金絲桃純露的香氣成分分析

徐晨,許秀珍,李彥儒,王曄,簡興

(安徽科技學(xué)院 建筑學(xué)院,安徽 蚌埠 233000)

植物純露(Hydrolate)也稱為水精油、植物蒸餾水、植物花水,是采用水蒸氣蒸餾的方法從植物組織中提取出飽和性原液[1]。純露可通過蒸餾不同植物材料(如花朵、葉子、莖干等)而獲得,是提煉精油的副產(chǎn)品,包含芳香物質(zhì)、微量精油以及活性成分[2]。由于純露濃度較低,具有水溶性和芳香性的特點,通常不經(jīng)稀釋直接使用在人體上,具有補水、抗氧化、消炎等特性[3]。植物純露是一種天然的植物提取物,屬于植物次生代謝物,具有多種功效和用途,目前在化妝品和保健品中應(yīng)用廣泛[4]。

近年來,研究發(fā)現(xiàn)植物次生代謝物成為了許多工業(yè)、食品、醫(yī)藥產(chǎn)品的用料,對人類的健康和發(fā)展有著重要的意義[5]。植物純露作為一種重要的次生代謝物,已經(jīng)從許多植物材料中提取出來,包括玫瑰、薰衣草、迷迭香等[6]。例如玫瑰純露清新香甜,具有濃郁的玫瑰花氣息,含有多種的醇類、萜烯類成分[7]。薰衣草純露香氣濃厚,帶有較好的抗菌功能,含有豐富的醇類、酯類、萜烯類成分[8]。迷迭香純露能夠清除自由基,具有抗氧化作用,含有萜烯類、酮類、醇類和酯類成分[9]。

金絲桃(Hypericummonogynum〗)屬于雙子葉植物綱金絲桃科金絲桃屬(Hypericum)植物,因其花開性狀如桃花且為金黃色,花蕊細(xì)長、光澤燦若金絲而得名。金絲桃花葉秀麗,是南方庭院的常用觀賞花木。金絲桃也是一種中草藥,整株均可藥用,具有抗風(fēng)濕、治療肝炎、抗菌消炎的功效[10-11]。由于金絲桃植物化學(xué)成分復(fù)雜多樣,許多成分還能發(fā)揮一定的藥用功效,近年來備受關(guān)注[12]。同屬植物貫葉金絲桃(H.perforatum)提取出的金絲桃素、金絲桃苷等物質(zhì)屬于類黃酮化合物,已經(jīng)作為臨床藥物應(yīng)用多年[13]。近年來,關(guān)于揮發(fā)油的提取、分析及應(yīng)用已成為研究熱點,目前也有一些研究關(guān)注了金絲桃屬植物的精油提取及成分鑒定,而很少有研究關(guān)注金絲桃純露的化學(xué)組分。

本試驗采用水蒸氣蒸餾的方法提取金絲桃純露,并使用GC-MS對純露的化學(xué)成分進行分析,測定金絲桃花苞、花朵、葉片中的純露成分,為其在化妝品中的開發(fā)與應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 金絲桃純露提取

實驗樣品于2021年6月20日采摘于安徽科技學(xué)院校園內(nèi),各取1.5 kg金絲桃花朵、花苞、葉片新鮮植物樣品,加入純凈水進行蒸餾,料液比為1∶8,90℃、6 h蒸餾。蒸餾過程中的產(chǎn)物經(jīng)冷凝管收集到分離器中,下層為純露,用容量瓶收集純露。收集完成后用保鮮膜封口,放入冰箱4℃冷藏,供后續(xù)實驗測定使用[14]。

1.2 氣相色譜-質(zhì)譜檢測條件

取1 mL純露加入70℃頂空瓶中平衡30 min,280℃解析5 min進樣。試驗儀器:安捷倫7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用儀。色譜條件:所用毛細(xì)管柱為DB-5MS 30 m×0.25 mm×0.25 μm。載氣為高純氦氣,流速為1 mL/min。不分流模式,進樣口溫度為250℃。柱溫箱的升溫程序為:50℃保持5 min,然后3℃/min升至180℃,保持3 min,繼而以15℃/min升至230 ℃,保持5 min。質(zhì)譜條件:EI源,電子能量70 eV;離子源溫度230℃;四極桿150℃;掃描模式為Scan;掃描質(zhì)量范圍為35～500 u[15]。

