全 文 ：羊耳菊挥发油化学成分及其清除自由基的作用研究
刘胜贵 1, 2 ,胡 兴 1 ,刘 霞 1 ,邓 乐 2　(1.怀化学院生命科学系 ,湖南怀化 418008;2.湖南师范大学生命科学学院 ,湖南长沙 410081)
摘要　[目的 ]研究羊耳菊挥发油的化学成分及其对自由基的清除作用。 [方法]采用水蒸汽蒸馏法提取羊耳菊的挥发油 ,利用气相色
谱-质谱联用法对该挥发油的化学成分进行分离鉴定 ,利用Fenton反应产生羟基自由基(·OH)及邻苯三酚自氧化产生超氧阴离子自由
基(O· -2 ),以比色法测定羊耳菊挥发油对这 2种自由基的清除作用。 [结果]挥发油得率为 0.486%(V/W),确定了 28种化合物的结构和相对含量。挥发油主要含 3-甲基-5-异丙基-甲基氨基甲酸酚酯(74.37%)、11, 14 -二十碳二烯酸乙酯(9.50%)和 2, 2-二甲基丙酸-2-
[ 1, 1-二甲基乙基]酚酯(7.59%)3种酯类化合物。挥发油对羟基自由基(·OH)和超氧阴离子自由基(O· -2 )都有一定的清除能力 , 但清除羟基自由基(·OH)的能力较强。 [结论 ]通过对羊耳菊挥发油化学成分的研究 ,为进一步开发利用该植物提供了科学依据。
关键词　羊耳菊;挥发油;气相色谱-质谱法;清除自由基
中图分类号　S567.23+9　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2009)26-12536-02
ChemicalCompositionoftheEssentialOilfromInulacappaandTheirEffectsonFreeRadicalsScavenging
LIUSheng-guietal　(DepartmentofLifeSciences, HuaihuaUniversity, Huaihua, Hunan418008)
Abstract　[ Objective] TheessentialoilsextractedfromInulacappabysteamdistillationwereanalyzedbyGC-MS.[ Method] Essentialoil
fromInulacappaextractedbysteamdistilation, chemicalcompositionsofessentialoilwereisolatedandidentificatedbyGC-MSmethod.Hy-
droxylradical(·OH)producedbyFentonreactionandsuperoxideanionradical(O·-2 )producedbypyrogalolautoxidation, thescavenging
effectsofessentialoilfromInulacappatotwokindsoffreeradicalsdeterminedbycolorimetricmethod.[Result] Extractingrateofessentialoil
fromInulacappawas0.486%(V/W), structureof20 kindsofcompoundsandtheirrelativecontentswereconfirmed.Essentialoilmainly
contentedthreemainestercompoundsofPhenol, 3-methyl-5-[ 1-methylethyl] -, methylcarbamate(74.37%), 11 , 14 -eicosadienoicacid,
methylester(9.50%), Propanoicacid, 2, 2-dimethyl-, 2-[ 1, 1-dimethylethyl] phenylester(7.59%).Essentialoilhadacertainscavenging
activityonhydroxylradical(·OH)andsuperoxideanionradical(O·-2 ), andhadabeterscavengingactivityonhydroxylradical(·OH).[
Conclusion] ThroughthestudyonthechemicalcompositionofessentialoilfromInnlacappa, whichprovidesscientificbasisforthefurtherde-
velopmentandutilizationofthisplant.
