全 文 :广 西 植 物 Guihaia 32(2):269-273 2012年3月
DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2012.02.025
不同提取方法对黔产水香薷挥发性成分的影响
崔范洙1,王道平2,杨再昌2,林聪明2,马 琳2,杨小生1,2*
(1.贵阳中医学院,贵阳550001;2.贵州省、中科院天然产物化学重点实验室,贵阳550002)
摘 要:比较不同提取方法对黔产水香薷挥发性成分影响。采用固相微萃取法、水蒸气蒸馏法提取水香薷挥
发性成分,用GC-MS联用仪进行测定,结合NIST05和 WILEY275谱库鉴定各化合物,峰面积归一化法测定
各成分相对含量。利用两种提取方法供从水香薷中鉴别出67个化合物。从固相微萃取法提取物中检测并鉴
定了45个化合物,而从水蒸气蒸馏法提取物种检测并鉴定了55个化合物。其中挥发性相同的化合物有33
种,两种不同提取方法得到的挥发性成分虽有差异,但主要成分变化不大。体外抗菌试验表明,水香薷挥发性
成分具有抑菌作用。这些研究结果为香料植物水香薷的开发提供了科学依据。
关键词:水香薷;挥发性化学成分;水蒸气蒸馏法;固相微萃取法;体外抗菌试验
中图分类号:R932 文献标识码:A 文章编号:1000-3142(2012)02-0269-05
①
Effects of different extraction methods on volatile
chemical constituents of the Elscholtzia
kachinensis distributed in Guizhou Province
CUI Fan-Zhu1,WANG Dao-Ping2,YANG Zai-Chang2,
LIN Cong-Ming2,MA Lin2,YANG Xiao-Sheng1,2*
(1.Guiyang College of Traditional Chinese Medicine,Guiyang 550001,China;2.Key Laboratory of Chemistry for
Natural Products of Guizhou Province and Chinese Academy of Sciences,Guiyang 550002,China)
Abstract:For analysizing and comparing the difference of the volatile chemical constituents of Elscholtzia kachinensis
distributed in Guizhou Province,different extraction methods were used,including steam distilation and solid-phase
microextrations methods,gas chromatography and mass spectrometry(GC/MS)together with spectral banks(NIST05
and WILEY275)to analysize and identify constituents,and area normalization method to determine the relative con-
tent of each constituent.Sixty-seven components were identified and 33compounds were coexisted in the two kinds of
extractions.45compounds were found in the solid-phase microextrations,55compounds were observed in the steam
distilation extraction.There was not remarkable difference of volatile components checked in the E.kachinensis be-
tween the two extraction methods.The volatile components showed antimicrobial activities in vitro.The results pro-
vided the scientific evidences for exploitation of spiceberry E.kachinensis.
Key words:Elscholtzia kachinensis;volatile chemical constituents;steam distilation;solid-phase microextrations;
antimicrobial assay in vitro
水香薷又名湿地香薷(Elscholtzia kachinen-
sis),广西叫猪菜草,云南叫水薄荷。广泛分布于广
东、广西、贵州、四川省,常见于海拔1 200~2 800m
