白芷精油GC／MS解析及清除亞硝酸鈉作用研究

2014-03-13 08:54:34鄭立輝王鵬君樊祥富

中國糧油學報 2014年11期

鄭立輝王鵬君李偉封丹樊祥富

（東北石油大學秦皇島分校1，秦皇島 066004）

（燕山大學環境與化學工程學院2，秦皇島 066004）

（哈爾濱商業大學食品工程學院3，哈爾濱 150076）

（廣州焙樂道食品有限公司4，廣州 511480）

（遼寧現代服務職業技術學院5，沈陽 110164）

白芷為傘形科當歸屬植物，學名Angelica dahurica（Fisch.ex Hoffm.Benth.et Hook f.Ex Franch.Et Sav.），英文名 Baizhi Angelica［1］，別名興安白芷、祁白芷、杭白芷、川白芷等，藥食兩用［2］，其干燥根部作為調味料可增香添味，脫臭除異，增進食欲［3］。白芷根部含有的揮發性成分是其調味和藥理作用的主要物質之一［4-5］。

N-亞硝基二甲胺（NDMA：N-Nitroso dimethylamine）是一種高致癌化學物質，它能使人和動物的肝臟膀胱等多種器官產生惡性腫瘤。正常情況下，人們直接從食物中攝入的亞硝胺量很少，但是，形成亞硝胺類的前體物質亞硝酸鹽與仲胺卻大量存在于食物中及產生于食物在體內的代謝過程中。在人體胃液的條件下，二甲胺和亞硝酸鹽很容易反應生成NDMA［6］：

盡管這樣，并沒有大量的人因此而得癌癥，這是因為食物里面含有抑制NDMA生成的有效成分。新鮮水果蔬菜［7］、姜汁［8］、芫荽［5］、洋蔥［9］、核桃［10］、沙棘葉［11］、茶浸出液［12］等均對亞硝酸鹽有一定的清除作用。日本學者澤村［13］曾報道柑橘類果實精油具有阻礙二甲基亞硝胺生成作用。章斌等［14］等也研究了用超聲波法提取的佛手精油的亞硝酸鈉清除作用，其清除率最高可達74.3%。關于白芷精油的清除亞硝酸鈉作用鮮見報道。

本試驗用水蒸氣蒸餾法提取白芷精油，用GCMS分析了精油成分，研究了白芷精油對NDMA的生成起到關鍵作用的亞硝酸鈉清除作用，為有效利用白芷資源，提高白芷附加價值和開發健康保健食品提供了參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白芷：市售；DPPH：日本和光株式會社。

1.2 儀器與設備

721 分光光度計：上海第三分析儀器廠；DC-2006型低溫恒溫槽：寧波天恒儀器廠；GC6890NMS5973N型氣相色譜／質譜分析儀：Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 白芷精油的提取

稱取300 g白芷，粉碎，以帶有水蒸氣發生器的水蒸氣蒸餾裝置連續蒸餾4 h；以少量重蒸乙醚分3次萃取水蒸氣餾出物，并以無水硫酸鈉為干燥劑除去萃取物中殘余水分；過濾除去干燥劑，旋轉蒸發濃縮即得精油。

1.3.2 白芷精油GC-MS測定條件和成分解析

氣相色譜條件：色譜柱HP-5 ms（30 m×0.25 mm×0.25μm），初始溫度80℃，保留1 min后，以6℃／min速率升溫至180℃。再以10℃／min速率升溫到220℃，保留8 min。進樣口溫度250℃，進樣量 0.5μL，分流比 60∶1。載氣（氦氣）流速1 mL／min。

質譜分析條件：電離方式EI，電離電壓70 eV，離子源溫度260℃，掃描質量范圍30～600 amu。

成分解析：NIST98質譜數據檢索標準譜庫解析成份，以相似度大于80%作為結構確認依據，小于該值即定義為未知，以峰面積歸一法計算各組分相對質量分數。

1.3.3 白芷精油對亞硝酸鈉的清除作用

1.3.3.1 測定原理

亞硝酸鹽在弱酸性的條件下，能與氨基苯磺酸重氮化后，再與N-1-萘乙二胺鹽酸鹽偶合生成紅色的化合物。反應機理如圖1所示。

圖1 清除亞硝酸鈉的作用機理

1.3.3.2 亞硝酸鈉標準曲線的繪制

亞硝酸鈉標準曲線的繪制：分別準確吸取5 mg／L標準溶液0、0.2、0.4、0.8、1.0、1.5、2.0、2.5 mL（分別相當于 NaNO2量 0、1、2、4、5、7.5、10、12.5μg）于50 mL容量瓶中，加入0.4%對氨基苯磺酸2 mL，搖勻，靜置3～5 min，加入0.2%N-1-萘乙二胺鹽酸鹽1 mL，用水稀釋至刻度，搖勻，放15 min后，在540 nm下比色測定不同濃度亞硝酸鈉溶液下吸光度。由此繪制的亞硝酸鈉含量標準曲線如圖2所示。利用該標準曲線可以由吸光度求得亞硝酸鈉實際含量。