Keywords　InulacappaDC.;Essentialoil;GC-MS;Freeradicalsscavenging
基金项目　湖南省教育厅科研项目(06C637)。
作者简介　刘胜贵(1965-),男 ,湖南宁乡人 , 硕士 ,教授 ,从事民族药
用植物活性成分研究。
收稿日期　 2009-05-12
　　羊耳菊(InulacappaDC.)系菊科旋覆花属植物 ,亚灌
木 ,在我国南方分布较为广泛 ,主要生长在亚热带和热带的
低山和亚高山的湿润或干燥的丘陵地 、荒地 、灌丛或草地 ,在
酸性土 、砂土和黏土上都常见 ,生长地海拔 500 ～ 3 200 m[ 1] 。
羊耳菊味苦 、微辛 ,性平无毒 ,全草或根 、花供药用 [2] 。经调
查了解 ,湖南通道县侗族民间常用羊耳菊治疗疟疾 、痢疾 、风
湿关节疼痛 、泄泻 、产后感冒 、肝炎 、痔疮和疥癣 ,中兽医也常
用来治疗牛的痢疾。迄今为止 ,对羊耳菊挥发油的化学成分
分析尚未见报道。笔者采用水蒸汽蒸馏法从羊耳菊中提取
挥发油 ,利用气相色谱 -质谱联用法 (GC-MS)分析挥发油
化学成分 ,研究挥发油抗氧化作用 ,为该草药的进一步开发
和利用提供科学依据。
1　材料与方法
1.1　材料与仪器　羊耳菊采于湖南通道侗族自治县 ,经鉴
定后标本收藏于怀化学院植物标本室。所用试剂均为国产
分析纯。美国 ThermoFinngonTraceGC+TraceMsplus型气相
色谱 -质谱联用仪。
1.2　方法
1.2.1　羊耳菊挥发油的提取。将新鲜的羊耳菊根冼净 、晾
干 ,切成薄片 ,称取 350 g,用水蒸汽蒸馏法提取挥发油 [ 3] 。
挥发油用无水 Na2 SO4干燥后保存于 -10℃备用。
1.2.2　挥发油的成分分析。采用 GC-MS对羊耳菊挥发油进
行成分分析 。所用色谱柱为 DB-5(30m×0.25 mm×0.25
μm)。柱温从 50℃起以 3℃/min速度升温至 250℃后保持
10 min,汽化室温度为 220 ℃,进样量 1 μl,分液比为 40∶1。
质谱条件:离子源为 EI源 ,离子源温度为 200 ℃,溶剂
延迟 2min, 质量数范围为 50 ～ 500 amu。采用美国 NIST
2002数据挥发性成份的 GC-MS定性谱库对其进行定性定量
分析 [ 4] 。挥发油成分相对含量的确定采用面积归一化法。
1.2.3　羊耳菊挥发油对羟基自由基(·OH)的清除作用。以
吐温为分散剂 ,配制 6种不同浓度挥发油溶液 ,即:①1 000
ml/L;②500 ml/L;③250 ml/L;④125 ml/L;⑤62.5 ml/L;⑥
31.25 ml/L。以不同浓度的挥发油溶液 、硫脲 、甘露醇溶液作
样品 ,在比色管中分别加入磷酸缓冲液和 EDTANa2-Fe2+溶
液各 1.0 ml、番红溶液 0.2 ml,空白组以等体积的重蒸水代
替样品溶液 ,对照组以等体积的重蒸水代替样品溶液和 ED-
TANa2-Fe2+溶液 [ 5] 。混匀后于 40 ℃水浴保温 30 min,在波
长 520 nm处测吸光度 A值 ,并计算羟自由基清除率。
清除率(E)=(A样品 -A空白)/(A对照 -A空白)×100% (1)
1.2.4　羊耳菊挥发油对超氧阴离子自由基(O· -2 )的清除作
用。在比色管中加入浓度 50 mmol/L的 Tris-HCl缓冲液 4.5
ml、蒸馏水 4.2 ml和浓度 2 mmol/L的 EDTA水溶液 1ml,混
匀后置 25 ℃水浴中保温 20min,立即加入已在 25℃下预热
的浓度 3mmol/L的邻苯三酚 4.5ml。以浓度 10 mmol/L的
HCl溶液为空白对照 ,在 320 nm处测量其吸光度值 ,绘制邻
苯三酚自氧化曲线 。按上述方法 ,在加入邻苯三酚前加入不
同浓度的挥发油样品溶液或 Vc样品溶液 ,测定其吸光值 [ 6] 。
2　结果与分析
2.1　羊耳菊挥发油的化学成分分析　通过水蒸汽蒸馏法
提取挥发油 , 350 g羊耳菊新鲜根获挥发油体积为 1.7 ml,其
得率为 0.486%(V/W)。羊耳菊挥发油化学成分的 GC-MS
图谱见图 1。通过各组分的质谱碎片解离规律以及与美国
责任编辑　张彩丽　责任校对　杨莉安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2009, 37(26):12536-12537, 12666
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2009.26.148
NIST2002数据库和文献中的标准谱图对照分析 ,确定了其中
的 28种主要组分的化学结构与百分含量 ,其约占挥发油总
组分的 98.33%。
图 1　羊耳菊挥发油在 DB-5柱上的总离子流色谱图
Fig.1　TotalioncurrentchromatogramofessentialoilfromIn-
ulacappaonDB-5column
　　由表 1可知 ,挥发油主要成分为 3-甲基-5-异丙基-甲基