1.3 香氣化合物的定性定量方法

純露香氣成分先由氣相色譜分離,形成對應(yīng)的色譜峰,再采用氣質(zhì)聯(lián)用色譜儀進行分析鑒定。使用NIST數(shù)據(jù)庫和保留時間對被檢測物質(zhì)進行定性,通過計算機譜庫檢索和資料分析,結(jié)合保留指數(shù)來確定各個化學(xué)成分。使用面積均一法計算各組分色譜峰面積占總峰面積的百分比,得出各成分的相對含量[16]。

1.4 數(shù)據(jù)的處理與分析

采用SPSS統(tǒng)計軟件和Excel來處理與分析獲得的數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

實驗通過氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)鑒定的方法,對金絲桃花朵、花苞、葉片純露的香氣成分進行了測定分析。對檢測出的成分采用MS數(shù)據(jù)庫和保留時間定性,按照面積歸一法定量,對提取純露的化學(xué)成分進行了分析鑒定以及對化合物種類及含量差異進行了詳細(xì)分析。通過研究分析表明,花葉純露化合物種類差異較大,而花朵與花苞精油成分類別差異相對較小(如圖1)。

圖1 金絲桃純露各類別比例

2.1 花朵純露化學(xué)成分分析

花朵純露中揮發(fā)性成分較多,色譜峰主要集中在5～30 min之間(如圖2)。在花朵純露中,共鑒定出115種揮發(fā)性物質(zhì),主要成分有α-蓽澄茄油烯(16.68%)、N-(2-噻吩基甲基)-1,2,4-三唑-4-胺(5.67%)、1-壬醇(4.12%)、α-松油醇(3.98%)、d-卡地烯(3.63%)、表姜烯酮(2.82%)、十四烷(2.09%)、壬醛(2.06%)等。主要類別包括萜烯類、醇類、烷烴類、酯類、胺類、醛類、酮類等。

圖2 金絲桃花朵純露總離子流色譜圖

其中萜烯類化合物(36.06%)共有32種,主要成分為α-蓽澄茄油烯、姜黃烯、d-卡地烯、石竹烯、g-卡地烯、欖香烯、香橙烯、1-石竹烯等;醇類化合物(25.88%)共有26種,主要成分為桉油烯醇、桃金娘醇、1-壬醇、α-松香醇、α-紅沒藥醇、芳樟醇、木羅醇等;烴類化合物(9.20%)共有16種,主要成分為十四烷、十五烷、正十三烷、甲基十一烷等;酯類化合物(6.55%)共有13種,主要成分為三甲基戊二醇二異丁酸酯、癸酸甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯等;醛類化合物(5.71%)共有8種,主要成分為壬醛、癸醛、4-丙基苯甲醛二乙縮醛、苯甲醛、呋喃甲醛等;酮類化合物(4.75%)共有4種,主要成分為表姜烯酮、大馬士酮、1-(1,3a,4,5,6,7-六氫-4-羥基-3,8-二甲基偶氮-5-基)乙酮、2-甲基-3-癸烯-5-酮等。除此之外還有其他揮發(fā)性化合物如N-(2-噻吩基甲基)-1,2,4-三唑-4-胺(5.67%)、N-(2-三氟甲基苯)-3-吡啶甲酰胺肟(1.52%)、1,2,3,4,4a,7-六氫-1,6-二甲基-4-(1-甲基乙基)-萘(0.79%)等。

2.2 花苞純露化學(xué)成分分析

花苞純露中揮發(fā)性成分較多,色譜峰主要集中在5～30min之間(如圖3)。在花苞純露中,共鑒定出111種揮發(fā)性物質(zhì),主要成分有α-蓽澄茄油烯(22.44%)、1-壬醇(13.42%)、α-松油醇(7.74%)、4-萜烯醇(4.30%)、表姜烯酮(3.01%)、甲酸癸酯(1.96%)、姜黃烯(1.83%)、桉油烯醇(1.81%)等。主要類別包括醇類、萜烯類、醛類、酮類、烴類、酯類及其他化合物。