1.3.3.3 亞硝酸鈉清除率的測定

在模擬胃液的條件下進行反應：加入0.5 mol／L pH＝3.0的檸檬酸鈉-鹽酸緩沖液5 mL至10 mL容量瓶中，加入100 mg／L的NaNO2溶液1 mL，再分別加入一定量的提取液，定容至刻度，37℃反應1 h。吸取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，由下式計算清除率，同時根據標準曲線對清除率進行定量。

式中：S為亞硝酸鈉的清除率／%；A0為保溫反應時不加精油的空白試驗的吸光度值；Ax為不同濃度號的吸光度值。

圖2 亞硝酸鈉的標準曲線

2 結果與分析

2.1 GC／MS成分解析結果

由水蒸氣蒸餾得到的精油為淡黃色精油液體，產率為0.52%。其GC-MS全離子流分析如圖3所示。

圖3 白芷精油的GC-MS全離子流圖

由圖3可知該條件下共檢測出48種成分，利用NIST98質譜數據庫進行對照解析，并參考文獻，解析并鑒定了占精油95.044%的38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。

表1 白芷精油的解析結果

由表1可知，白芷精油所鑒定的38種成分中16種為非萜類化合物，占77.181%，為精油的主要成分。從化合物類型看，飽和烴類化合物占揮發油總量的38.705%，脂肪烯醇占19.015%，脂肪酸酯質量分數為5.959%。萜類物質22個，只占17.863%，其中，萜烯類化合物15種，占11.780%，γ-松油烯質量分數最高（3.979%）；萜醇類化合物4種，占4.462%。

本研究中的白芷精油中飽和烴類化合物環十二烴質量分數最高，占38.705%，其次為1-十五烯醇，占16.781%，丁子香酚占11.559%，構成了白芷揮發油的主要成份。這與文獻報道的成份和含量有一定的差距，具體如表2所示。

表2 不同白芷品種及提取方法所得精油區別

盡管白芷品種以及提取方法不同等［26-27］會導致精油成分有所不同，但其主要成分皆為有機烴、醇、醛、酮、酸、酯、單萜和倍半萜類化合物，不同之處在于同類物質的相對百分含量有一定的差異，因此白芷精油的性質總體變化并不大。

2.2 白芷精油對亞硝酸鈉的清除作用

植物精油對亞硝酸鈉具有一定的清除作用［5-6，28-30］。以提取的白芷精油對亞硝酸鈉進行清除，不同白芷精油用量對亞硝酸鈉的清除作用結果如圖4所示。

圖4 精油用量對亞硝酸鈉清除作用結果

由圖4可知，隨著精油加入量的增加，亞硝酸鈉清除率逐漸增大，二者具有明顯的劑量關系。當精油用量為0.1 mL時，即清除作用可達到60%左右，清除作用較好，到0.2 mL以后，清除率增長速度放緩，且趨于平穩，到0.3 mL以后去除率基本不再變化，為82.58%，相當于清除了5.17μg亞硝酸鈉。

由于白芷精油的組成復雜，其含有烯醇、萜烯類和不飽和烴等化合物，因此具有一定的還原能力，可用于清除亞硝酸鈉。本試驗提取的白芷精油含萜烯類化合物15種，占11.780%，其中γ-松油烯最高為3.979%，推測其可能在酸性條件下與亞硝酸鈉作用生成亞硝酯肟酸，導致亞硝酸鈉減少。同時白芷精油中脂肪烯醇占19.015%，其中1-十五烯醇，占16.781%，由于烯醇類物質具有一定的還原作用，也會將NO2-還原為NO，而導致亞硝酸鈉減少。綜上所述，精油清除亞硝酸鈉過程中可能是萜烯類和烯醇類物質中所含的不飽和雙鍵作用的結果，可以認為是不飽和雙鍵起到了重要作用。