氨基甲酸酚酯(74.37%)、11, 14-二十碳二烯酸乙酯(9.50%)
表 1　羊耳菊挥发油化学成分分析结果
Table1　AnalysisresultsofchemicalcompositionofessentialoilfromIn-
ulacappa
化合物名称
Compoundsname
保留时间
t/min
Retentiontime
相对体积分数∥%
Relativevolume
fraction
反式-1-甲基-4-异丙基-2-环己烯-1-醇 16.89 0.01
顺式-1-甲基-4-异丙基-2-环己烯-1-醇 17.72 0.01
3-甲基-4-亚甲基-环戊烷羧酸甲酯 18.47 0.01
2-甲基-5-异丙基酚 24.14 0.35
5-甲基-2-异丙基酚 24.52 0.41
2-乙基-4, 5-二甲基酚 24.88 0.04
1, 3, 4, 5, 6, 7-六氢-2, 5, 5-三甲基-二氢-2,
4-亚乙烯基萘
26.81 0.10
2 , 6-二甲基-6-(4-甲基-3-戊烯基)-2-降蒎
烯
27.08 0.01
(+)-环萨替文烯 27.93 0.02
2, 6, 6-三甲基环已烯甲基磺酸苯酯 29.12 0.01
[ 1R-(1R＊, 4Z, 9S＊)] -4, 11, 11-三甲基-
8-亚甲基-二环[ 7.2.0] -4-十一碳烯
30.08 2.07
[ 1R-[ 1α, 5α, 6β ] ]-6-甲基-2-亚甲基-6-[ 4-
甲基-3-戊稀基]–二环[ 3.1.1]正庚烷
30.66 0.01
(E, E, E)-2, 6, 6, 9-四甲基-1, 4, 8-十一碳
环三烯
31.58 1.39
3-甲基 -5-异丙基 -甲基氨基甲酸酚酯 32.62 74.37
别香橙烯 32.72 0.74
(Z)-3, 7-二甲基乙酸-3, 7-二甲基-2, 6-
辛二烯-1-酯
32.84 0.25
11 , 14-二十碳二烯酸乙酯 33.68 9.50
1S-[ 1α, 4aβ, 8aα] -1, 2, 4a, 5, 8, 8a-六氢-
4, 7-二甲基-1-异丙基萘
34.16 0.02
甲基氨基甲酸-3-甲基-5-异丙基苯酚酯 34.63 0.22
2, 2-二甲基丙酸-2-[ 1, 1-二甲基乙基]苯
酚酯
36.13 7.59
氧化石竹烯 36.66 0.21
3-甲基 -5-甲硫基乙基-氨基甲酸酯酚 37.32 0.46
R-[ 1R＊, 3E, 7E, 11R＊] -1 , 5 , 5 , 8-四
甲基-12-氧杂双环 [ 9.1.0 ] -3 , 7-十二
碳二烯
37.75 0.09
3-叔丁基-4-甲氧基苯酚 40.01 0.06
[ R＊, R＊] -1-甲醇-α-4-二甲基-α-[ -4-
甲基-3-戊稀基] -3-环己稀
40.71 0.06
3-叔丁基-4-甲氧基苯酚 40.81 0.06
2-对甲氧基苯基-5-甲基 -1-已稀 44.15 0.23
2-甲基丙酸-2-[ 3-(乙酰氧基甲基)环氧
乙烷] -5-甲基苯酚酯
51.85 0.03
和 2, 2-二甲基丙酸-2-[ 1, 1-二甲基乙基 ]酚酯(7.59%)。
2.2　羊耳菊挥发油对羟基自由基的清除率　图 2为不同浓
度的羊耳菊挥发油 、甘露醇 、硫脲 3种样品对羟基自由基清
除率的影响。由图 2可知 ,对 Fenton反应体系产生的羟基自
由基的清除能力 ,羊耳菊挥发油比甘露醇强 ,但略低于硫脲 ,
当样品浓度在 310 ～ 520 mg/L时 ,羊耳菊挥发油则是 3个样
品中清除能力最强的。
图 2　羊耳菊挥发油、甘露醇、硫脲对羟基自由基的清除率
Fig.2　Clearratioofessentialoil, mannitolandthioureahydroxyl
radicalfromInulacappa
2.3　羊耳菊挥发油对超氧阴离子自由基的清除率　在 230
nm处测定了不同时间邻苯三酚自氧化体系及加入羊耳菊挥
发油或维生素 C后该氧化体系中溶液的光吸收值。根据光
吸收值绘制出 3种不同反应体系的氧化速率曲线 ,结果如图
3所示。
图 3　羊耳菊挥发油在 3种不同反应体系中对超氧阴离子自由基氧化
速率的影响
Fig.3　EfectsofessentialoilfromInulacappaonoxidationrateofsu-
peroxideanionradicalinthreereactionsystems
　　邻苯三酚在碱性条件下迅速发生氧化链反应 ,其反应速
度依赖于超氧阴离子(O·-2 )自由基的浓度 [ 7]的变化。由图 3
可知 ,羊耳菊挥发油样品和 VC样品溶液都能清除反应体系
所产生的(O·-2 ),但 VC溶液清除能力较强 ,羊耳菊挥发油的
清除能力较弱。
参考文献
[ 1] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志(第 75卷)[ M].北
京:科学出版社 , 1985:271.