的河边、林下、路旁阴湿地,沟谷或水中(张忠华等,
① 收稿日期:2011-11-02 修回日期:2012-01-04
基金项目:国家自然科学基金(30973620);贵州省科技厅项目(黔科合SY字[2011]3004)[Supported by the National Natural Science Foundation of
China(30973620);the Project of Guizhou Province Department of Science and Technology(2011-3004)]
作者简介:崔范洙(1985-),男,吉林延吉人,硕士研究生,研究方向为天然产物化学,(E-mail)cuifanzhu@163.com。
*通讯作者:杨小生,博士,研究员,从事天然药物有机化学,(E-mail)gzcnp@yahoo.com.cn。
2008)。水香薷具有发汗解暑、行水散湿、温胃和中
等功效,传统中医用于治疗感寒饮冷、头痛发热、恶
寒无汗、胸痞腹痛、呕吐腹泻、水肿等疾病。水香薷
为食药兼用品种,贵州少数民族地区把香薷用作酸
汤鱼的调味料而食用。目前对水香薷的化学成分研
究报告不多,白晓莉等(2011)利用水蒸气蒸馏法对
云南产的水香薷的挥发油成分进行了研究。
水蒸气蒸馏法(施钓慧等,1992)是传统的提取
挥发油的方法,在挥发油的成分研究中得到了广泛
的应用。固相微萃取法是近年发展起来的分析香气
成分的方法,具有简单快速,选择性好,无溶剂操作
等特点,可较为客观地反映微量、稳定性较差的挥发
性成分,是一有效手段(赵树年等,1999;陶晨等,
2011)。前者可以对挥发性成分的总量进行定性和
定量,后者能较全面地定性挥发性成分分析,两者互
补。用固相微萃法和水蒸气蒸馏法提取研究挥发性
成分并进行比较分析研究,客观反映其挥发性成分,
具有新颖性(何福景等,1995;李景恩等,2008)。本
研究利用水汽蒸馏法和固相微萃取法对水香薷中挥
发性成分进行提取,采用 GC-MS测试分析其中的
成分,并进行比较分析,旨在阐明水香薷的挥发性化
学成分,了解不同提取处理后的成分变化。此外,采
用纸片法和试管稀释法,对水香薷挥发油进行了体
外抑菌试验,为进一步开发香料植物水香薷提供科
学的依据。
1 材料与方法
1.1实验材料
HP6890/HP5975CGC/MS联用仪(美国安捷
伦公司)。手动固相微萃取装置(美国Supelco公
司),萃取纤维头为:2cm-50/30um DVB。水香薷,
采于贵州省都匀市,经贵阳中医学院孙庆文副教授
鉴定为唇形科水香薷(Elsholtzia kachinensis)。
1.2挥发性成分提取
水汽蒸馏法:取水香薷全草鲜品1kg,用水蒸
气蒸馏法提取,再由乙醚萃取,无水硫酸钠干燥后得
黄色油状物,具有浓烈芳香气息,收油率为0.55%。
固相微萃取法(袁卯祉等,1990):取样品10g,置于
100mL固相微萃取仪采样瓶中,插入装有2cm-50/
30um DVB纤维头的手动进样器,在85℃左右顶空
萃取30min取出,快速移出萃取头并立即插入气相
色谱仪进样口(温度250℃)中,热解析3min进样。
1.3气相色谱-质谱分析
色谱柱为 AB-5MS 5% Phenyl-95%DiMethyl-
polysiloxane(30m×0.25mm×0.25μm)弹性石英
毛细管柱,柱温45℃(保留2min),以4℃·min-1
升温至220℃,保持2min;汽化室温度为250℃;
载气为高纯He(99.999%);柱前压为7.62psi,载气
流量为1.0mL/min;不分流进样;溶剂延迟时间:
1.5min。离子源为EI源;离子源温度230℃;四极
杆温度150℃;电子能量70eV;发射电流为34.6
μA;倍增器电压1125V;接口温度280℃;质量范
围为20~450amu。
1.4定性定量分析
通过HPMSD化学工作站,结合 WILEY275和
NIST2005质谱标准图库,对化合物进行人工图谱
解析,按峰面积归一化法进行计算求的各化学成分
的相对质量分数。
1.5体外抑菌试验
实验用菌株为:大肠杆菌(ATCC 25922)、枯草
芽孢杆菌(ATCC 9372)、金黄色葡萄球菌(ATCC
6538)、铜绿假单胞菌(ATCC 27853)。环丙沙星作
为阳性对照药。采用纸片法(Alam等,2009)测定
抑菌圈,纸片挥发油载药量为5 300mg/disc,纸片
环丙沙星载药量为0.032mg/disc。按照试管稀释
法(NCCLS,2000)确定最小抑菌浓度(MIC)。
2 结果与分析
利用气相色谱-质谱分别对水蒸气蒸馏法、固
相微萃取法提取的贵州产水香薷挥发性成分进行分
析测试(总离子流图见图1和图2,化学成分分析结
果见表1)。固相微萃取法得到的水香薷挥发性成
分45种,主要成分为1-辛烯-3-醇(4.09%)、3-辛酮
(5.36%)、D-柠檬烯(6.71%)、桉油精(4.62%)、枯
酸(3.74%)、1-辛烯-3-乙酸酯(6.44%)、D-香芹酮
(12.65%)、四甲基-1,4-苯醌(10.29%)、α-古芸烯
(11.18%)、δ-荜澄茄烯(5.09%)。水蒸气蒸馏法得
