白芷精油成分分析及清除DPPH自由基活性

鄭立輝，王鵬君，李 偉，封 丹

（1.東北石油大學秦皇島分校，河北 秦皇島 066004；2.燕山大學環境與化學工程學院，河北 秦皇島 066004；3.哈爾濱商業大學食品工程學院，黑龍江 哈爾濱 150076；4.黑龍江省高校食品科學與工程重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150076；5.廣州焙樂道食品有限公司，廣東 廣州 511480）

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]。在我國廣泛種植，其干燥根部作為調味料可增香添味，脫臭除異，增進食欲[3]。白芷根部的揮發性成分是其調味和藥理作用的主要物質之一[4-5]。白芷的化學組成主要為香豆素類物質、揮發油以及多種微量元素，對其研究主要集中在香豆素類和揮發油成分的分離和鑒定方面，其中在白芷揮發油的分離和鑒定方面已有大量報道[6-12]。如朱立俏等[13]報道了水蒸氣蒸餾法得到的白芷揮發油其主成分為甲基丙烯基硫醚（61.32%）、氯乙炔（12.51%）和環十二烷（6.80%）；馬逾英等[14]報道了亳白芷與川白芷揮發油的主成分，前者為9-十六碳烯酸十四烷酯（11.40%）和環十二烷（8.23%），后者為1-十二醇（16.31%）和環十二烷（14.03%）；趙愛紅等[15]報道了興安白芷揮發油的揮發油主要成分為十四烷醇（19.43%）、α-檸檬烯（15.25%）、3-蒈烯（10.94%）、正十二烷醇（5.74%）；郭耀杰等[16]報道了不同品種的川白芷的揮發性成分，其主成分均為碳烯類、醇類化合物，其次為酯類、有機酸類和烷烴類化合物。

但對白芷揮發性成分應用報道較少。本實驗采用水蒸氣蒸餾法提取白芷精油，對獲得的精油進行解析和鑒定，確定其主要成分；以穩定的1,1-二苯基-2-苦味酰基（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基為清除對象，通過研究其精油用量與DPPH自由基清除率之間的定量關系，確定白芷精油抗氧化能力，為白芷精油作為天然抗氧化劑的開發利用提供理論基礎，并為其在食品保鮮中的應用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白芷 黑龍江省哈爾濱市售；乙醚、無水硫酸鈉（均為分析純） 天津市化學試劑三廠；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；GC6890NMS5973N型氣相色譜-質譜分析儀 美國Agilent公司；HP-5 ms（30 m×0.25 mm，0.25 μm）氣相色譜柱。

1.3 方法

1.3.1 白芷精油的提取

稱取300 g白芷，粉碎，用帶有水蒸氣發生器的水蒸氣蒸餾裝置蒸餾4 h；以少量重蒸乙醚分3次萃取水蒸氣餾出物，無水硫酸鈉干燥除去水分后，過濾除干燥劑，旋轉蒸發濃縮即得白芷精油。

1.3.2 白芷精油氣相色譜-質譜（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）測定條件和成分解析

氣相色譜條件：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0.5 μL；分流比60∶1；載氣（氦氣）流速1 mL/min。

質譜條件：電子電離源，電離電壓70 eV，離子源溫度260℃，掃描質量范圍30～600 u。

成分解析：NIST98質譜數據檢索標準譜庫解析成分，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含量。

1.3.3 白芷精油清除DPPH自由基的測定

1.3.3.1 測定原理

DPPH自由基是一種穩定的自由基。溶于乙醇溶液后呈紫色，其孤對電子在515 nm波長處有強吸收，當有自由基清除劑存在時，孤對電子被配對，顏色由紫色向黃色轉變，吸光度變小，而吸光度變小的程度與自由基被清除的程度呈定量關系[17-18]。

1.3.3.2 測定方法

取一定量白芷精油加入到2.5 mL 75 μmol/L的DPPH無水乙醇溶液中，再以無水乙醇定容至3 mL，室溫下放置30 min后，于515 nm波長處測定溶液的吸光度。由下式計算清除效應：