[ 2] 中国医学科学院药用植物资源开发研究所, .中药志(Ⅳ)[ M].2版.北
京:人民卫生出版社 , 1988:368.
[ 3] 中华人民共和国卫生部药典委员会.中华人民共和国药典:一部 [ M] .北京:人民卫生出版社, 1995:附录 6.
[ 4] ADAMSRP.Identificationofessentialoilscomponentsbygaschromata-
graphy/quadrupolemassspectroscopy[M] .CarolStream:AluredPublish-
ingCorporation, 2001.
(下转第 12666页)
12537　37卷 26期　　　　　　　　　　　　　　刘胜贵等　羊耳菊挥发油化学成分及其清除自由基的作用研究
流中 Br的重要来源。 Br替代因子(BSF)常用来表示 Br代
DBPs在总 DBPs中占有的比例 [ 15] ,公式(1)表示 THMs的
BSF值 ,从式(1)中可以看出 ,如果只生成 CHBr3 ,那么 BSF
为 100%,全部生成 CHCl3时 BSF为 0。
BSF=∑
3
n=0n[CHCl(3-n)Brn]
3∑3n=0CHCl(3-n)Brn
×100% (1)
从表 1可以看出 , Soil定期中 Br的浓度(0.32 μg/L)低于
Soil连续Br的浓度(0.36 μg/L),虽然 Soil连续的 DBPs浓度高于
Soil定期的 DBPs浓度 ,但是 Soil定期的 Br/DOC(0.043 μg/mg)
值高于 Soil连续 (0.006 μg/mg),两者存在明显差异 (P﹤
0.01),因此 , 2种土壤中 3种 BSF值有相同的规律 ,即 Soil定期
的 BSF值较高 ,表明 Br/DOC的值越大则生成的 Br代 DBPs
所占比例越高 。
表 1　2种土壤中 Br对 DBPs形成的影响
Table1　TheinfluenceofBrtoDBPsformationintwodiferentsoils
土样
Soilsamples
Br
μg/ L
Br/DOC
μg/mg
BSF∥%
THMs X2AA X3AA
Soil定期 Soilregular 0.32 0.043 9.6 7.0 6.0
Soil连续 Soilcontinuous 0.36 0.006 4.6 3.0 3.0
　注:X2AA表示二卤乙酸 , X3AA表示三卤酸。
　Note:X2AA.Dihaloaceticacids, X3AA.Trihaloaceticacids.
3　结论
(1)连续灌溉模式土壤较定期灌溉模式土壤 DOC浓度
高 87.5%,加氯生成的 THMs高 71.4%, HAAs高 65.5%。
不同的灌溉模式对农田土壤的 THMs与 HAAs生成具有显著
影响 ,而 Br的存在和增加改变了 DBPs的种类和数量。连续
灌溉模式的农田土壤中 DBPs前驱物的种类和浓度高于定期
灌溉的农田 ,连续灌溉模式土壤对饮用水源具有大的潜在
风险。
(2)我国南方地区降雨量偏多 ,水稻面积较大。雨水和
农业排水携带土壤中的 DOC和 Br进入水源水造成污染 ,
DBPs前驱物越多 ,则在氯化消毒工艺中将消耗更多的消毒
剂 ,生成的消毒副产物也将增加 。尽管各种水处理工艺如混
凝和过滤等可以去除水中的一些前驱物 [ 11] ,但是控制水源
源头的措施更为有效。连续灌溉模式土壤中含有较高浓度
的 DOC,给饮用水的安全带来隐患。因此 ,合理控制和利用
该农业排水显得尤其重要。
参考文献
[ 1] 桑义敏 ,张广远 ,孔惠,等.饮用水氯化消毒及其消毒副产物的控制对
策[ J] .水处理技术, 2006, 32(3):1-4.