到的水香薷挥发性成分中鉴定出55种,主要成分为
1-辛烯-3-醇(2.90%)、D-柠檬烯(3.48%)、桉油精
(9.27%)、枯 酸 (16.66%)、1-辛 烯-3-乙 酸 酯
(15.82%)、D-香芹酮(6.97%)、四甲基-1,4-苯醌
(3.38%)、石竹烯氧化物(4.93%)。
表2表明,水香薷挥发性成分具有抑菌作用,对
金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的抑菌作用基本接
072 广 西 植 物 32卷
图1 固相微萃取总离子流色谱图
Fig.1 Total ion chromatogram of the
Solidphase microextraction
图2 水蒸气蒸馏总离子流色谱图
Fig.2 Total ion chromatogram of
the steam distilation
表1 水香薷不同萃取法挥发性化学成分
Table 1 Volatile chemical constituents of the
E.kachinensis extracted by steam distilation and HS-SPME
序号
No.
保留时间
Retention
time
化合物名称
Components
分子式
Molecular
Formula
分子量
Molecular
mass
相对含量Relative content(%)
水蒸气蒸馏法
Steam distilation
固相微萃取法
SPME
1 5.16 3-Hexen-1-ol,[Z]-叶醇 C6H12O 100 3.12 -
2 7.73 Benzaldehyde苯甲醛 C7H6O 106 0.24 -
3 10.53 α-pineneα-蒎烯 C10H16 136 - 0.31
4 8.12 Sabinene桧烯 C10H16 136 0.31 3.13
5 8.21 β-pinineβ-哌烯 C10H16 136 0.36 0.57
6 8.38 1octen 3ol 1-辛烯-3-醇 C8H16O 128 2.90 4.09
7 8.52 3-Octanone 3-辛酮 C8H16O 128 2.36 5.38
8 8.63 β-Myrceneβ-月桂烯 C10H16 136 0.17 0.44
9 8.77 3-Octanol 3-辛醇 C8H17O 120 0.63 0.83
10 9.56 Benzene,1-methyl-4[1-methylethyl]-1-甲基-4[1-
甲基乙基]苯
C10H14 134 0.14 -
11 12.40 para cymeneβ-聚伞花烃 C10H14 134 - 0.37
12 9.71 D-Limonene D-柠檬烯 C10H16 136 3.48 6.71
13 9.81 Eucalyptol桉油精 C10H18O 154 9.27 4.62
14 10.24 Trans-β-ocimene反式-β-罗勒烯 C10H16 136 0.25 0.49
15 10.55 γ-Terpineneγ-萜品烯 C10H16 136 0.24 0.68
16 10.73 Ethanone,1-phenyl-苯乙酮 C8H8O 120 0.80 -
17 10.91 Ethane,hexachloro- 六氯乙烷 C2Cl6 234 0.51 -
18 11.74 Benzenemethanol,4[1-methylethyl]-枯酸 C10H14O 150 16.66 3.74
19 11.82 Linalool芳樟醇 C10H18O 154 0.68 0.43
20 12.22 1-Octen-3-yl acetate 1-辛烯-3-乙酸酯 C9H18O2 158 15.82 6.44
21 12.46 3-Octanyl acetate乙酸-3-辛酯 C10H20O2 172 0.22 -
22 12.99 2-hexanoylfuran 2-己酰基呋喃 C10H14O2 166 0.27 -
23 13.67 Borneol l龙脑 C10H18O 154 0.73 -
24 13.98 Terpinene-4-ol萜品烯醇-4-醇 C10H18O 154 0.31 -
25 14.38 α-terpineolα-萜品烯醇 C10H18O 154 1.37 0.43
26 14.47 Neodihydrocarveol新二氢香芹醇 C10H18O 154 0.32 -
27 15.45 Thymyl methyl ether百里香酚甲醚 C11H16O 164 0.28 1.18
28 15.59 Carvacrol methyl ether香芹芥酚甲醚 C11H16O 164 1.48 -
29 15.92 d-carvone D-香芹酮 C10H14O 150 6.97 12.65
30 18.49 α-terpineneβ-小茴香醇 C10H18O 154 - 0.43
31 18.82 Cuminal枯醛 C10H12O 148 - 0.30
1722期 崔范洙等:不同提取方法对黔产水香薷挥发性成分的影响
续表1
序号
No.
