朱春陽,李河霖,任瑞冰,樸永革,李小娟,李 萌
(1. 吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司,吉林長春 130000;2. 鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,河南鄭州 450001)
碰碰香(Plectranthus hadiensisvar. tomentosus(Benth.) Codd),又名一抹香、觸留香、絨毛香茶菜,為唇形科馬刺花屬灌木狀多年生草本植物,全株被有細密的白色絨毛,因觸碰后可散發(fā)出清新香甜的氣味而得名。碰碰香香味濃甜,接近蘋果味道,聞起來令人神清氣爽,碰碰香的莖葉可以用來泡茶或炮制酒;也可用于炒菜、烹飪、涼拌,具有提神醒腦、清熱解暑、驅(qū)避蚊蟲、消炎消腫和保養(yǎng)皮膚的功效[1]。近年來,國內(nèi)相關(guān)研究表明碰碰香具有抗菌[2-3]、吸收甲醛等生物活性。國外研究發(fā)現(xiàn)碰碰香地上部的甲醇提取物具有潛在的抗炎及抗病毒活性,通過DPPH 自由基法、一氧化氮自由基清除法等證實其甲醇提取物同樣具有抗氧化作用[4]。
不同樣品處理與提取方式不同,對分析鑒定出的碰碰香揮發(fā)性化合物種類影響很大。呂慧[3]采用氣體收集容器連接預(yù)濃縮儀再連接GC-MS,從碰碰香新鮮植株中檢測鑒定出26 種化合物;熊偉等人[5]對碰碰香鮮活植株采用頂空套袋與熱脫附系統(tǒng)-氣相色譜/質(zhì)譜(TDS-GC/MS) 聯(lián)用分析檢測到葉片揮發(fā)物有44 種;王丹[6]運用SPME-GC-MS 技術(shù)對碰碰香不同狀態(tài)下(靜置、碰觸、機械損傷) 最多鑒定出60 種揮發(fā)性成分;孔維維等人[7]運用SPME-GC-MS技術(shù)對碰碰香不同部位(根、莖、葉) 揮發(fā)性成分最多鑒定出了40 個主要組分。孟雪等人[2]用水蒸氣蒸餾法提取碰碰香揮發(fā)油共鑒定出20 種化合物;張旋等人[8]運用SPME-GC-MS 技術(shù)用不同處理對碰碰香不同部位最多鑒定出44 種揮發(fā)性成分。截至目前,碰碰香精油化合物分析鑒定出來的種類相對較少,相對含量差異大,對精油化合物分析鑒定不夠精細,這將影響到碰碰香資源的開發(fā)與利用。
同時蒸餾萃取法在國內(nèi)外食品、環(huán)境方面應(yīng)用非常廣泛,也常應(yīng)用于香精香料中揮發(fā)性、半揮發(fā)性組分分析,是一種提取、分離和富集試樣中揮發(fā)性、半揮發(fā)性成分較為有效的方法。該方法設(shè)備簡單,萃取溶劑量少,數(shù)據(jù)重復(fù)性好,結(jié)合前人研究成果,采取SDE 法提取新鮮碰碰香的精油,通過GC-MS 分析精油中化學(xué)成分,為碰碰香資源充分利用與深度開發(fā)奠定基礎(chǔ)。
碰碰香,購自河南鄭州陳寨花卉市場,選取多盆健康植株作為供試樣品。
氯化鈉、二氯甲烷、乙醇、無水硫酸鈉,上??曝S化學(xué)試劑有限公司提供。試驗所用試劑均為分析純。
Agilent 6890GC/5973MS 型氣質(zhì)聯(lián)用儀,美國Agilent 公司產(chǎn)品;同時蒸餾萃取裝置,鄭州科技玻璃儀器廠產(chǎn)品;KPGD5/20 型低溫冷卻液循環(huán)泵,鄭州凱鵬實驗儀器有限公司產(chǎn)品;PL203 型電子分析天平(感量:0.001 g),瑞士Mettler Toledo 公司產(chǎn)品。
1.3.1 樣品處理
取碰碰香鮮葉50 g,去梗除雜,放入干凈的研缽,加5 mL 無水乙醇,快速研磨后,快速移入同時蒸餾萃取裝置1 000 mL 圓底燒瓶中。
1.3.2 碰碰香精油的提取
在上述同時蒸餾萃取裝置的1 000 mL 圓底燒瓶中,再加入350 mL 蒸餾水,混合均勻;量取60 mL二氯甲烷,置于100 mL 濃縮瓶中,放入沸石,接在同時蒸餾萃取裝置的另一端,磁力攪拌,水浴加熱,溫度控制在60 ℃左右,進行同時蒸餾萃取,當(dāng)水蒸氣開始回流時計時。同時蒸餾萃取裝置的冷凝管用冷水機冷卻。濃縮萃取液至約2 mL,停止加熱。萃取時間約3 h。濃縮萃取液中加入無水硫酸鈉干燥,密閉過夜,過濾后將濾液移入色譜瓶供GC-MS 分析。濾液為淡綠色、澄清透明的油狀液體,為提取的碰碰香精油,具有濃郁的碰碰香特征香氣。
1.4.1 色譜條件