圖3 金絲桃花苞純露總離子流色譜圖

其中醇類化合物(41.27%)共有31種,主要成分為桉油烯醇、桃金娘醇、4-萜烯醇、1-壬醇、α-松香醇、紅沒藥醇、α-蓽澄茄醇、芳樟醇、桉葉雙烯醇、藍桉醇等;萜烯類化合物(36.15%)共有34種,主要成分為α-蓽澄茄油烯、姜黃烯、依蘭油烯、異來烯、g-卡地烯、沙本烯、α-蒎烯、1-石竹烯等;醛類化合物(5.71%)共有8種,主要成分為壬醛、癸醛、反式-2-己烯醛、桃金娘烯醛、三環(huán)酮醛等;酮類化合物(5.22%)共有6種,主要成分為表姜烯酮、3-蒎酮、6-丙基四氫-2H-硫吡喃-2-酮、松果酮等;烴類化合物(3.95%)共有10種,主要成分為1,11-二氫十二甲基六硅氧烷、十二甲基環(huán)六硅氧烷、6,6-二甲基-3-亞甲基雙環(huán)[3.1.1]庚烷、正十五烷等;酯類化合物(3.72%)共有7種,主要成分為甲酸癸酯、正辛酸甲酯、癸酸甲酯、三氟乙酸3-甲氧基苯酯等。除此之外還有其他揮發(fā)性化合物如3,5-二叔丁基鄰苯二酚(0.82%)、18-冠-6-醚(0.27%)等。

2.3 葉片純露化學(xué)成分分析

葉片純露中揮發(fā)性成分較多,色譜峰主要集中在8～30 min之間(圖4)。共鑒定出71種揮發(fā)性物質(zhì),主要成分有α-蓽澄茄油烯(19.72%)、3-烯-2-基酯,環(huán)丙烷羧酸(14.03%)、N-(4-氟苯基)-環(huán)丙烷甲酰胺(19.99%)、依蘭油烯(3.87%)、3-甲氧基-5-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮(3.82%)、紅沒藥醇(3.25%)、姜黃烯(1.51%)等(如圖4)。主要類別包括萜烯類、胺類、酸類、醇類、酮類、酯類、烷烴類等。

圖4 金絲桃葉片純露總離子流色譜圖

其中萜烯類(30.02%)共有13種,主要成分為α-蓽澄茄油烯、依蘭油烯、姜黃烯、紫草烯、考拉-16-烯、石竹烯、1(10)-馬兜鈴烯、l-蒎烯等;胺類化合物(21.45%)共有2種,主要成分為N-(4-氟苯基)-環(huán)丙烷甲酰胺、N,N-二甲基-丁烯酰胺等;酸類化合物(15.93%)共有3種,主要成分為3-烯-2-基酯、環(huán)丙烷羧酸、9-炔基-3-氯丙酸、1-甲基吲哚-2-甲酸;醇類化合物(14.92%)共有19種,主要成分為紅沒藥醇、反式-橙花叔醇、α-畢橙茄醇、桉油烯醇、綠花醇、香葉醇等;酮類化合物(7.52%)共有6種,主要成分為3-甲氧基-5-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、6,7-二甲氧基-2,2-二甲基-4-色滿酮、表姜烯酮等;酯類化合物(3.31%)共有8種,主要成分為(S)-3,3,6-三甲基-1,5-二烯-4-基乙酸酯、丁酸二癸酯等;烴類化合物(3.28%)共有8種,主要成分為正十四烷、正十五烷、內(nèi)消旋-3,4-二環(huán)己基-2,2,5,5-四甲基己烷等。除此之外還有其他揮發(fā)性化合物如4-甲氧基-2-硝基苯酚(1.27%)、3-甲氧基苯酚(0.56%)、3,4-二氫-2,5-二甲基-2H-吡咯(0.33%)等。

2.4 金絲桃純露成分比較分析

通過氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)對金絲桃花朵、花苞、葉片的純露香氣成分進行分析,并利用質(zhì)譜庫NIST14對提取純露的化學(xué)成分進行了分析鑒定,選取30種化合物進行差異比較(見表1)。通過研究分析表明花葉純露化合物種類差異較大,而花朵與花苞的純露成分類別差異相對較小,從金絲桃不同花期、不同部位提取純露進行分析比較,結(jié)果如下:

