水蒸氣蒸餾與乙醇提取荸薺揮發油成分的GC-MS分析

胡西洲，彭西甜，夏虹，周有祥，彭立軍，胡定金

（農業部農產品質量安全風險評估實驗室（武漢）/湖北省農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所，武漢，430064）

水蒸氣蒸餾與乙醇提取荸薺揮發油成分的GC-MS分析

胡西洲，彭西甜，夏虹，周有祥，彭立軍，胡定金

（農業部農產品質量安全風險評估實驗室（武漢）/湖北省農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所，武漢，430064）

通過水蒸氣蒸餾和乙醇提取荸薺中的揮發油成分，運用氣相色譜-質譜聯用技術進行分離鑒定，峰面積歸一化法進行定量分析，分析并比較了水蒸氣蒸餾法與乙醇提取法荸薺揮發油成分的差異，為其功能成分研究和加工利用提供理論依據。試驗結果表明，水蒸氣蒸餾法共分離鑒定出103種成分（占總峰面積的90.32%），其中羧酸類物質占主導地位（62.18%），主要成分為亞油酸（32.52%）、棕櫚酸（21.53%）、油酸（5.62%）和棕櫚油酸（0.93%）等。乙醇提取法共分離鑒定出49種成分（占總峰面積的79.46%），其中也是羧酸類物質占主導地位（52.36%），主要成分為亞油酸（19.42%）、棕櫚酸（14.82%）、油酸（11.08%）和硬脂酸（6.72%），同時還鑒定出香蘭素、月桂酸和角鯊烯等活性組分。2種不同的提取方法共同鑒定出了25種化學成分，但提取的揮發油種類和含量存在明顯差異。

GC-MS；荸薺；水蒸氣蒸餾；乙醇提取法；揮發油成分

荸薺[Heleocharis dulcis（Burm.f.）Trin.]別名馬蹄、地栗、烏芋、鳧茈等，是莎草科多年生淺水草本植物，其地下球莖作為食用部分，在我國已有2 000余a的栽培歷史[1]。荸薺球莖扁圓形，皮薄、赤褐色，肉脆嫩而多汁、清香爽口，是一種優良的藥食兼用的水生植物[2]。荸薺汁多味甜、營養豐富，自古有“地下雪梨”之美譽[3]。其營養豐富，有很高的食用及藥用價值，能清熱潤肺、生津消滯、利氣通化[4]。現代科學研究還發現，荸薺含有抗癌、降血壓的有效成分——荸薺英[5]，這更凸顯了荸薺作為健康食品的地位。揮發油是一類具有揮發性、可蒸餾出來的油狀液體的總稱，多數具有香氣，廣泛分布于植物界，含有豐富的具不同功效的化學成分，是由不同組成和含量的化合物及其相互間作用共同體現[6，7]。通常采用水蒸氣蒸餾法、蒸餾萃取法、溶劑提取法[8]和超臨界CO2萃取法[9]等提取揮發油。目前，針對荸薺的研究很少，關于其揮發性成分的研究鮮見報道。本試驗采用水蒸氣蒸餾法和乙醇提取法對荸薺揮發油成分進行提取，運用GC-MS法對其成分進行分離鑒定，并比較了2種方法提取的成分和含量之間的差異，為荸薺揮發油的開發利用和科學研究提供試驗依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

荸薺球莖材料在2016年11月采自湖北孝昌縣豐山鎮井也村4組，植株品種經確認為孝感薺。采用五點取樣法，樣品經人工挖取后清洗干凈，自然晾干，全果磨成勻漿狀，混勻，稱取適當試樣于80℃條件下烘干5 h，再用研缽研磨成粉末作提取使用。

7890-5975A型氣相色譜-質譜聯用儀 （美國Agilent公司）；LABORTA4010真空旋轉蒸發儀（德國Heidolph公司）；MS3渦旋振蕩器（IKA公司）；調溫電熱套（北京市永光明醫療儀器廠）；HH-8數顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）；ME2002E/02電子天平（梅特勒-托利多（上海）有限公司）；無水乙醇、石油醚、正己烷等均為分析純（國藥集團試劑有限公司）。

