板栗花揮發油的提取和GC-MS分析

劉俊芳，楊越冬，杜　彬，張建旺，周　艷

(河北科技師范學院，河北 秦皇島，066004)

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板栗花揮發油的提取和GC-MS分析

劉俊芳，楊越冬*，杜彬，張建旺，周艷

(河北科技師范學院，河北 秦皇島，066004)

采用CO2超臨界萃取技術對板栗花揮發油進行提取，并利用GC-MS技術對其進行成分分析。在提取壓力15 MPa，提取溫度45 ℃和提取時間2 h條件下，板栗花揮發油的提取率為1.16%。本次實驗在板栗花揮發油中檢測出31種化合物，其中26種化合物首次在板栗花中發現。

板栗花；揮發油；CO2超臨界萃取；氣相質譜聯用

板栗，殼斗科(Fagaceae)栗屬(Castanea)[1]，廣泛分布于越南及中國等亞洲地區，多種植于海拔370～2 800 m的山地地區，現已為人工廣泛栽培。板栗花性味甘、平，無毒，可祛除疾病。作為民間用藥，栗花在臨床上早有應用，并有一定的治療效果。栗花可以治療喉炎腫毒等癥狀，可以食用。板栗花也可以外用，搗碎取汁外用可治療漆瘡癥。據《本草綱目》記載，它可以治療瘰病和赤白痢疾。目前，已有科研工作者對板栗花黃酮、多酚等活性物質以及揮發性成分的提取工藝[2～4]、化學成分及含量測定[5]、生理活性[6，7]等方面做了一些研究。本次實驗采用CO2超臨界萃取技術對板栗花中揮發油的萃取工藝進行了研究，并采用氣相色譜-質譜聯用技術對最佳條件下提取的揮發油化學成分進行分析，以期為板栗花的進一步研究和綜合開發利用提供理論依據。

1　材料與方法

1.1儀器和試劑

1.1.1材料板栗花采于河北省遷西縣板栗工程研究中心，品種為“燕龍”。

1.1.2試劑無水乙醇(天津化學試劑三廠生產)、蒸餾水(市場訂購)、高純液態CO2(北京龍輝京城氣體有限公司生產)。

1.1.3儀器JA2003N電子天平(上海精密科學儀器有限公司生產)、YLA-2000電熱恒溫鼓風干燥機(黃石市恒豐醫療器械有限公司生產)、EYELA N-1100旋轉蒸發儀(日本東京理化器械株式會社生產)、Jsp-200金穗高速多功能粉碎機(浙江省永康市金穗機械制造廠生產)、SDC-6低溫控溫儀(南京新辰生物科技有限公司生產)、TYW-2空氣壓縮泵(上海九甲實業有限公司生產)、KQ5200DB型數控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司生產)、Spe-ed CO2超臨界萃取儀(美國應用分離公司生產)、7890A GC/5975C MS氣相色譜-質譜聯用儀(美國安捷倫公司生產)。

1.2實驗方法

1.2.1揮發油的提取取新鮮板栗花低溫烘干，粉碎至40目，利用CO2超臨界萃取儀對板栗花揮發油進行萃取。本試驗采用無夾帶劑的方法，對萃取壓力、萃取溫度、萃取時間等幾個影響萃取效果的因素分別進行單因素試驗，再通過正交試驗獲得最優提取條件。

1.2.2揮發油成分的GC-MS分析氣相色譜(GC)分析使用安捷倫的7890A GC/5975C MS氣相色譜儀。氣相色譜質譜條件為：離子源溫度230 ℃；四級桿溫度150 ℃；前進樣口溫度280 ℃；使用氦氣作為載體，流速為1.2 mL/min；質量掃描范圍35～400(質量數)；程序升溫40～280 ℃，40 ℃保留2 min，以2 ℃/min升至215 ℃，然后以5 ℃/min升至280 ℃保留10 min；溶劑延遲5 min。

2　結果與討論

2.1CO2超臨界對板栗花揮發物質的萃取

2.1.1單因素試驗結果本次試驗利用CO2超臨界對板栗花揮發物質的萃取，采用無夾帶劑的方法，所以考慮的可能會影響板栗花揮發物質萃取的因素有萃取壓力、萃取溫度、萃取時間。設計正交試驗表L9(33)見表1。