保留时间
Retention
time
化合物名称
Components
分子式
Molecular
Formula
分子量
Molecular
mass
相对含量Relative content(%)
水蒸气蒸馏法
Steam distilation
固相微萃取法
SPME
32 17.01 Endobornyl acetate乙酸龙脑酯 C12H20O2 196 1.06 0.54
33 17.48 Tetramethyl-1,4-benzoquione四甲基-1,4-苯醌 C10H12O2 164 3.38 10.29
34 19.31 Tetrahydro naphthyl methyl carbamate四氢萘基
甲基氨基甲酸
C12H15NO2 205 0.12 -
35 19.43 α-copaeneα-玷巴烯 C15H24 204 0.42 0.52
36 25.91 decyl acetate乙酯癸酯 C14H24O2 200 - 0.71
37 25.34 β-elemeneβ-榄烯 C15H24 204 - 0.28
38 19.54 Diepi-α-cedreni二表-α-雪松烯 C15H24 204 0.11 -
39 19.84 (+)-aromadendrene(+)-香橙烯 C15H24 204 0.42 -
40 20.38 α-cedreneα-雪松烯 C15H24 204 0.69 0.51
41 20.59 trans-caryophylene反式-石竹烯 C15H24 204 2.99 0.65
42 21.28 α-gurjuneneα-古芸烯 C15H24 204 0.13 11.18
43 21.42 α-humuleneα-葎草烯 C15H24 204 1.21 0.29
44 21.57 Aromadendrene香橙烯 C15H24 204 0.39 -
45 21.67 α-cubebeneα-荜澄茄烯 C15H24 204 0.37 0.65
46 22.00 Widdrene羽毛柏烯 C15H24 204 1.08 0.77
47 22.10 Ar-curcumene芳姜黄烯 C15H22 202 1.65 -
48 22.39 α-bergamoteneα-香柠檬烯 C15H24 204 0.58 -
49 28.15 germacrene d吉马烯D C15H24 204 - 0.29
50 22.58 Dihydro-β-agarofuran二氢β吉马烯 C15H26O 222 0.39 4.74
51 22.70 [E.Z]-α-farnesene[E.E]-α-金合欢烯 C15H24 204 0.67 2.22
52 28.95 Farnesene金合欢烯 C15H24 204 - 1.46
53 22.81 α-longipineneα-长蒎烯 C15H24 204 1.72 0.56
54 23.11 δ-cadineneδ-荜澄茄烯 C15H24 204 1.54 5.09
55 29.35 β-patchouleneβ-广藿香萜烯 C15H24 204 - 0.73
56 28.55 Zingibereneγ-荜澄茄烯 C15H24 204 - 0.28
57 24.04 Nerolidol橙花醇 C15H26O 222 1.35 0.71
58 24.59 Caryophylene oxide石竹烯氧化物 C15H24O 220 4.93 1.17
59 25.03 Lauryl acetate十二烷基乙酸 C14H28O2 228 0.36 0.34
60 37.27 Octadecyl acetate十八烷基乙酸酯 C20H40O2 312 - 0.31
61 25.84 t.Cadinol T-毕橙茄醇 C15H26O 222 0.37 -
62 26.15 t-muurolol t-依兰醇 C15H26O 222 0.49 -
63 29.44 Isoaromadendrene epoxide异香橙烯 C15H24O 220 0.90 -
64 30.47 Diepiα-cedrene epoxide二表-α-雪松烯环氧化物 C15H24O 220 0.31 -
65 32.35 Neoclovene oxide新丁香三环烯氧化物 C15H24O 220 0.29 -
66 32.57 (E,E,E)-3,7,11,15-Tetramethylhexadeca-1,3,
6,10,14-pentaene(E,E,E)-3,7,11,15-四甲基十
六烷-1,3,6,10,14-五烯
C20H32 272 0.80 2.05
67 35.26 Phytol叶绿醇 C20H40O 296 0.40 -
注:“—”表示该物质未被检出。 Note:“—”means that the compound is not found.
