,在本研究條件下精油與茴香腦具有相近的清除作用。殘渣的甲醇,乙醇以及丙酮萃取物溶液用量為0.4～1.0 mL時,清除率分別為甲醇 36.0%～39.6%,乙醇 30.5%～36.5%,丙酮 51.8%～55.8%。溶劑不同得到的萃取物產率和消除亞硝酸鈉作用不同,說明成分有所不同。在本條件下殘渣萃取物的消除能力小于精油和茴香腦。關于精油以及萃取物有效成分以及清除機理還有待進一步研究。通過本研究進一步明確了在食品中添加蒔蘿籽以及芫荽籽這樣的香辛料,對防止亞硝酸鈉與胺類化合物結合生成致癌物質NDMA具有積極作用,對蒔蘿籽的有效利用和防癌保健方面具有一定意義。

1 Xu ZX(徐昭璽).Cultivation of 100 Kinds of Seasonings, Spices,Aromatic and Medical Plant(百種香辛料栽培). Beijing:China Agricultural Press,2002.

2 Lu ZG(陸占國),Guo HZ(郭紅轉),LiW(李偉).Extraction of coriander leaf essential oil by soxhlet’s method and components analysis and scavenging effect of sodium nitrite.Food Sci(食品科學),2007,28(7):29-32

3 Lu ZG(陸占國),FengD(封丹),LiW(李偉).Analysis of chemical components of the coriander seeds essential oil and its ability of scavenging sodium nitrite.Fine Chem(精細化工),2008,25:482-485

4 Muberra K,Teme O,Fatih G,et al.Comparison of microwave-assisted hydrodistillation and hydrodistillation methods for the analysis of volatile secondarymetabolites.Phar m aceutical B iology,2005,43:491-495.

5 KurkcuogluM,SarginN,Baser KHC.Composition of volatiles obtained from spices by microdistillation.Chem istry of Natural Com pounds,2003,39:355-357.

6 Gurdip S,Sumitra M,Lampasona MP,et al.Chemical comstituents,antimicrobial investigations,and antioxidative potentials ofAnethum graveolensL.essential oil and acetone extract:part 52.Journal of Food Science,2005,70(40): 208-215.

7 YiliA,Yimamu H,Maksimovv VV,et al.Chemical composition of essential oil from seeds ofAnethum graveolenscultivated in china.Chem istry of Natural Com pounds,2006,42: 491-492.

8 Jin YZ(金育忠),Shi CS(石長栓),Wang YJ(王玉潔),et al.Study on chemical components of dill seeds essential oil.Flavour Fragrance Cosm etics(香料香精化妝品),1995, (4):9-12.

Study on Chem ical Components of D ill Seeds Essential O il and Ability of Scavenging Sodium Nitrite

LU Zhan-guo,L IWei,FENG Dan
School of food Engineering,Harbin University of Comm erce,Harbin 150076,China

The dill seeds essential oilwas obtained from the dill seeds by steam distillation extraction method in 2.1% yield.Then the oilwas analyzed by GC-MS,20 constituentswere detected and 18 compoundswhich occupied 97.136% of total constituentswere identified.The relative contents of the main componentswere carvone 54.587%,limonene 18. 492%and apiol11.949%.The abilityof scavenging sodium nitrite of the essentialoilwas studied,and the result indicated that the maximum scavenging rates was 78.4%when 0.25 mL of the oil was used.The residue was extracted by methanol,ethanol and acetone,and the yieldsof the extractswere 4.2%,2.3%and 3.3%,respectively.The capacity of the scavenging sodium nitrite of the extractswere also studied,the result showed that the scavenging rates of the methanol,ethanol and acetone extracts of the residue were 36.0%～39.6%,30.5%～36.5%and 51.8～55.8%,when 0.4～1.0 mL of the extract solutionswas used,respectively

Dill seeds;essential oil;GC-MS;sodium nitrite;extract

Q946.91;R282.71;TQ656.1

A

1001-6880(2010)03-0479-05

2008-10-08 接受日期:2009-01-07

黑龍江省自然科學基金(B200510)

＊通訊作者 Tel:86-451-83070154;E-mail:luzhg@hrbcu.edu.cn