2.1.2正交試驗結果準確稱取板栗花共18份(每個試驗平行做2份)，每份10 g，按表1的正交試驗設計進行CO2超臨界萃取，收集提取物進行差重稱重，計算每組提取率平均值，試驗組別與計算結果見表2。

表1　提取板栗花揮發油的正交試驗設計[L9(33)]

表2　板栗花揮發物質的提取正交試驗結果

2.1.3試驗數據分析利用SPSS的方差分析法對表2中的試驗結果進行方差分析。分析結果如表3所示。由表3可知因素“溫度”的P值小于0.05，對試驗結果有顯著影響，因素“壓力”、“時間”的P值均大于0.05，對試驗結果影響差異不顯著。

表3　板栗花揮發物質提取率的方差分析

由Duncan多重比較可以看出A3B1C3為適宜的的試驗組合。綜合考慮表3的結果及經濟效益，確定最佳的工藝條件為萃取壓力15 MPa，萃取溫度45 ℃，萃取時間2 h。在此條件下，板栗花揮發油的提取率為1.16%。

2.2板栗花揮發物質的鑒定結果與分析

板栗花的揮發油，用氣相色譜-質譜儀進行分析鑒定，得到總離子流圖(圖1)。共分離出揮發油中的46個組分，所得組分的質譜圖按照譜庫檢索，并參照標準譜圖和質譜的裂解規律，結合相關文獻[8～14]共鑒定出31種成分(表4)。查閱文獻，壬醛先后由高亞琴[8]于1985年在東北板栗花和王浩然[4]于2011年在河北遷西板栗花中檢測出，二十一烷、十八烷酸、n-十六烷酸、(Z,Z)-9,12-十八碳二烯酸由徐啟福[9]于1992年從湖南產的板栗花中發現。其余26種化合物首次從板栗花揮發油中檢測出，分別為：2,6,6-三甲基-二環[3.1.1]庚烷、十七烷、十七烷基環氧乙烷、葉綠醇、(9Z,12Z,15Z)-十八碳-9,12,15-三烯酸、L-色氨酸醇、十八烷、1,2-苯二羧酸二環己基酯、1-(2,6,6-三甲基-1-環己烯-1-基)-1-戊烯-3-酮、十八烷醛、(1Z,3Z,5Z)-7-羰基環庚-1,3,5-三烯甲腈、N-(色烷-5-基)乙酰胺、2,6,10,15,19,23-六甲基-2,6,10,14,18,22-二十四碳六烯、1,19-二十碳二烯、五氟丙酸二十二烷酯、七氟丁酸二十四烷酯、三氟乙酸二十八烷酯、2,6,10,14-四甲基十六烷、(E)-3,7-二甲基辛-2,6-二烯基己酸酯、十一碳-10-炔酸、2-十四烷基噁丙環、柏木腦、7-亞甲基-2,4,4-三甲基-2-乙烯基-二環[4.3.0]壬烷、6-甲基呋喃并[3,4-c]吡啶-3,4(1H,5H)-二酮、3,5,6,7,8,8a-六氫-4,8a-二甲基-6-(1-甲基乙烯基)-2(1H)萘酮、8S,14-cedran-二醇。

3　結　　論

超臨界CO2萃取方法具有無毒、產物純凈等優點，本次試驗建立了利用SFE-CO2技術萃取板栗花揮發油的一個快捷的提取方法,并確定最佳的工藝條件為：萃取壓力15 MPa，萃取溫度45 ℃，萃取時間2 h。在此條件下，板栗花揮發油的提取率為1.16%。

利用GC-MS技術分析了板栗花揮發油的化學成分，并首次在板栗花中檢測出26種化合物，其中酯類化合物有5種，醇類化合物有4種，醛類化合物有2種等，是板栗花香氣的重要組成成分。其中含量最高的組分為2,6,10,14-四甲基十六烷，含量較高的酯、醛酮及醇類成分分別為：8S,14-cedran-二醇、3,5,6,7,8,8a-六氫-4,8a-二甲基-6-(1-甲基乙烯基)-2(1H)萘酮、6-甲基呋喃并[3,4-c]吡啶-3,4(1H,5H)-二酮、十八烷醛和葉綠醇。