1.2 試驗方法

①水蒸氣蒸餾法 準確稱取10.00 g荸薺樣品粉末，置于1 000 mL圓底燒瓶中，按2010年版《中國藥典》一部附錄XD揮發油測定法項下甲法操作[10]，提取 5 h，得到乳白色具有濃郁香氣透明液體200 mL，待其完全冷卻后置于分液漏斗中，用石油醚（1∶1，V∶V）萃取2次，使用真空旋轉蒸發儀蒸干溶劑，再加入2 mL正己烷充分振蕩溶解后供測試用。

②乙醇提取法 準確稱量 10.00 g（精確到0.01 g）荸薺樣品粉末，用濾紙包好，放入索氏提取器提取筒中，取100 mL無水乙醇從提取筒中倒入燒瓶，裝上回流冷凝管，靜置浸泡0.5 h后加熱回流5 h，濾渣重復上述操作處理2次（后2次提取乙醇用量和浸泡時間減半），合并所得濾液，用真空旋轉蒸發儀蒸干溶劑，再加2 mL正己烷充分振蕩溶解后供測試用。

③氣相色譜-質譜條件 GC條件：進樣口溫度為 230℃；溫度程序：首先以 50℃保持 5 min，以3℃/min的速率升溫至 125℃，保持 3 min，再以2℃/min的速率升溫至 180℃，保持 3 min，再以15℃/min的速率升溫至250℃，保持8 min。載氣為高純氦氣（純度99.999%）：柱流量為1.0 mL/min；不分流進樣。MS條件：電子電離源（EI）；離子化電壓為70 eV；離子源溫度為200℃；四級桿溫度為150℃；接口溫度為280℃；質譜掃描范圍為35～450 amu。

④揮發性組分的定性和定量方法 對樣品進行GC-MS分析后得到總離子圖，組分峰利用NIST14.L質譜庫檢索，結合相對保留時間和相關參考文獻確認化學組分。依據面積歸一法進行定量。

2 結果與分析

2.1 不同方法提取的揮發性成分的比較

在上述GC-MS色譜-質譜分析條件下，測得荸薺提取成分GC-MS總離子流色譜圖見圖1、2。

分析范圍在6.0～73.3 min。從氣相色譜-質譜總離子流色譜圖中，水蒸氣蒸餾法提取的物質中共分離鑒定出103種化合物，占總峰面積的90.32%；從乙醇提取法提取的物質中分離鑒定出49種化合物，占總量的79.46%。從圖1、2中可以看出，2種提取方法的化學成分具有一定的差異，具體成分和相對含量分析結果見表1。

2.2 不同方法提取的揮發性成分中特征成分比較

由表1可以得到，水蒸氣蒸餾法共鑒定出103種組分，其中包括8種醛類、6種醇類、12種酯類、5種酮類、10種羧酸類、37種烷類、12種烯類、2種雜環類和11種其他化合物；乙醇提取法共鑒定出49種組分，其中包括3種醛類、1種醇類、14種酯類、2種酮類、7種羧酸類、11種烷類、6種烯類、2種雜環類和3種其他化合物。2種方法提取的成分種類有部分差異，因此對其樣品組分的種類和相對含量進行統計對比，以便于之后的分析研究。

圖1 水蒸氣蒸餾法提取成分總離子流

圖2 乙醇提取法提取成分總離子流

由表2可以得到，水蒸氣蒸餾法提取的成分中羧酸類、烷類和烯類化合物含量占主導地位，組分中主要物質為亞油酸（32.52%）、棕櫚酸（21.53%）、油酸（5.62%）、油酸酰胺（5.42%）。乙醇提取法提取的成分中羧酸類、酯類和烷類化合物含量占主導地位，組分中主要物質為亞油酸 （19.42%）、棕櫚酸（14.82%）、油酸（11.08%）、硬脂酸（6.72%）、亞油酸乙酯（2.82%）。其中共有組分含量最高的是亞油酸、棕櫚酸和油酸，亞油酸是人體不能合成但又是必需的不飽和脂肪酸（EFA），它是合成前列腺素的主要原料，并有降低膽固醇和血脂、改善血液流變性及其預防冠心病等特殊功能[11]。油酸為單不飽和脂肪酸，是植物油的重要組分，其性質穩定，有降低高血