近,而对2种革兰氏阴性菌的作用稍弱。
3 结论与讨论
利用水蒸气蒸馏法和顶空固相微萃取法提取贵
州产水香薷中的挥发性成分、对比结果显示,两种提
取方法显示的挥发性成分相似度高。1-辛烯-3-醇、
D-柠檬烯、桉油精、枯酸、1-辛烯-3-乙酸酯、D-香芹
酮、四甲基-1,4-苯醌等七种化合物为香薷挥发性成
分的主要成分。另外,不同地域产的水香薷,其挥发
性成分差异较大。水香薷是贵州少数民族广泛使用
的香料调料,民间有一定量的栽培,极具开发价值。
3.1不同萃取方法对挥发性成分的影响
从图1和图2看,固相微萃取法提取水香薷挥
发性主要成分较为集中,而水蒸气蒸馏法得到的挥
发性主要成分相对分散。从鉴定出的挥发性成分
272 广 西 植 物 32卷
看,挥发性相同的化合物有33种,10种主要成分中
相同的有7种。说明水蒸气蒸馏法虽然对水香薷中
不稳定成分有一定影响,但影响不到主要成分。
3.2不同地方产水香薷挥发性成分比较
与白晓莉等(2011)报道数据相比较,云南产的水
香薷挥发性主要成分包括油酸乙酯(24.22%)、乙酸
丁香酚酯(11.71%)、邻苯二甲酸丁基酯2-乙基己基
酯(11.43%)、十六酸乙酯(8.66%)、邻苯二甲酸二丁
酯(5.51%)等。与本文所得的数据差异较大。
表2 水香薷挥发性成分的体外抑菌作用
Table 2 The antimicrobial activity of volatile chemical
constituents of the E.kachinensis in vitro
供试菌株
Tested
strains
抑菌圈直径
(mm)
Diameter
of zone
of inhibition
最小抑菌浓
度(MIC)
(μg/mL)
Minimal
inhibitory
concentration
金黄色葡萄球菌(ATCC 6538) 9/20* 640/0.3
枯草芽孢杆菌(ATCC 9372) 10/22 320/0.2
大肠杆菌(ATCC 25922) 7/18 1300/0.64
铜绿假单胞菌(ATCC 27853) 6/14 1300/4.2
注:9/20*,斜杠前的数值9为水香薷的对应值,斜杠后的数值20
为环丙沙星的对应值。
Note:9/20*,the number before the slash 9is Elscholtzia ka-
chinensis’s response value,the number after the slash 20is cipro-
floxacin’s response value.
3.3水香薷挥发性成分的体外抑菌作用
很多植物挥发油具有抗菌作用,水香薷挥发性
成分也显示出具有广谱抗菌作用,由于成分复杂,很
难了解到究竟是哪些成分发挥抗菌效果。几百年
来,贵州省榕江县当地侗族人民保持了食用生鲜香
薷的习惯,认为能预防肠道感染,本试验为水香薷的
民间用法提供了科学依据。
致谢 贵州省、中科院天然产物化学重点实验
室对样品进行气相色谱-质谱联用分析。
参考文献:
赵树年,等.1999.萜类化合物大全[M].云南科技出版社:145-465
施钓慧,汪聪慧.1992.香料质谱图集[M].北京:中国质谱学会
Bai XL(白晓莉),Zheng Lin(郑琳),Liu YY(刘煜宇),et al.2011.
