金桂和丹桂揮發(fā)油的超臨界CO2萃取和GC－MS分析

夏雪娟 冉春霞 李冠楠 夏 季 羅東升 鄭 炯 闞建全

（西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院1，重慶 400715）（重慶三峽醫(yī)藥高等專科學(xué)校醫(yī)學(xué)技術(shù)系2，重慶 404120）（西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院3，重慶 400715）

金桂和丹桂揮發(fā)油的超臨界CO2萃取和GC－MS分析

夏雪娟1冉春霞2李冠楠3夏 季1羅東升1鄭 炯1闞建全1

（西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院1，重慶 400715）
（重慶三峽醫(yī)藥高等專科學(xué)校醫(yī)學(xué)技術(shù)系2，重慶 404120）
（西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院3，重慶 400715）

采用超臨界CO2萃取結(jié)合氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC－MS）分析重慶產(chǎn)速生金桂和朱砂丹桂揮發(fā)油的組成成分差異。從金桂和丹桂揮發(fā)油中分別鑒定出36和34種化合物，其中有17種共有組分，36種非共有組分。醇類及其氧化物是金桂和丹桂揮發(fā)油的主要成分，分別占2種桂花揮發(fā)油百分含量的82.36%和87.88%。其次為酮類，分別占2種揮發(fā)油的11.06%和5.78%。金桂揮發(fā)油中含量較高的化合物為對(duì)羥基苯乙醇（27.02%）、（E）－呋喃芳樟醇氧化物（26.46%）和 2，6－二甲基 2，7－辛二烯 －1，6－二醇（15.06%）。丹桂揮發(fā)油中含量較高的化合物為順－α，α－5－三甲基－5－乙烯基四氫化呋喃－2－甲醇（51.02%）、對(duì)羥基苯乙醇（14.95%）和2，6－二甲基2，7－辛二烯－1，6－二醇（10.70%）。與朱砂丹桂相比，速生金桂中活性物質(zhì)含量較高，具有較高的研究?jī)r(jià)值。

桂花 揮發(fā)油 超臨界CO2萃取 氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀

桂花（OsmanthusfragransLour.）是木樨屬的代表種，在中國分布最廣，應(yīng)用最多，品種資源極其豐富［1］。速生金桂（Osmamthusfragrans‘Sushengjingui’）是從“青拈子”中篩選開發(fā)出來的一個(gè)生長(zhǎng)速度快、始花年齡早的金桂類品種。它形體美，樹勢(shì)強(qiáng)，花色艷，香味濃，是發(fā)展?jié)摿Ρ容^大的香花樹種，在園林上正在被廣泛應(yīng)用。朱砂丹桂（Osmamthus fragrans‘Zhushadan’）是我國一個(gè)古老的桂花品種，宋代即有栽培，花色極艷麗，觀賞價(jià)值很高［2］。

揮發(fā)油的傳統(tǒng)提取方法主要有揮發(fā)性溶劑浸提法、水蒸氣蒸餾法和吸附法等［3］。受工藝條件限制，傳統(tǒng)法極易破壞揮發(fā)油中某些熱敏性或不穩(wěn)定成分，而使香味失真。隨著科技的進(jìn)步，新的提取方法，如超臨界流體萃取法、微波輻射誘導(dǎo)萃取法和固相微萃取法等，使提取工藝有了質(zhì)的飛躍，為獲得高品質(zhì)香料提供了有力保證［4］。超臨界CO2流體萃取技術(shù)是一種近年來發(fā)展最快、使用最廣的較新型的萃取分離技術(shù)。與傳統(tǒng)方法比較，超臨界流體對(duì)多種物質(zhì)具有優(yōu)良的溶解能力，無溶劑殘留，滲透力極強(qiáng)，提取效率高［5］，且萃取在低溫條件下進(jìn)行，避免了揮發(fā)油成分的熱解及揮發(fā)［6］。

