陸占國(guó), 李秀慧, 李 偉

蓽茇為胡椒科胡椒屬植物,學(xué)名Piper longum L.,英文名Long pepper或者Biba pepper[1].蓽茇果穗呈略彎曲圓柱形,由多數(shù)小漿果密集而成,長(zhǎng)2.0～4.5 cm,直徑5～8 mm,褐色或者黑褐色,具有胡椒樣香氣,味辛辣,藥食兩用.作為食用香辛料可進(jìn)行調(diào)味增香;藥用可治療嘔吐、腹瀉,各種疼痛之癥.蓽茇多產(chǎn)于印度、印尼、尼泊爾、越南及斯里蘭卡等地區(qū),我國(guó)分布于海南、云南、廣東、福建和廣西省等地[2-3].

關(guān)于蓽茇?fù)]發(fā)性成分的研究國(guó)內(nèi)外都曾有報(bào)道.Supinya[4]、Shankaracharya[5]等分別用水蒸氣蒸餾法萃取印度尼西亞產(chǎn)、印度產(chǎn)蓽茇?fù)]發(fā)性成分獲得了精油,并用GC-MS進(jìn)行了分析.李熙燦等[6]用藥典方法提取海南產(chǎn)蓽茇獲得精油并測(cè)定了精油消除DPPH自由基活性.李辛[7]研究了用水蒸氣蒸餾法和微波輔助-乙醚萃取海南產(chǎn)蓽茇?fù)]發(fā)性成分的工藝并進(jìn)行了比較.Liu等[8]采用微波輔助-水蒸氣蒸餾法對(duì)上海市場(chǎng)銷售的蓽茇?fù)]發(fā)成分進(jìn)行了萃取和分析.

植物香氣成分可以通過(guò)各種萃取方法獲得精油使用,而香氣成分也可以直接吸入人體內(nèi),影響人體的生理機(jī)能[9],因此,研究植物揮發(fā)性成分對(duì)正確利用植物香氣治療疾病和健康保健都非常重要.本研究采用3種不同極性萃取纖維頭的靜態(tài)頂空固相微萃取技術(shù)(head space-solid phase-microextraction,HS-SPME),對(duì)粉碎的干燥蓽茇釋放出來(lái)的香氣進(jìn)行萃取,并用GC-MS聯(lián)機(jī)進(jìn)行分析,力圖真實(shí)、全面地解明蓽茇的揮發(fā)性香氣成分,為蓽茇的有效利用提供重要的參考依據(jù).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

蓽茇為哈爾濱市售,產(chǎn)地云南.手動(dòng)SPME進(jìn)樣器,3種萃取纖維頭:CAR/PDMS(Carboxen/Polydimethylsiloxane)(1 cm,75μm),DVB/CAR/PDMS (Divinylbenzene/Carboxen/Polydimethylsiloxane)(2 cm,50/30μm),CW/DVB(Carbowax/Divinylbenzen)(1 cm,65μm),美國(guó) Supelco公司;HP6890GC/5973MS型氣質(zhì)聯(lián)用儀器、色譜柱為HP-5ms(60 m ×0.25 mm ×0.25μm),美國(guó) Agilent公司;DFY-500型搖擺式中藥粉碎機(jī),溫嶺市林大機(jī)械有限公司.

對(duì)萃取出來(lái)的揮發(fā)性成分用標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)NIST98進(jìn)行匹配對(duì)照解析,選取85%以上匹配度結(jié)果,采用峰面積歸一化法計(jì)算相對(duì)百分含量.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 HS-SPME操作

將干燥蓽茇果穗用植物粉碎機(jī)粉碎后馬上裝入密閉容器中防止香氣損失.同時(shí),將DVB/CAR/PDMS萃取頭在GC進(jìn)樣口,250℃下活化30 min后,插入裝有20 g粉碎的蓽茇果穗樣品的密封萃取瓶中在室溫下萃取30 min.然后,在GC-MS進(jìn)樣口解吸3 min進(jìn)行GC-MS分析,進(jìn)樣分流比為300∶1.

依次用CAR/PDMS、CW/DVB替換DVB/CAR/PDMS萃取頭進(jìn)行同樣操作,活化溫度、時(shí)間和萃取、分析操作方法同上.

1.2.2 GC-MS分析條件

GC條件:進(jìn)樣口溫度250℃,柱溫初始60℃,10℃/min升溫至240℃,保留12 min,載氣氦氣流速1 mL/min.

MS條件:EI離子源;電離能源70 ev;掃描范圍45～550 amu;四極桿(MS Quard)溫度150℃,離子源溫度(MSSource)230℃.

用標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)NIST98進(jìn)行匹配對(duì)照解析,選用匹配度85%以上結(jié)果;采用峰面積歸一化法計(jì)算相對(duì)百分含量.

