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岩生香薷挥发油成分的GC-MS分析及其功效测试研究



全 文 :研究报告 香料香精化妆品 2014年12月第6期FLAVOUR FRAGRANCE COSMETICS December,2014,NO.6
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岩生香薷挥发油成分的GC-MS分析及其功效测试研究
上海相宜本草化妆品股份有限公司,上海 200444
唐晓军 王改香 鲍其泠 张 磊 张锁慧 赵 鑫#…
作 者 简 介
唐晓军(1989—),女,学士,主要从事仪
器检测工作,包括化妆品检测方面的
研究。
#通讯作者:赵鑫(1977—),男,博士,主
要从事化妆品检测、天然药物化学等方
面的研究。
联系电话:021-60651523×8218
E-mail:zhaox@inoherb.com
  采用水蒸气蒸馏法提取岩生香薷花茎叶中的挥发油,并通过GC-MS联用技术结合正构烷烃保留指数对其挥发油化学成
分进行分析,共分离出55种化合物,鉴定了其中峰面积相对百分比≥0.1%的29种组分,占总峰面积的98.641%。分析结果
表明,该挥发油主要包括醇类、萜类、脂肪族化合物及少量的醛类成分等。同时对该挥发油的功效能力进行测试,包括体外抗
氧化及抗菌性,结果显示该挥发油具有一定的抗氧化和抗菌效果,为岩生香薷挥发油的进一步应用提供依据。
岩生香薷 挥发油 气相色谱-质谱联用分析 抗氧化 抑菌性
Study on Analysis of Volatile Oil of Elsholtzia saxatilis by GC-MS and Its Efficacy Test
TANG Xiaojun WANG Gaixiang BAO Qiling ZHANG Lei ZHANG Suohui ZHAO Xin#
(Shanghai Inoherb Cosmetics Co.,Ltd.,Shanghai 200444,China)
Abstract: The volatile oil of Elsholtzia saxatilis was obtained by steam distilation from its flower stem and leaf,and its
chemical constituents were analyzed by GC-MS combined with Kovats index,among which,55peaks were separated,and 29
components with relative peak area percentage higher than 0.1% were identified,which accounted for 98.47%of the total GC
peak area.The results showed that they were alcohols,terpenoids,aliphatic compounds and a smal amount of aldehyde com-
pounds,etc.On the other hand,the results of efficacy test,including antioxidant and antibacterial activity of the volatile oil,
showed that it had a certain degree of antioxidant and antibacterial ability.This study may provide scientific basis for further
development and utilization of Elsholtzia saxatilis.
Key words: Elsholtzia saxatilis volatile oil gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS) antioxidant activity anti-
bacterial activity
收稿日期:2014-04-08;修回日期:2014-05-05
  唇形科(Lamiaceae)香薷属(Elsholtzia)植物大
约有40种,主要分布于东南亚地区,我国约存有33
种。据《中国药典》2010版关于香薷植物的介绍[1],
唇形科植物石香薷(Moslachinensis maxim)或江香
薷(Moslachinensis‘Jiangxiangru’)主治发汗解