張堅(jiān)［7］對(duì)銀桂精油的微波——同時(shí)蒸餾萃取和超臨界CO2萃取條件進(jìn)行了優(yōu)化，并采用GC－MS對(duì)精油的揮發(fā)性成分進(jìn)行了分析。劉虹等［8］以鹽桂花為原料，GC－MS分析了超臨界CO2萃取和普通溶劑提取得到的桂花精油的化學(xué)成分差異。Wang等［9］采用頂空固相微萃取結(jié)合GC－MS分析研究了武漢產(chǎn)桂花在4個(gè)不同階段的精油成分差異。但有關(guān)金桂和丹桂揮發(fā)油組成成分的差異研究鮮見報(bào)道，本研究以重慶地區(qū)速生金桂和朱砂丹桂為研究對(duì)象，采用超臨界CO2萃取桂花揮發(fā)油，并用氣質(zhì)聯(lián)用方法對(duì)揮發(fā)油進(jìn)行分析，以期為重慶金桂和丹桂產(chǎn)品的開發(fā)研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

速生金桂（O．fragrans‘Sushengjingui’），朱砂丹桂（O．fragrans‘Zhushadan’），干花，采于重慶銅梁精品桂花園，由重慶萬美農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供。

CO2（純度＞99.5%）：重慶市興業(yè)氣體有限責(zé)任公司；無水乙醇（色譜純）：成都市科龍化工試劑廠。

HA121－50－01超臨界CO2流體萃取裝置：江蘇華安超臨界萃取有限公司；GC－MS－QP2010／PLUS聯(lián)用儀：島津國際貿(mào)易（上海）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 桂花揮發(fā)油的超臨界CO2萃取［10］

稱取100 g桂花裝入1 L的超臨界CO2萃取釜，調(diào)節(jié)萃取條件為：CO2流量17～20 kg／h，分離Ⅰ溫度35℃，分離Ⅱ溫度45℃，萃取溫度40℃，萃取壓力25 MPa，萃取時(shí)間120 min。萃取完成后，從分離Ⅰ和分離Ⅱ中緩慢接出萃取物質(zhì)，萃取產(chǎn)物為有甜香氣味的膏狀物，全部用無水乙醇溶解并定容至10 mL。混勻后吸取500μL，用無水乙醇定容至1 mL，用于GC－MS分析。

1.2.2 桂花揮發(fā)油的氣相色譜－質(zhì)譜分析［11－12］

色譜條件：色譜柱：DB－5MS石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25μm）；升溫程序：初始溫度80℃，保持3.0 min，以3℃／min的速率升至130℃，保持2 min，以3℃／min的速率升至170℃，保持3 min；柱箱溫60℃，進(jìn)樣口溫度250℃；載氣（He）流速 0.97 mL／min，壓力 62.8 kPa，進(jìn)樣量1μL；分流比 10∶1。

質(zhì)譜條件：電子轟擊（EI）離子源；電子能量70 eV；離子源溫度230℃；接口溫度230℃；采集方式Scan；掃描速度769／s；質(zhì)量掃描范圍 m／z 40～400。

定性定量分析：將總離子流圖中各峰經(jīng)質(zhì)譜掃描后得到質(zhì)譜圖，經(jīng)儀器所配置的NISTO5s.LIB和NISTO5.LIB譜庫進(jìn)行自動(dòng)檢索，結(jié)合相似度并參考相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析鑒定，并采用峰面積歸一定量法計(jì)算各組分在金桂揮發(fā)油中的相對(duì)百分含量［13］。

2 結(jié)果與分析

對(duì)通過超臨界萃取得到的桂花揮發(fā)油進(jìn)行GC－MS分析，2種桂花揮發(fā)油的總離子流圖見圖1。

圖1 超臨界CO2萃取桂花揮發(fā)油總離子流圖

表1 金桂和丹桂揮發(fā)油共有組分的GC－MS分析結(jié)果

2種揮發(fā)油的共有組分和非共有組分詳見表1～表2。從金桂揮發(fā)油中分析到36種化合物，從丹桂揮發(fā)油中得到34種化合物。2種揮發(fā)油共有17種共有組分，36種非共有組分，其中金桂有19種非共有組分，丹桂有17種非共有組分。金桂揮發(fā)油中共有組分含量占總含量的百分比較高（84.95%），丹桂揮發(fā)油中非共有組分含量占總含量的百分比較高（57.67%）。