3 結論

本研究以水蒸汽蒸餾法對白芷進行蒸餾萃取，以0.52%的平均產率獲得了白芷精油；以GC-MS聯機分析精油，共檢測出48種成份，其中鑒定了38種成份，由22種萜類化合物和16種非萜類化合物構成，主要成份為環十二烴（38.705%），1-十五烯醇（16.781%），丁子香酚（11.559%），并首次測定了白芷精油的亞硝酸鈉清除作用。結果表明，白芷精油對亞硝酸鈉具有明顯的劑量效應，且隨精油用量的增加而增強。當精油用量為0.30 mL時，對亞硝酸鈉的清除率最高可達到82.58%。

［1］朱家柟.拉漢英種子植物名稱［M］.北京：科學出版社，2001

［2］Fráter G，Bajgrowicz JA，Kraft P.Fragrance chemistry［J］.Tetrahedron，1998，54（27）：7633-7703

［3］徐紹璽.百種調料香料類藥用植物栽培［M］.北京：中國農業出版社，2003

［4］Bakkali F，Averbeck S，Averbeck D，etal.Biological effects of essential oils-a review［J］.Food and Chemical Toxicology，2008，46（2）：446-475

［5］陸占國，郭紅轉.超聲波法提取芫荽莖葉揮發油和阻斷N-亞硝基二甲胺生成作用的研究［J］.食品工業科技，2006，27（7）：63-65

［6］陸占國，郭紅轉，李偉.超聲波法提取芫荽籽莖葉精油和成分解析以及清除亞硝酸鈉作用［J］.化學與黏合，2006（4）：218-221

［7］寧正祥，張水華，高建華，等.一些果蔬對活性自由基和亞硝酸鹽的消除作用［J］.食品與發酵工業，1995，2（1）：31-35

［8］張平，葉文慧，石志華.姜汁對亞硝酸鹽清除作用的研究［J］.黑龍江八一農墾大學學報，2005，17（4）：73-75

［9］劉世民.洋蔥對亞硝酸鹽清除作用的研究［J］.食品工業科技，2004，25（2）：81-82

［10］余華，曹麗容，湯修琴.核桃體外清除亞硝酸鹽及阻斷亞硝胺合成的研究［J］.食品科技，2005（12）：17-20

［11］趙二勞，梁澤，張海容.沙棘葉對亞硝酸鹽清除能力的研究［J］.食品工業科技，2006，27（3）：81-82

［12］周才瓊，周張章，范勇，等.不同茶樣沖泡浸出液對NO2-清除作用的體外試驗研究［J］.茶葉科學，2004，24（3）：201-206

［13］Sawamura M，Song H，Kumiko O，etal.Inhibitory effects of citrus essential oils and their components on the formation of N-nitrsodimethylamine［J］.Journal Agriculture and Food Chemistry，1999，47：4868-4872

［14］章斌，侯小楨，饒強.佛手精油的超聲提取及清除亞硝酸鈉作用研究［J］.食品研究與開發，2011，32（12）：43-47

［15］馬逾英，王娜，張利，等.亳白芷揮發油成分的氣相色譜-質譜聯用分析［J］.時珍國醫國藥，2009（11）：2667-2669

［16］李宏宇，戴躍進，謝成科，等.川白芷的揮發油成分分析［J］.華西藥學雜志，1990（2）：79-82

［17］郭耀杰，吳衛，李靜夜，等.川白芷不同品種（系）揮發油成分GC-MS分析［J］.中國實驗方劑學雜志，2013（8）：110-116

［18］李玲，呂磊.運用GC-MS結合PCA技術對川白芷與杭白芷揮發油成分的比較分析［J］.藥物分析雜志，2011，31（1）：112-116

［19］馬逾英，王娜.不同前處理方法所得白芷揮發油成分的GC-MS分析［J］.成都中醫藥大學學報，2009（4）：50-53

［20］劉韶，梁逸曾，曾茂茂，等.GC-MS與直觀推導式特征投影法分析杭白芷的揮發性成分［J］.中南藥學，2007（5）：455-459

［21］聶紅，沈映君.白芷揮發油的GC-MS分析［J］.貴陽中醫學院學報，2002（2）：58-60

［22］朱立俏，盛華剛.白芷揮發性成分的GC-MS分析［J］.廣州化工，2012（23）：103-104

［23］彌宏，于敏，趙東明，等.超臨界 CO2萃取白芷產物化學成分的研究［J］.中國實驗方劑學雜志，2006，12（3）：22-24

［24］楊祖金，雷華平，葛發歡.超臨界CO2萃取白芷揮發油的 GC-MS分析［J］.中藥材，2005（8）：661-662

［25］李偉，陸占國，封丹，等.頂空固相微萃取氣質分析白芷香氣成分研究［J］.中國調味品，2012，37（5）：109-112