表、化湿和中,用于暑湿感冒、恶寒发热、头痛无汗、
腹痛吐泻、水肿和小便不利。岩生香薷产自黑龙
江、吉林、辽宁和山东等地,多生于石缝中[2]。目前
对岩生香薷植物功效及其成分的研究较少,本文采
用水蒸气蒸馏法,提取岩生香薷(拉丁学名:Elsho-
ltzia saxatilis(Kom.)Nakai ex Kitag.)的挥发油,
采用GC-MS联用方法分离分析该挥发油的化学成
分,并结合保留指数(Kovats index,KI)[3]对其主
要化学成分进行了定性,同时还对其挥发油的抗氧
化、抑菌性功效进行测试,旨在为岩生香薷挥发油
的进一步研究开发和利用提供参考。
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香料香精化妆品 2014年12月第6期
FLAVOUR FRAGRANCE COSMETICS December,2014,NO.6
研究报告
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1 试验部分
1.1 仪器和材料
Agilent 7890AGC/5975MS气相色谱-质谱联
用仪,配自动进样器,美国安捷伦仪器公司;Agilent
HP-5MS毛 细 管 色 谱 柱 (30 m×0.25 mm×
0.25μm),美国安捷伦仪器公司;挥发油提取器,自
制;洁净工作台,苏州安泰空气技术有限公司;生化
培养箱,上海一恒科技有限公司。
甲醇,色谱纯,美国Fisher公司;无水乙醇,分
析纯,国药集团化学试剂有限公司;无水硫酸钠,分
析纯,国药集团化学试剂有限公司;DPPH,纯度≥
98%,美国Sigma-Aldrich公司;正构烷烃C8~C20
标准溶液,质量浓度40mg/L,美国Sigma-Aldrich
公司;营养肉汤、营养琼脂,国药集团化学试剂有限
公司。
供试菌种:大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色
葡萄球菌(Staphyl occocusarueus Rosenbach),均
购自于美国典型微生物菌种保藏中心(ATCC)。
岩生香薷植物样本,由辰山植物园鉴定提供,
标本号为:MPSM0007。
1.2 条件和方法
1.2.1 挥发油的提取
将岩生香薷植物样本切碎,称取50g,按1∶10
(质量比)的料液比例加入纯水,置于2 000mL圆底
烧瓶中,浸泡过夜后,加热回流6h用挥发油提取器
收集植物精油。挥发油用无水硫酸钠干燥后移取
至样品瓶,密封冷藏、避光保存,备用。
1.2.2 GC-MS分析条件
色谱 条 件:Agilent HP-5MS毛 细 管 色 谱 柱
(30m×0.25mm×0.25μm);载气为高纯氦气,纯
度大于99.999%,流速1.0mL/min;进样口温度为
250℃;辅助加热器温度为250℃;进样量为1μL,分
流比为10∶1;采用程序升温,升温程序见表1。
质谱条件:电子轰击(EI)离子源;电子能量
70eV;采集模式为全扫描;扫描范围40~500u。
表1 气相色谱升温程序表
升温速率/(℃·min-1) 温度/℃ 停留时间/min
— 55  0
4  135  0
2  165  0
5  250  2
1.2.3 KI值测定
将正构烷烃混合对照品按照1.2.2项下条件进
行分析,记录各正构烷烃保留时间,采用线性升温
公式计算各组分的KI值,其中tx、tn 和tn+1分别为
被测组分和碳原子数n和(n+1)的正构烷烃(tn<
tx<tn+1)的流出时间(min)[4]。
1.2.4 体外抗氧化功效测试
在试管中加入4mL DPPH溶液(2×10-4 mol/L,
无水乙醇溶解),然后分别加入1mL 0.02、0.03、
0.04、0.05和0.06mg/mL的维生素E无水乙醇溶
液,充分混合,在室温下静置1h,在517nm波长处
测定各吸光度,绘制维生素E标准曲线。
在试管中加入4mL DPPH 溶液,然后加入
1mL 20mg/mL岩生香薷挥发油无水乙醇溶液,充
分混合,在室温下静置1h,在517nm波长处测定
各吸光度。
1.2.5 抑菌性功效测试
采用抑菌圈法[5]对岩生香薷精油进行体外抑菌
试验。首先准备载体试纸片,用打孔机将常用的定
性滤纸打成直径0.5cm的圆形滤纸片,121℃灭菌
20min,烘干后备用。将供试菌株接种于营养肉汤
培养基中,37℃下培养18~24h。吸取菌液用培
养基稀释调整为0.5个麦氏比浊单位,之后将菌悬
液用培养基继续稀释,用麦氏比浊仪将浓度调整为
5×105~1×106 CFU/mL。每种供试菌种分别吸
取100μL菌悬液加入固体培养基中,均匀涂布,贴
上载体试纸片,并在载体试纸片上滴加3μL精油样
品,每组3个平行。于37℃培养18~24h后,测