表3所示為金桂和丹桂揮發(fā)油的各類揮發(fā)性成分組成。由表3可知，金桂和丹桂揮發(fā)油化合物組成類型相同，但各類型的種類和含量不同。醇類及其氧化物是金桂和丹桂揮發(fā)油的主要成分，分別占2種桂花揮發(fā)油百分含量的82.36%（16種）和87.88%（13種），其次為酮類，分別占2種揮發(fā)油的11.06%（11種）和5.78%（14種）。此外，2種桂花揮發(fā)油還含有少量的酸類、酯類、胺和醛類物質(zhì)。

表2 超臨界CO2萃取金桂和丹桂揮發(fā)油非共有組分的GC－MS分析結(jié)果

表3 金桂和丹桂揮發(fā)油的各類揮發(fā)性成分組成

表4所示為金桂和丹桂揮發(fā)油的主要組成成分（＞10%），金桂揮發(fā)油中含量較高的化合物依次為對(duì)羥基苯乙醇（27.02%）、（E）－呋喃芳樟醇氧化物（26.46%）和2，6－二甲基2，7－辛二烯 －1，6－二醇（15.06%），共占總含量的68.54%。丹桂揮發(fā)油中含量較高的化合物依次為順－α，α－5－三甲基－5－乙烯基四氫化呋喃－2－甲醇（51.02%）、對(duì)羥基苯乙醇（14.95%）和2，6－二甲基2，7－辛二烯 －1，6－二醇（10.70%），共占總含量的76.67%。

表4 超臨界CO2萃取金桂和丹桂揮發(fā)油的主要組成成分（＞10%）

Wang等［9］從武漢產(chǎn)桂花中鑒定出的主要成分為芳樟醇及其氧化物，α－紫羅蘭酮、β－紫羅蘭酮、橙花醇、C－癸內(nèi)酯、9，12，15－十八碳三烯酸和棕櫚酸。李發(fā)芳等［14］從咸寧桂花中鑒定出31種化合物，其中芳樟醇、紫羅蘭酮、紫羅蘭醇、脂肪酸及其酯類為主要香氣成分。徐繼明等［15］鑒定出江蘇產(chǎn)桂花揮發(fā)油的香味成分主要是萜烯、醇類、氧化芳樟醇類、5－己基二氫呋喃－2－酮、紫羅蘭酮類、鄰苯二甲酸酯類，其中鄰苯二甲酸酯類含量最大。

與上述研究結(jié)果類似，本研究中速生金桂揮發(fā)油中芳樟醇及其氧化物含量也較高。芳樟醇氧化物廣泛存在于薰衣草油、玫瑰油等揮發(fā)油中，具有強(qiáng)烈的甜香、木香和花香，廣泛用于配制日化香精、人造揮發(fā)油等。芳樟醇氧化物有2種結(jié)構(gòu)異構(gòu)體，呋喃型和吡喃型，其中呋喃型具有強(qiáng)烈的木香和花香，是一種很好的香料［16－17］。

本研究中金桂和丹桂的揮發(fā)性成分與以上研究相似，但多數(shù)主要成分含量差異較大，這可能與桂花的品種、生長(zhǎng)環(huán)境、提取條件等的不同有關(guān)［18］。速生金桂揮發(fā)油中含量最高的化合物為對(duì)羥基苯乙醇，又名酪醇。對(duì)羥基苯乙醇廣泛用于合成香料、表面修飾劑、信息儲(chǔ)存材料及用作食品添加劑等［19］。同時(shí)，它還是一種重要的醫(yī)藥和香料中間體。在紅景天甙的藥理研究中發(fā)現(xiàn)對(duì)羥基苯乙醇具有抗缺氧、抗疲勞、抗微波輻射等作用［20］。此外對(duì)羥基苯乙醇還能抑制氧化物對(duì)DNA的破壞作用［21］，減少骨髓細(xì)胞內(nèi)的氧化作用，保護(hù)骨髓中血細(xì)胞的生成。由于對(duì)羥基苯乙醇的特殊藥理功能，相關(guān)的合成和藥理研究一直比較活躍。由此可見，速生金桂是一種潛在的對(duì)羥基苯乙醇來源物，具有一定的藥用研究?jī)r(jià)值。丹桂揮發(fā)油中含量最高的化合物為順－α，α－5－三甲基－5－乙烯基四氫化呋喃－2－甲醇，張龍等［22］研究表明該化合物在山綠茶莖與葉揮發(fā)油中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別的0.54%和1.99%，施學(xué)驕等［23］用傳統(tǒng)方法提取的枳實(shí)揮發(fā)油中該化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.68%。