2 結(jié)果與討論

SPME利用吸附作用將揮發(fā)性成分吸附到微型萃取纖維頭上,然后加熱解吸導(dǎo)入GC-MS中分析.由于天然物香氣成分種類繁多,結(jié)構(gòu)多樣,分子極性差異大,一種萃取纖維頭不可能將揮發(fā)性成分全部吸附,而是根據(jù)萃取纖維頭特性選擇性地吸附,所以,使用一種萃取纖維頭不可能全面了解植物揮發(fā)性成分,為此,本研究使用 DVB/CAR/PDMS、CW/DVB、CAR/PPMS三種不同極性萃取纖維頭進(jìn)行研究.

干燥成熟蓽茇果穗粉碎后散發(fā)強(qiáng)烈的香辛氣息.3種萃取纖維頭萃取后的GC-MS總離子流譜圖見(jiàn)圖1至圖3.

圖1 蓽茇?fù)]發(fā)性成分GC-MS總離子流色譜圖(DVB/CAR/PDMS)Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile components from long pepper by GC-MS(DVB/CAR/PDMS)

圖2 蓽茇?fù)]發(fā)性成分GC-MS總離子流色譜圖(CW/DVB)Fig.2 Total ion current chromatogram of volatile components from long pepper by GC-MS(CW/DVB)

由圖1至圖3看出,3種萃取纖維頭萃取揮發(fā)性成分的GC-MS總離子流譜圖具有相似的規(guī)律.3種萃取纖維頭共萃取出49個(gè)成分,解析鑒定出42個(gè)成分.但是,3種萃取纖維頭檢測(cè)出的成分?jǐn)?shù)并不同(參見(jiàn)表1).其中采用CW/DVB萃取纖維頭時(shí)共檢測(cè)出成分最多為40個(gè),其次是CAR/PPMS(38個(gè)),然后是DVB/CAR/PDMS(36個(gè)).驗(yàn)證了即使同一香氣,使用的萃取纖維頭不同,得到的揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)和含量不同.用標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)NIST98進(jìn)行匹配對(duì)照解析,采用峰面積歸一化法計(jì)算相對(duì)百分含量,解析結(jié)果見(jiàn)表1.

圖3 蓽茇?fù)]發(fā)性成分GC-MS總離子流色譜圖(CAR/PDMS)Fig.3 Total ion current chromatogram of volatile components from long pepper by GC-MS(CAR/PDMS)

由表1可知,用DVB/CAR/PDMS萃取纖維頭時(shí)鑒定出的35個(gè)成分中,萜類26個(gè)(相對(duì)含量77.896%,以下同),其中萜烯23個(gè)(75.514%),包括倍半萜15個(gè)(60.735%);萜醇和萜酮各有1個(gè)成分,分別為β-芳樟醇1.757%,樟腦0.226%.

用CW/DVB萃取纖維頭時(shí)鑒定出的36個(gè)成分中,共檢出萜類成分26種,占總成分的76.967%,其中萜烯類化合物21種(73.817%),其中含倍半萜烯13種,含量為63.580%.萜醇和萜酮也是各有1種,分別為 β-芳樟醇(0.553%)和樟腦(0.239%).

用CAR/PPMS萃取纖維頭時(shí)檢出萜類成分25種,占總成分的76.965%,其中萜烯類化合物23種,占 75.988%,包括倍半萜烯 13種,含量為56.213%,萜醇和萜酮也為各1個(gè),分別為 β-芳樟醇0.808%,樟腦0.169%.

表1 蓽茇HS-SPME成分的GC-MS分析結(jié)果Tab.1 Analysis results of long pepper by HS-SPME-GC-MS

續(xù)表1

對(duì)于單一共有成分,3種萃取纖維頭吸附能力即含量也顯示了不同規(guī)律.例如,對(duì) β-石竹烯,DVB/CAR/PDMS(相對(duì)含量17.933%,以下同)和CAR/PDMS(17.858%)吸附能力相近,而CW/DVB(19.650%)吸附能力較大.對(duì)β-蓽澄茄油烯,三者吸附能力相差較大,CW/DVB的吸附能力是其他二者約2倍.對(duì)十五烷和β-芹子烯分子吸附能力幾乎相等.其他成分也有相似結(jié)果.這和萃取纖維極性、分子極性,揮發(fā)性等因素有關(guān).

Supinya[4]報(bào)道的印度尼西亞產(chǎn)蓽茇精油含有10.2%石竹烯.Shankaracharya[5]報(bào)道的印度產(chǎn)蓽茇精油含有17.0%石竹烯.在Liu等[8]報(bào)道的精油中石竹烯含量33.44%.而李熙燦等[6]的報(bào)道的海南產(chǎn)蓽茇精油中含量?jī)H為8.25%.李辛[7]報(bào)道海南產(chǎn)蓽茇精油中石竹烯含量為15.97%.證明SPME獲得的第一大成分和精油第一大成分相同.

