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
www.ffc-journal.com
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。
—23—
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
www.ffc-journal.com
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
—33—
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
www.ffc-journal.com
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
—43—
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
www.ffc-journal.com
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
[1] 中华人民共和国国家药典委员会,编.中华人民共和国药典
[M].2010版.北京:中国医药科技出版社,2010:242-243.
[2] 中国科学院中国植物志编辑委员会,编.中国植物志:六十
六卷[M].北京:科学出版社,1977:341,343-344.
[3] US National Institute for Science and Technology.NIST
Standard Reference Database 69:MS Data Central[DB/OL].
Gaithersburg,MD:NIST,2005[2014-01-03].http://
www.webbook.nist.gov
[4] 刘朋,徐琳琳,吕青涛,等.顶空进样GC-MS结合保留指数
分析补骨脂挥发性成分[J].中国实验方剂学杂志,2011,17
(10):74-76.
[5] 孙永科,杨林富,杨亮宇,等.板栗花水提取物的抑菌活性研
究[J].畜牧兽医科技信息,2010(5):29-30.
[6] 褚朝森,王晓丽,潘卫东,等.海州香薷开发应用价值探讨
[J].安徽医药,2012,16(4):535-537.
[7] 林丽芳,林观样,楚生辉.浙江产山胡椒叶挥发油化学成分
的研究[J].海峡药学,2011,23(3):49-50.
[8] 李庆民,孙苓苓.GC法测定榄香烯注射液中有效成分[J].
沈阳药科大学学报,1997(2):43-44.
[9] 柯铭清,主编.中草药有效成分理化与药理特性[M].长沙:
湖南科学技术出版社,1982:28.
[10] 代亨燕,刘春梅,谭书明.不同方法提取香辛料精油对蔬菜
抑菌效果的影响[J].食品工业科技,2009(11):146-148.
[11] 郭晨,竺青,刘颖.丁香精油的提取及其抗菌作用研究[J].
医药导报,2006,25(5):384-385.
—53—