3 結(jié)論

通過超臨界CO2萃取和GC－MS聯(lián)用儀分析，從金桂揮發(fā)油中共鑒定出36種化合物，從丹桂揮發(fā)油中得到34種化合物。2種揮發(fā)油共有17種共有組分，36種非共有組分。金桂揮發(fā)油中共有組分含量占總含量的百分比較高，丹桂揮發(fā)油中非共有組分含量占總含量的百分比較高。金桂和丹桂揮發(fā)油化合物組成類型相同，但各類型的種類和含量不同。醇類及其氧化物、酮類、酸類、酯類、胺和醛類物質(zhì)是構(gòu)成金桂和丹桂揮發(fā)油的組成成分，其中醇類及其氧化物和酮類是主要組成成分。

金桂揮發(fā)油中含量較高的化合物依次為對(duì)羥基苯乙醇、（E）－呋喃芳樟醇氧化物和2，6－二甲基2，7－辛二烯－1，6－二醇。丹桂揮發(fā)油中含量較高的化合物依次為順－α，α－5－三甲基－5－乙烯基四氫化呋喃－2－甲醇、對(duì)羥基苯乙醇和2，6－二甲基2，7－辛二烯－1，6－二醇。由于對(duì)羥基苯乙醇具有一定的藥用研究?jī)r(jià)值，呋喃芳樟醇氧化物是一種很好的香料，所以速生金桂與朱砂丹桂相比具有較高的研究開發(fā)價(jià)值。

［1］黃瑩，鄧榮艷.中國桂花栽培與鑒賞［M］.北京：金盾出版社，2008：1－4

［2］楊康民.中國桂花集成［M］.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2005：1－12

［3］Wu Hao，Shi J，Xue S，et al.Essential oil extracted from peach（Prunuspersica）kernel and its physicochemical and antioxidant properties［J］.LWT－Food Science and Technol-ogy，2011，44（10）：2032－2039

［4］黃英，劉曉博，司輝清.臘梅花精油的提取方法與應(yīng)用前景［J］.北方園藝，2013（4）：188－191

［5］Pourmortazavi S M，Hajimirsadechi S S.Supercritical fl uid extraction in plant essential and volatile oil analysis［J］.Journal of Chromatography A，2007，1163（1－2）：2－24

［6］Donelian A，Carlson L H C，Lopes T J，et al.Comparison of extraction of patchouli（Pogostemoncablin）essential oil with supercritical CO2and by steam distillation［J］.Journal of Supercritical Fluids，2009，48（1）：15－20

［7］張堅(jiān).桂花精油的提取與成分分析的研究［D］.杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2006

［8］劉虹，何正洪，沈美英.超臨界二氧化碳萃取桂花凈油化學(xué)成份的研究［J］.廣西林業(yè)科學(xué)，1996，25（3）：10－14

［9］Wang Limei，Li Maoteng，Jin Wenwen，et al.Variations in the components ofOsmanthusfragransLour.essential oil at different stages of flowering［J］.Food Chemistry，2009，114（1）：233－236

［10］Ahmed Z，Abdeslam－h(huán)assan M，Ouassila L，et al.Extraction and modeling of Algerian Rosemary essential oil using supercritical CO2：effect of pressure and Temperature［J］.Energy Procedia，2012，18：1038－1046

［11］李美，邵鄰相，徐玲玲，等.野胡蘿卜花揮發(fā)油成分分析及生物活性研究［J］.中國糧油學(xué)報(bào)，2012，27（9）：112－115

［12］Safaralie A，F(xiàn)atemi S，Sefidkon F.Essential oil composition ofValerianaofficinalisL.roots cultivated in Iran Comparative analysis between supercritical CO2extraction and hydrodistillation［J］.Journal of Chromatography A，2008，1180（1－2）：159－164