量载体滤纸片的抑菌圈大小。
结果判定:抑菌圈直径<7mm为无抑菌作用;
抑菌圈直径 >7mm为有抑菌作用。其中抑菌圈
直径 <10mm为低度敏感,10mm < 抑菌圈直径
<15mm为中度敏感,抑菌圈直径 >15mm为高
度敏感。
2 结果与讨论
2.1 挥发油物理性质
提取的挥发油体积约1.0mL,呈浅黄色油状,具
有浓 郁 特 殊 香 味,测 得 其 20 ℃ 时 密 度 为
0.954g/cm3,得油率为0.19%。
2.2 GC-MS分析结果
在1.2.2的分析条件下,经 GC-MS分析得到
岩生香薷挥发油的总离子流谱图(TIC)如图1所
示,经气相色谱共分离出了55个成分的响应信号
峰,各色谱峰相应的质谱图采用GC-MSD质谱工作
站进行处理,各峰的质谱图与NIST 11质谱库进行
比较鉴定,结合谱图库给出的化合物相似度,同时
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结合文献保留指数(KI)进行确证。采用峰面积归
一化法计算各组分的相对含量(峰面积相对百分
比),将相对含量大于0.1%的物质列于表2。
由表2可知,岩生香薷水蒸气蒸馏挥发油主要
成分包括萜类、醇类、脂肪族化合物及少量的醛类
成分 等,如 香 薷 酮 (77.704%)、去 氢 香 薷 酮
(3.97%)、百里酚(1.029%)、石竹素(0.899%)、γ-
榄香烯(0.478%)这些成分具有一定的药用价值。
例如,香薷酮具有广谱抗菌性[6];百里酚具有杀菌作
用[6],也可用作防腐剂;石竹素又名齐墩果酸,能修
复受损性细胞和促进细胞再生,还有抗炎的作用[7];
γ-榄香烯具有一定的抗癌活性[8]。另外,反式石竹
烯 (5.464%)、α-葎 草 烯 (1.012%)、芳 樟 醇
(0.476%)等也是香气成分,可用于日化香精。可以
看出岩生香薷精油具有一定的应用价值。
图1 岩生香薷挥发油总离子流谱图
表2 岩生香薷挥发油化学成分及相对含量(峰面积相对百分比)
序号
保留时间
/min
化学名称
中文 英文
分子式
相对分子
质量
相对含量
/%
KIa KIb
1  6.891  1-辛烯-3-醇 1-Octen-3-ol  C8H16O  128.21  0.341  963  962
2  7.356 辛醇 3-Octanol  C8H18O  130.23  1.241  981  980
3  8.430 桉叶油醇 Cineole  C10H18O  154.25  0.169  1 020  1 018
4  8.847 苯乙酮 Acetophenone  C8H8O  120.15  0.137  1 049  1 032
5  10.314 百里酚 Thymol  C10H14O  150.22  1.029  1 183  1 080
6  10.459 芳樟醇 Linalool  C10H18O  154.25  0.476  1 082  1 084
7  11.288 乙酸-3-辛醇酯 3-Octyl Acetate  C10H20O2 172.26  0.122  1 110  1 110
8  13.734 香薷酮 Elsholtzia Ketone  C10H14O2 166.00  77.704  1 180  1 190
9  14.125 异戊酸酐 Isovaleric Anhydride  C10H18O3 186.25  0.224  1 190  1 196
10  15.728   / 2-(2-Methyl-2-propenyl)-2-cyclohexen-1-one  C10H14O  150.22  0.195  1 228  1 245
11  16.675 去氢香薷酮 1-(3-Methyl-2-furanyl)-3-methyl-2-buten-1-one  C10H12O2 164.00  3.970  1 251  1 273
12  17.287   / Phenol,4-methxy-,acetate  C9H10O3 166.00  0.145  1 324  1 293
13  18.891 橙花乙酸酯 Neryl Acetate  C12H20O2 196.29  0.354  1 342  1 342
14  19.963 β-波旁烯 β-Bourbonene  C15H24 204.00  0.450  1 386  1 376
15  21.053 反式石竹烯 β-Caryophylene  C15H24 204.35  5.464  1 421  1 409
16  21.645   /
2,6-dimethyl-6-(4-methyl-3-pentenyl)bicyclo[3.