式中：S為DPPH自由基的清除率/%；A0為515 nm波長處DPPH的無水乙醇溶液吸光度；A為515 nm波長處，清除30 min后混合液的吸光度；Ab為515 nm波長處樣品本身的吸光度（不加DPPH）。

2 結果與分析

2.1 GC-MS成分解析結果

提取得到的白芷精油為淡黃色液體，產率為0.52%，相對密度為0.987 9 g/mL。其GC-MS全離子流分析如圖1所示。

圖1 白芷精油GC-MS全離子流圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of the essential oil from Angelica dahurica roots

由圖1可知，該條件下共檢出48種成分，利用NIST 98質譜數據庫進行對照解析，并鑒定了占精油95%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，結果見表1。

表1 白芷精油的解析結果Table1 Chemical composition of the essential oil from Angelica dahuricaroots

續表1

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，其中飽和烴類化合物的環十二烴含量最高，占揮發油總量的38.705%；其次為1-十五烯醇占16.781%，丁子香酚占11.559%，脂肪酸酯含量為5.959%。22種為萜類化合物，占17.863%。萜類化合物中有4種萜醇類化合物，占4.462%，15種萜烯類化合物，占11.780%，萜烯類化合物中γ-松油烯含量最高（3.979%）。這些均與文獻報道的差距較大，如主成分環十二烴含量均遠遠高于郭耀杰等[16]報道的6.487%和朱立俏等[13]報道的6.803 2%；1-十五烯醇遠遠高于趙愛紅等[15]報道的1.44%。這可能是由于產地不同、藥材種屬不同或原料前處理方法不同等造成的[19-20]。

2.2 白芷精油對DPPH自由基的清除效果

一些植物精油或者萃取物具有抗氧化作用和對DPPH自由基的清除作用[21-27]。本研究用水蒸氣蒸餾法提取的白芷精油對DPPH自由基進行清除測定結果如圖2所示。

由圖2可以看出，水蒸氣蒸餾法提取的白芷精油對DPPH自由基具有明顯的清除作用，精油質量濃度低于16.47 mg/mL時，隨精油質量濃度的增加，清除率顯著增大；當精油質量濃度大于16.47 mg/mL時，清除率隨精油質量濃度增加的幅度明顯降低，即使精油質量濃度從24.70～65.86 mg/mL時，清除率的增加微乎其微。當精油質量濃度在32.93 mg/mL時，清除率已經達到較高的95.09%水平。

圖2 精油質量濃度對DPPH自由基清除率的影響Fig.2 Effect of the essential oil at various concentrations on the scavenging of DPPH free radicals

由于精油的組成復雜，為醇類、酚類等具有各種官能團的各類化合物的混合物，可以推測，凡是可以與自由基進行反應，使自由基形成穩定狀態的成分都有可能起到清除DPPH白由基的作用，精油清除DPPH自由基活性應該是各組分清除活性的綜合協同作用的結果。由上述成分解析可知白芷精油的主要組成成分是非萜類化合物，占77.181%，但不飽和雙鍵在精油中所占比例極大，可以認為是不飽和雙鍵的含量對清除DPPH自由基起重要作用。

3 結 論

3.1 本研究以水蒸氣蒸餾萃取法對白芷根部進行蒸餾萃取，以0.52%的產率獲得了白芷精油；以GC-MS聯用分析精油，共檢測出48種成分，其中鑒定了38種成分，由22種萜類化合物和16種非萜類化合物構成，主要成分為環十二烴（38.705%）、1-十五烯醇（16.781%）、丁子香酚（11.559%）。

3.2 采用清除DPPH自由基法測定了白芷精油的抗氧化性。結果表明，白芷精油對 DPPH自由基具有明顯的清除作用，且隨精油質量濃度的增加而增強，當精油質量濃度在32.93 mg/mL時，對DPPH自由基清除率最高可達到95.09%，因此認為白芷精油可以作為天然抗氧化劑使用。至于其抗氧化的機理及清除DPPH自由基活性成分有待進一步研究。

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