第二大成分β-蓽澄茄油烯.3種萃取纖維頭的相對(duì)含量分別為15.582%(DVB/CAR/PDMS)、26.241%(CW/DVB)和 17.804%(CAR/PPMS),差異較大.而文獻(xiàn)報(bào)道中的精油只有Liu等[8]檢測(cè)出了該成分,含量較低(1.78%),本研究則以大于90%以上的匹配度檢測(cè)出該化合物,這與萃取分析方法、原料、化合物的揮發(fā)性,含量等的差異有關(guān).

第三主要成分十五烷,3種萃取纖維頭的相對(duì)含量分別為8.285%(DVB/CAR/PDMS)、8.523%(CW/DVB)、8.409%(CAR/PPMS),三者含量相近,說(shuō)明該化合物在3種不同極性萃取纖維頭上的吸附能力相近.Shankaracharya[5]的研究報(bào)道中的含量為17.778%;Supinya[4]報(bào)道的印度尼西亞產(chǎn)蓽茇精油含有6.6%.李辛[7]報(bào)道中海南產(chǎn)蓽茇精油中含量為1.74%,差異較大.

第四主要成分 β-芹子烯的含量(DVB/CAR/PDMS:6.673%、CW/DVB:6.572%、CAR/PDMS:6.485%).而文獻(xiàn)沒(méi)有此成分報(bào)道.

第五主要成分十三烷(DVB/CAR/PDMS:4.881%, CW/DVB: 5.037%, CAR/PDMS:5.940%)的含量比 Shankaracharya[5]報(bào)道的精油6.78%稍低,而李辛[7]報(bào)道的海南產(chǎn)蓽茇該成分的含量?jī)H為0.861%.其他成分也有類似規(guī)律.

根據(jù)上述成分分析結(jié)果得知,對(duì)蓽茇果穗的香辛氣息貢獻(xiàn)較大的成分應(yīng)該是萜類化合物,其中石竹烯、蓽澄茄油烯、β-芹子烯以及非萜化合物的十五烷和十三烷等對(duì)香氣貢獻(xiàn)最大.另外,包括未知成分,還有20個(gè)非共有成分.例如,β-側(cè)柏烯、檜烯、桉樹(shù)腦、α-羅勒烯、波斯菊萜、十一烷、3,4-二甲基-2,4,6-辛三烯、乙酸龍腦酯、雪松烯、β-倍半水芹烯、杜松烯、α-依蘭烯、α-綠葉烯和十七烷,這是不可忽視的差異,也證明了使用一種萃取纖維頭是不能夠全面了解和掌握植物揮發(fā)性成分的,為了解植物揮發(fā)性成分最好采用兩種或者兩種以上萃取纖維頭進(jìn)行萃取.

3 結(jié) 論

本研究使用3種不同極性萃取纖維頭,采用HS-SPME法萃取粉碎蓽茇果穗揮發(fā)性成分,并用GC-MS進(jìn)行分析,共萃取出49個(gè)成分,鑒定出42個(gè)成分.主要成分為β-石竹烯(17% ～20%)、β-畢澄茄油烯(15% ～27%)、十五烷(約 8%)、β-芹子烯(約6%)和十三烷(4% ～6%)等.比較了3種萃取纖維頭的差異發(fā)現(xiàn):不同萃取纖維頭吸附揮發(fā)性物質(zhì)的種類和含量有所不同,對(duì)同一共有成分,其萃取能力不同,特別是包括未知成分,3種萃取纖維頭有20個(gè)非共有成分,說(shuō)明僅用一種萃取纖維頭不能全面了解植物的揮發(fā)性成分,應(yīng)該使用不同極性萃取纖維頭進(jìn)行萃取,才更能反映出真實(shí)香氣成分,達(dá)到正確和有效利用蓽茇的目的.

[1] 朱家柟.拉漢英種子植物名稱[M].北京:科學(xué)出版社,2001:580.

[2] 徐昭璽.百種調(diào)料香料類藥用植物栽培[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2002:250--251.

[3] 肖培根,楊世林.實(shí)用中草藥原色圖譜[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2002:246.

[4] Supinya T,Koji H,Dhigetoshi K,et al.Fruit oil composition of piper chaba hunt p.longum L.and p.nigrum L.[J].Journal of Essential Oil Research,2000,12:603--608.

[5] Shankaracharya N D,Jaganmohan R L,Pura J N,et al.Characterisation of chemical constituents of indian long pepper[J].Journal of Food Science and Technology,1997,34(1):73--75.

[6] 李熙燦,趙小軍,謝學(xué)明,等.蓽茇?fù)]發(fā)油清除自由及作用及其分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系[J].中藥新藥與臨床藥理,2006,17(3):218--221.

[7] 李辛.蓽茇?fù)]發(fā)油的提取及化學(xué)成分分析[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2009:18 53.

[8] Liu L,Song G.GC-MS Analysis of the essential oils of piper nigrum L.and piper longum L.[J].Chromatographia,2007,66(9/10):785--790.

[9] 陸占國(guó),徐涵.人·香氣·環(huán)境[M].哈爾濱:黑龍江教育出版社,2007:63--66.