表1 金絲桃純露時空比較分析結(jié)果

2.5 不同花期純露化學(xué)成分分析

由表1分析可知,不同花期得到的金絲桃純露成分差異相對較小,花朵中以萜烯類化合物為第一大類、醇類化合物為第二大類,花苞與之相反,但均以萜烯類、醇類化合物為主要大類。主要揮發(fā)性物質(zhì)為α-蓽澄茄油烯、1-壬醇、α-松油醇、表姜烯酮、姜黃烯等,且在花苞純露中的相對含量高于花朵純露。

由色譜圖可以看出,兩者鑒定得到的揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)量大致相同,色譜峰均主要集中在5～30min之間。兩者中化學(xué)成分差異性較小,相同成分的相對含量差異性較大,如α-蓽澄茄油烯在花苞純露中相對含量為22.44%,在花朵純露中為16.68%;1-壬醇在花苞純露中相對含量為13.42%,在花朵純露中為4.12%;α-松油醇在花苞純露中相對含量為7.74%,在花朵純露中為3.98%。

花苞純露中萜烯類(36.15%)、醇類化合物(41.27%)所占比重較大,高于花朵純露中萜烯類(36.06%)、醇類化合物(25.88%);花苞純露中烴類(3.95%)、酯類(3.72%)、醛類化合物(5.22%)均低于花朵純露中烴類(9.20%)、酯類(6.55%)、醛類化合物(5.71%)。

2.6 不同部位純露化學(xué)成分分析

由表1知,不同部位得到的金絲桃純露成分類別均以萜烯類化合物為主,此外還有醇類、胺類、酮類、烴類、酯類化合物等,測定揮發(fā)性物質(zhì)相對含量最高的均為α-蓽澄茄油烯。由不同部位所得純露的檢測色譜圖可以看出,相比于葉片純露,花朵純露中檢測出的成分較多。花朵純露中檢測出的各物質(zhì)的色譜峰主要在5～30min之間,而葉片純露中檢測出的物質(zhì)在8～30min之間,兩者中化學(xué)成分差異性較大。花朵純露中萜烯類(36.06%)、醇類(25.88%)、烴類(9.20%)、酯類化合物(6.55%)所占比重較大,高于葉片純露中萜烯類(30.02%)、醇類(14.92%)、烴類(3.25%)、酯類化合物(3.31%);花朵純露中胺類(5.67%)、酸類(2.21%)、酮類化合物(4.75%)均低于葉片純露中胺類(21.45%)、酸類(14.83%)、酮類化合物(7.52%)。

3 討論與結(jié)論

采用水蒸氣蒸餾法提取金絲桃純露,在金絲桃花朵純露中共鑒定出115種揮發(fā)性物質(zhì),其中萜烯類化合物(36.06%)占比最高,共有32種。在金絲桃花苞純露中,鑒定出111種揮發(fā)性物質(zhì),其中萜烯類化合物(36.15%)共有34種。在葉片純露中,共鑒定出71種揮發(fā)性物質(zhì),其中萜烯類化合物(30.02%)共有13種。

葉片純露中揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)目明顯較少,含量最高的仍然是萜烯類,但是成分與含量有較大變化。與純露相關(guān)的研究較少,部分學(xué)者對玫瑰、茶樹等植物的花朵純露進行GC-MS方法研究分析,發(fā)現(xiàn)玫瑰與茶樹的花朵純露香氣均以醇類為主要成分,尤其是玫瑰花朵純露中醇類物質(zhì)占總量的88.54%,主要包括苯甲醇、苯乙醇、芳樟醇等物質(zhì)[17-18]。本研究中金絲桃純露的香氣成分明顯不同,金絲桃純露均以萜烯類物質(zhì)為第一類化合物,醇類物質(zhì)為第二類化合物。花朵純露中占比最高的物質(zhì)為α-蓽澄茄油烯,研究表明其在茶葉中是重要的香氣物質(zhì),對于金絲桃的香氣有一定貢獻[19]。此外,1-壬醇、α-松油醇在花朵純露、花苞純露中均有較高含量,但是在葉片純露中沒有檢測到。研究表明,1-壬醇在一些水果、蔬菜中有較高含量,貢獻了獨特的清香[20-21]。α-松油醇不僅僅是茶葉的重要香氣來源,而且對姜科植物草果等的辛香氣有重要貢獻[22-24]。二者在金絲桃花朵和花苞中的較高含量說明其對于金絲桃花的香味可能有重要作用。