脂癥患者血脂水平及預防心血管疾病的作用，可降低血清總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇，并保持高密度脂蛋白膽固醇不降低[12]。雖然2種方法提取的組分含量最多的化合物相似，但其中一些組分存在差異，含量少的物質并不一定對其貢獻小，其物質種類也有較大的差異。

表1 水蒸氣蒸餾與乙醇提取荸薺成分的GC-MS分析結果

續表1

續表1

表2 荸薺全果不同方法提取的化合物種類及含量比較

3 小結與討論

本次試驗以湖北地區的荸薺為研究對象，利用GC-MS快速準確地分析2種試驗方法提取的成分，分析結果具有較高的準確性和重現性。比較了2種試驗方法所提取組分的差異，雖然2種方法提取的組分含量最多的化合物相似，但是提取的組分種類還是存在一定的差異，比如水蒸氣蒸餾法提取出棕櫚油酸、苯乙酮等香味物質，均可作為食用香料使用；乙醇提取法提取出香蘭素、角鯊烯等，香蘭素作為增香劑廣泛應用于冰淇淋、飲料、巧克力、糖果、布丁、焙烤食品以及酒類、香煙中[13]，除作為增香劑外，還可作為含有多不飽和組分的食品中的抗氧化劑[14～18]和抑菌劑[19]等；角鯊烯是一種高度不飽和烴類化合物，具有提高體內超氧化物歧化酶（SOD）活性[20]，抗疲勞、強化內臟的作用，還具有極強的供氧能力，可抑制癌細胞生成，能有效地防止細胞的老化，提高肌體免疫力[21]。這說明不同的提取方法所獲得的研究結果具有一定的差異，要根據自身的試驗條件選擇合適的方法以得到研究內容所需的試驗數據。本研究也為荸薺資源的開發利用提供試驗依據。

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GC-MS Analysis of Volatile Oil Components by Steam Distillation and Ethanol Extraction from Water Chestnut

HU Xizhou,PENG Xitian,XIA Hong,ZHOU Youxiang,PENG Lijun,HU Dingjin
(Laboratory of Agricultural Product Quality Safety Risk Evaluation(Wuhan),Ministry of Agriculture/Institute of A gricultural Quality Standards and Testing Technology Research,Hubei Academy of Agricultural Sciences,Wuhan 430064)

The present study analyzed and compared the chemical constituent of the extracts from water chestnut by different extraction methods,in order to provide theoretical basis for the study and processing of its functional ingredients. The volatile compounds were extracted by steam distillation and ethanol extraction separately,subsequently the chemical constituents were separated and identified by GC-MS,and were quantified by peak area normalization method.The results showed that,103 components were separated and identified by steam distillation method(accounting for 90.32%of the total peak area),in which carboxylic acids were dominant(62.18%),mainly including linoleic acid(32.52%),palmitic acid (21.53%),oleic acid(5.62%)and palmitoleic acid(0.93%)et al.In addition,49 compounds were separated and identified by ethanol extraction method(accounting for 79.46%of the total peak area),in which carboxylic acids were also dominant (52.36%),mainly including linoleic acid(19.42%),palmitic acid(14.82%),oleic acid(11.08%)and stearic acid(6.72%). Some active components liked vanillin,lauric aci abd squalene were also identified.25 common compounds were identified by the two extraction methods,but there were significant differences in the types and contents of extracted volatile oil.

GC-MS;Water chestnut;Steam distillation;Ethanol extraction;Volatile oil components

S645.3

：A

：1001-3547（2017）16-0054-07

10.3865/j.issn.1001-3547.2017.16.021

湖北農業科技創新中心項目（No.2016-620-000-001-037）；2017年國家蔬菜質量安全風險評估項目（GJFP201700203）

胡西洲（1979-），男，博士，副研究員，主要從事農產品質量安全及風險評估等工作，電話：027-87389808，E-mail：huxizhou@163.com

彭立軍（1969-），通訊作者，男，研究員，主要從事農產品質量安全及風險評估等工作，電話：027-87389465

2017-06-05