[ 2] 赵生有 ,王浩.饮用水加氯消毒副产物的毒性与控制 [ J] .中国卫生工
程学, 2007, 6(1):51-52.
[ 3] 董丽丽 ,黄骏雄.饮用水消毒副产物及其分析技术 [ J] .化学进展, 2005,
17(2):350-357.
[ 4] 刘帅霞 ,汪蕊.组合工艺控制有机物和消毒副产物的研究 [ J].环境科学与技术, 2007, 30(8):88-90.
[ 5] ROOKJJ.Formationofhaloformsduringchlorinationofnaturalwaters
[J].WaterTreatExam, 1974, 23:234-243.
[ 6] BELLARTA, LICHTENBERGJJ, KRONERRC.Theoccurenceoforga-
nohalidesinchlorinateddrinkingwaters[ J].JAmWaterWorksAssoc,
1974, 66(12):703.
[ 7] NationalCancerInstitute(NCI).ReportonCarcinogenesisBioassayof
Chloroform;NTISPB-264018.U.S[ M].GovernmentPrintingOfice:
Washington,DC, 1976.[ 8] RICHARDSONSD.Drinkingwaterdisinfectionby-products[M] //MEY-
ERSRA.Encyclopediaofenvironmentalanalysisandremediation.Wiley,
NewYork, NY, 1998:1398-1421.
[ 9] 葛飞,舒海民.饮用水中氯化消毒副产物的研究进展 [ J].净水技术,
2006, 25(1):34-38.
[ 10] EDZWALDJK.Coagulationindrinkingwatertreatment:particles,organ-
icsandcoagulants[ J].WaterScienceandTechnology, 1993, 27(12):21
-35.
[ 11] XIEY.Disinfectionbyproductsindrinkingwater.Formation,analysis,and
control[M].LewisPublishers,BocaRaton,FL, USA.2004.[ 12] 柳敏 ,宇万太 ,姜子绍 ,等.土壤溶解性有机碳(DOC)的影响因子及其
生态效应 [ J].土壤通报 , 2007, 38(4):758-764.
[ 13] CHOWAT, TANJIKK,GAOSD.Productionofdissolvedorganiccar-
bon(DOC)andtrihalomethane(THM)precursorfrompeatsoils[ J].
WaterResearch, 2003, 37(18):4475-4485.
[ 14] SUMMERSRSCOTT, STUARTMHOOPER, HIBAMSHUKAIRY,etal.
AssesingDBPyield:uniformformationconditions[J].JAWWA, 1996, 88
(6):80-93.
[ 15] CHOWAT, DAHLGRENRA, HARRISONJA.Watershedsourcesof
disinfectionby-productprecursorsinSacramentoandSanJoaquinRivers,California[ J].EnvironSciTechnol, 2007, 41:7645-7652.
[ 16] RICHARDSONSD, THRUSTONAD,RAV-ACHAC, etal.Tribromopyr-
role, brominatedacids,andotherdisinfectionbyproductsproducedbydis-
infectionofdrinkingwaterrichinbromide[ J] .EnvironSciTechnol,
2003, 37:3782-3793.
(上接第 12537页)
[ 5] SINGHRP, PADMAVATHIB, RAOAR.Chemomodulatoryinfluenceof
Adhatodavesica(Justiciaadhatoda)ontheenzymesofxenobioticmetabo-
lism, antioxidantstatusandlipidperoxidationinmice[ J].MolCelBio-chem, 2000, 213:99-109.
[ 6] 静天玉,赵晓瑜.用终止剂改正超氧化物歧化酶邻苯三酚测活法 [ J] .
生物化学和生物物理进展 , 1995, 22(1):84-86.
[ 7] PREDRAGLJUBUNCIC, SUHADAKWAR,IRINAPORTNAYA,etal.A-
queousextractsofteucriumpoliumposessremarkableantioxidantactivity
invitro[J] .eCAMAdvanceAccessOriginalyPublished, 2006, 3(3):329
-338.
12666 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2009年