圖1　板栗花揮發物的GC-MS分析總離子流色譜

表4　板栗花揮發物質高效液相質譜聯用分析結果

[1]Marinoni D T,Akkak A,Beltramo C,et al.Genetic and morphological characterization of chestnut (CastaneasativaMill.) germplasm in Piedmont (north-western Italy)[J].Tree Genetics & Genomes,2013,9(4):1 017-1 030.

[2]杜彬,王同坤,侯文龍,等.板栗花中總多酚提取工藝優化[J].食品科學, 2011,32(16):121-126.

[3]張建旺,杜彬,王同坤,等.響應面法優化板栗花總黃酮微波提取工藝[J].理化檢驗-化學分冊,2012,48(4):435-438,441.

[4]王浩然,魏福祥,桂建業.板栗花揮發油成分的提取與應用研究[J].河北科技大學學報, 2011,32(4):384-390.

[5]Dudek-Makuch M,Matlawska I.Coumarins in horse chestnut flowers: isolation and quantification by UPLC method[J].Acta Pol Pharm,2013,70(3):517-522.

[6]Carocho M,Barros L,Bento A,et al.Castanea sativa Mill. Flowers amongst the Most Powerful Antioxidant Matrices: A Phytochemical Approach in Decoctions and Infusions[J].Biomed Research International,2014(107):1 106-1 113.

[7]Sapkota K，Park S E，Kim J E，et al.Antioxidant and Antimelanogenic Properties of Chestnut Flower Extract[J].Biosci Biotechnol Biochem,2010,74(8):1 527-1 533.

[8]高亞琴.板栗花的揮發油成分[J].沈陽藥學院學報,1985,2(4):292-294.

[9]徐啟福,李順祥,邵國強.板栗花揮發油的化學成分[J].中草藥,1992,23(3):124.

[10]郭永來,劉泗明,張海云,等.玫瑰花細胞液中揮發油成分的分析[J].香料香精化妝品,2008(1):4-6.

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[12]Afzal M,Shahid M,Mehmood Z,et al.Antimicrobial Activity of Extract and Fractions of Different Parts and GC-MS Profiling of Essential Oil of Cichorium intybus Extracted by Super Critical Fluid Extraction[J].Asian Journal of Chemistry,2014,26(2):531-536.

[13]Afzal M,Shahid M,Jamil A,et al.Phytochemical Spectrum of Essential Oil of Paganum harmala by GC-MS and Antimicrobial Activity Using Sequential Solvents Fractions and Essential Oil[J]. Asian Journal of Chemistry, 2014,26(2):574-578.

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(責任編輯：朱寶昌)

Supercritical Fluid Extraction and GC-MS Analysis of Volatile Oil from Chinese Chestnut Flower

LIU Junfang,YANG Yuedong,DU Bin,ZHANG Jianwang,ZHOU Yan

(Hebei Normal University of Science & Technology,Qinhuangdao Hebei,066004,China)

The chemical compositions of volatile compounds from chestnut flower extracted by supercritical carbon dioxide were analyzed by GC-MS in this study. The highest extraction rate of chestnut flower volatile oil could reach 1.16% at 15 MPa and 45 ℃ for 2 hours. 31 constituents were isolated and 26 of them were identified in the chestnut flower for the first time.

chestnut flower;volatile oil;supercritical CO2extraction;GC-MS

10.3969/J.ISSN.1672-7983.2016.01.005

河北省研究生創新項目(2015)；河北省自然科學基金項目(項目編號：C2010001523)。

，女，博士，教授。主要研究方向：天然產物化學。E-mail:trcwhx@126.com。

2016-01-04; 修改稿收到日期: 2016-02-29

TQ914.1; R284.2

A

1672-7983(2016)01-0026-04

劉俊芳(1990-)，女，碩士研究生。主要研究方向：天然產物化學。