Elscholtzia Kachlnensis prainas flavor and the analysis of volatile
composition(水香薷香料的制备及挥发性成分分析)[J].Chin
Food Add(中国食品添加剂),3:144-146
He FZ(何福江),Shi XF(石晓峰).1995.Studies on volatile compo-
nents of Elscholtzia kachinensis(香薷挥发油化学成分的研究)
[J]Chin J Pharm Anal(药物分析),5
Li JE(李景恩),Nie SP(聂少平),Yang MY(杨美艳).2008.Deter-
mination of polysaccharides in Elscholtzia kachinensis(香薷中多糖
含量的测定)[J].Food Sci(食品科学),29(9):487-490
Tao C(陶晨),Wang DP(王道平),Yang XS(杨小生),et al.2011.Sol-
id phase microextraction gas chromatography mass spectrometry
method for the determination of 8kinds of apple aroma components
(固相微萃取气相色谱质谱法对8种苹果香气成分的测定)[J].J
Gansu Agric Univ(甘肃农业大学学报),46(1):122-126
Tao C(陶晨),Luo YN(罗亚男),Yang XS(杨小生),et al.2011.
Analysis of chemical component of volatile oil of Gaultheria yun-
nanensis root in Guizhou(黔产透骨香根挥发油化学成分分析)
[J].J Anhui Agric Sci(安徽农业科学),39(1):114-117
Yuan MZ(袁卯祉),Mao ZX(毛志先).1990.Chemical constituents
of Elscholtzia kachinensis(水香薷的化学成分)[J].Chin Trad
Patent Med(中成药),12(10):31-32
Zhang ZH(张忠华),Yin JZ(殷建忠).2008.Pharmacological efect
and research progress of development and application of Lamiaceae
elsholtziaphyto-chemical constituents(唇形科香薷属植物化学成
分药理作用及开发应用研究进展)[J].Yunnan J Trad Chin
Med(云南中医中药),29(8):48-50
Alam MT,Karim MM,Khan SN.2009.Antibacterial activity of dif-
ferent organic extracts of achyranthes aspera and cassia alata[J].J
Sci Res,1(2):
櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓
393-398
(上接第242页Continue from page 242)
(五种石斛兰的胚培养及其快速繁殖研究)[J].Acta Hort Sin
(园艺学报),25(1):75-80
Zhan ZG(詹忠根),Xu C(徐程),Zhang M(张铭).2004.Study on
isolation and culture of mesophyl protoplasts of Dendrobium of-
ficinale(铁皮石解叶肉原生质体的分离与培养研究)[J].J Zhe-
jiang Univ(浙江大学学报),31(2):193-196
Zhang ZG(张治国),Wang L(王黎),Liu H(刘骅),et al.1993.
Studies on culture medium for protocorm diferentiation in Den-
drodium(铁皮石斛原球茎分化适宜培养基研究)[J].China J
Chin Mat Med(中国中药杂志),18(1):16-19
Zhao TB(赵天榜),Chen ZK(陈占宽).1994.Study on Dendrobium
tissue cultare and planting teehniques(石斛组织培养与栽培技术
的研究)[J].Acta Agric Univ Henan(河南农业大学学报),28
(2):128-133
Zhou JH(周俊辉),Zhong XF(钟雪锋),Cai DW(蔡丁稳).2005.
Study of tissue culture and rapid propagation in Dendrobium can-
didum(铁皮石斛的组织培养与快速繁殖研究)[J].J Zhongkai
Univ Agric Tech(仲恺农业技术学院学报),18(1):23-26
3722期 崔范洙等:不同提取方法对黔产水香薷挥发性成分的影响