［13］Forehand J B，Dooly G L，Moldoveanu S C.Analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons，phenols and aromatic amines in particulate phase cigarette smoke using simultaneous distillation and extraction as a sole sample clean－up step［J］.Journal of Chromatography A，2000，898（1）：111－124

［14］李發(fā)芳，胡西亮.不同提取方法對(duì)桂花精油品質(zhì)的影響［J］.氨基酸和生物資源，2012，34（2）：59－62

［15］徐繼明，呂金順.桂花精油化學(xué)成分研究［J］.分析試驗(yàn)室，2007，26（1）：37－41

［16］Bormann S，Etschmann M M，Mirata M A，et al.Integrated bioprocess for the stereospecific production of linalooloxides from linalool withCorynesporacassiicolaDSM 62475［J］.Journal of Industrial Microbiology＆ Biotechnology，2012，39（12）：1761－1769

［17］谷運(yùn)璀，錢莉群，李步詳，等.芳樟醇氧化物的合成［J］.香料香精化妝品，2013（S1）：28－31

［18］Kim N S，Lee DS.Headspace solid－phase microextraction for characterization of fragrances of Iemon verbena（Aloysia triphylla）by gas chromatography－mass spectrometry［J］.Journal of Separation Science，2004，27（1－2）：96－100

［19］楊大偉.醫(yī)藥中間體對(duì)羥基苯乙醇的合成及工藝研究［D］.南京：南京林業(yè)大學(xué)，2007

［20］張蓮姬.紅景天甙的合成［D］.延吉：延邊大學(xué)，2001

［21］Nefedo V P，Uspenskaya Y A.Participation of ionic mechanisms in realizing the protective effect of n－tyrosol on bone marrow cells under oxidative stress［J］.Doklady Akademii nauk，1999，366（6）：833

［22］張龍，鄭錫任，陳勇，等.山綠茶莖和葉中揮發(fā)油成分GC－MS比較分析［J］.中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志，2013，19（1）：70－73

［23］施學(xué)驕，韋正，張杰紅，等.枳實(shí)不同方法提取物及揮發(fā)油成分的GC－MS分析［J］.遼寧中醫(yī)雜志，2012，39（9）：1826－1829.

Supercritical Fluid CO2Extraction and GC－MS Analysis of Essential Oil from Osmanthus fragrans Sushengjingui and‘Zhushadan’

Xia Xuejuan1Ran Chunxia2Li Guannan3Xia Ji1Luo Dongsheng1Zheng Jiong1Kan Jianquan1

（College of Food Science Southwest University1，Chongqing 400715）
（Department of Medical Technology Chongqing Three Gorges Medical Colleage2，Chongqing 404120）
（College of Biotechnology Southwest University3，Chongqing 400715）

Essential oil was extracted fromOsmamthusfragransSushengjingui and‘Zhushadan’（Chongqing）with supercritical CO2.The essential oil was analyzed to research the chemical composition by Gas Chromatography and Mass Spectrometry（GC－MS）.A total of 36 and 34 chemical constituents were identified fromO．fragransSushengjingui and Zhushadan respectively.The major compositions were alcohol and its oxide（82.36%in Sushengjingui and 87.88%in Zhushadan），and then ketones（11.06%and 5.78%）.The major constituents of Sushengjingui were 4－h(huán)ydroxyphenethyl alcohol（27.02%），（E）－furanoid linalool oxide（26.46%）and 2，6－dimethyl－2，7－octadiene－1，6－diol（15.06%）.The major constituents of Zhushadan were 5－ethenyltetrahydro－α，α－5－trimethyl－cis－2－furanmethanol（51.02%），4－h(huán)ydroxyphenethyl alcohol（14.95%）and 2，6－dimethyl－2，7－octadiene－1，6－diol（10.70%）.Due to its high content of physiological activators，Sushengjingui had greater research values compared with Zhushadan.

OsmanthusfragransLour，essential oil，supercritical fluid CO2extraction，gas chromatography and mass spectrometry（GC－MS）

TQ654

A

1003－0174（2015）09－0066－06

中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（XDJK2013D021）

2014－03－25

夏雪娟，女，1988年出生，博士，食品化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)學(xué)

闞建全，男，1965年出生，教授，食品化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)學(xué)、食品質(zhì)量與安全