1.1]hept-2-ene
C15H24 204.35  0.408  1 427  1 426
17  22.099 α-葎草烯 α-Caryophylene  C15H24 204.35  1.012  1 454  1 440
18  22.991 大根香叶烯D
Germacrene D/1-methyl-5-methylene-8-(1-methyl-
ethyl)-1,6-cyclodecadiene
C15H24 204.00  0.159  1 480  1 465
19  23.542 γ-榄香烯 γ-Elemene  C15H24 204.00  0.478  1 486  1 481
20  24.124   /
Naphthalene,1,2,3,4,4a,5,6,8a-octahydro-7-
methyl-4-methylene-1-(1-methylethyl)-
C15H24 204.35  0.133  1 507  1 497
21  24.490   /
Naphthalene,1,2,4a,5,8,8a-hexahydro-4,7-dim-
ethyl-1-(1-methylethyl)-,[1S-(1α,4aβ,8aα)]-
C15H24 204.00  0.322  1 508  1 507
22  25.241 δ-杜松烯 δ-Cadinene  C15H24 204.00  0.206  1 514  1 526
23  26.164 桉油烯醇 Spathulenol/(+)-Spathulenol/Espatulenol  C15H24O  236.35  0.260  1 550.4  1 550
24  26.372 石竹素 Caryophylene Oxide  C15H24O  220.35  0.899  1 575  1 555
25  27.333 葎草烯环氧化物 (-)-Humulene epoxide II  C15H24O  220.35  0.110  1 596  1 580
26  28.486 (-)-桉油烯醇 (-)-Spathulenol  C15H24O  220.18  0.131  1 618  1 609
27  28.681 γ-杜松醇 γ-Cadinol  C15H26O  222.37  0.141  1 628  1 613
28  37.610   / Hexadecane,2-methyl - C17H36 240.47  0.480  1 835  1 830
29  41.246 棕榈酸 PalmiticAcid  C16H32O2 256.42  1.881  1 942  1 949
注:KIa为文献报道保留指数参考值,KIb为计算得到的保留指数值
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2.3 体外抗氧化功效测试
以维生素E质量浓度(mg/mL)为横坐标,自由
基清除率(%)为纵坐标,作标准曲线。结果发现在
0.02~0.06mg/mL的范围内,自由基清除率与维
生素E质量浓度呈现良好的线性关系,回归方程为
y=5.1914+488.43x(其中y为自由基清除率,x
为维生素E的质量浓度),相关系数r=0.9965。
20mg/mL岩生香薷挥发油的自由基抑制率为
21.23%,即20mg/mL岩生香薷挥发油抗氧化能力
与0.033mg/mL维生素E相当,以上结果表明岩
生香薷挥发油具有一定的抗氧化功效。
2.4 抑菌性功效测试
采用抑菌圈试验分别考察了岩生香薷挥发油
对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用,初步证
实了岩生香薷精油对金黄色葡萄球菌具有一定的
抑制作用。成分分析表明岩生香薷挥发油主要成
分为香薷酮,与文献[6,9]中所报道的香薷酮的抑
菌效果相吻合。岩生香薷挥发油对大肠杆菌无明
显抑制作用。据报道[10-11],不同的提取方法对精油
的抑菌效果也有一定影响,因此还有必要对提取方
法作进一步的研究探讨。
3 结论
本研究通过GC-MS联用技术对岩生香薷挥发
油化学成分进行分析,鉴定了其中相对含量(峰面
积相对百分比)超过0.1%的29种组分,其峰面积
之和占总峰面积的98.641%。结果表明,该挥发油
主要成分为香薷酮,并富含多种天然香气成分以及
药用成分。该挥发油还具有一定的抗氧化活性及
抑菌性。本研究可为岩生香薷挥发油的进一步开
发利用提供参考。
参考文献
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