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Effects of different extraction methods on volatile chemical constituents of the Elscholtzia kachinensis distributed in Guizhou Province

不同提取方法对黔产水香薷挥发性成分的影响



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

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:
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