色譜柱:HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm);載氣為高純氮氣(99.999%);色譜柱載氣流量1.0 mL/min;進樣口溫度250 ℃;進樣量1 μL;進樣方式為分流進樣,分流比為10∶1;升溫程序:40 ℃保持4 min,以3 ℃/min 升至200 ℃后保持3 min,以2 ℃/min 升至250 ℃后保持3 min,以5 ℃/min升至270 ℃后保持2 min。
1.4.2 質(zhì)譜條件
電子轟擊離子源為EI 源,電子能量70 eV;電子倍增器(EM) 電壓1 635 V;傳輸線溫度280 ℃;四極桿溫度150 ℃。離子源溫度230 ℃,掃描方式為全掃描,質(zhì)量掃描范圍30~550 amu,溶劑延遲8 min。
1.4.3 香味物質(zhì)含量的計算方法
由于碰碰香香味成分種類繁多,很難得到各種香味物質(zhì)的標準品。因此,主要通過NIST17 質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)合化合物匹配度對各種化合物定性分析,定量分析結(jié)果是依據(jù)總離子流色譜峰的峰面積歸一化法計算各組分相對百分含量。
依照上述處理對碰碰香提取精油揮發(fā)性成分分析。
碰碰香精油的GC-MS 總離子流圖見圖1。
圖1 碰碰香精油的GC-MS 總離子流圖
根據(jù)MSD ChemStation 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),選擇NIST17 質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)庫對各色譜峰對應(yīng)質(zhì)譜圖進行檢索,采用峰面積歸一化計算分析,共檢索出216 種化合物。除去雜質(zhì)峰、譜庫匹配度較低,含量較低的化合物后,共分析鑒定出86 種化合物,占總精油相對百分比91.34%。
碰碰香精油主要化合物成分明細見表1。
表1 碰碰香精油主要化合物成分明細
(續(xù)表1)
由表1 可知,碰碰香精油鑒定總化合物為86 種物質(zhì),鑒定出的化合物主要有萜烯類、醇類、酮類、酯類、烯烴類、烷烴類等10 余類化合物。
碰碰香精油主要化合物種類數(shù)及相對百分含量見圖2。
圖2 碰碰香精油主要化合物種類數(shù)及相對百分含量
由圖2 可知,萜烯類化合物種類數(shù)最多,有43種,占總精油相對百分比為34.62%;酮類11 種,占總精油相對百分比為45.82%,酯類有9 種,占總精油相對百分比為4.98%;醇類有6 種,占總精油相對百分比為3.24%,烯烴類、烷烴類、醛類、酸類、酚類、醚類及其他類化合物種類較少,相對含量也較低,均不超過1%。
萜烯類化合物是碰碰香精油中分析鑒定出種類最多的化合物。
碰碰香精油中萜烯類化合物香型特征匯總見表2。
表2 碰碰香精油中萜烯類化合物香型特征匯總
結(jié)合已有文獻、化合物百科等網(wǎng)上查詢,已查詢到24 種萜烯類化合物有特征香氣,其中D -檸檬烯相對百分含量18.58%,這與2013 年孔維維等人[7]的研究結(jié)果較為接近,D -檸檬烯的香氣在碰碰香特征香型中表現(xiàn)直觀,確實是碰碰香植株中含量較高的致香成分。另外,由表2 可知,碰碰香中的(+)-4-蒈烯、順式-p- 薄荷-1(7),8- 二烯-2- 醇、反式-p-薄荷-2,8-二烯醇、α -蒎烯等相對百分含量也較高,單組分均超過1%,其余萜烯類化合物雖然相對百分比較低,但是各自獨有的香氣特征也豐富了碰碰香甜濃的蘋果香型特征。
酮類化合物雖然種類沒有萜烯類和醇類的多,含量卻非常高,主要是因為酮類化合物包含了精油中含量相對最高的組分5α -雄甾烷-3,17-二酮,相對百分含量31.49%,現(xiàn)有碰碰香研究并未見到鑒定出高含量甾體酮,研究第一次發(fā)現(xiàn),可能跟樣品前處理與SDE 的精油提取方法有關(guān)。此外,稠環(huán)酮的含量也比較高,順-2,4b,8,8-四甲基-反式-2,10a-全氫稠環(huán)-12- 酮和3,3,4,5,5,8- 六甲基-2,3,5,6- 四氫稠環(huán)-1,7- 二酮相對百分比分別為5.51%和4.29%。
采用SDE 法提取碰碰香精油后,經(jīng)GC-MS 分析鑒定后化合物種類86 種,其中萜烯類化合物種類43種,占精油總成分34.62%,其中D -檸檬烯等特征成分含量高。應(yīng)用SDE 法首次在碰碰香中鑒定出大量天然甾體酮,相較于SPME-GC-MS 或者水蒸餾法,SDE 法是提取碰碰香精油更為有效、易操作、重復(fù)性好的一種方法。
碰碰香的常見用途目前還比較有限,人們對其的了解還只限于作為一種園藝盆栽植物,只限于觀賞、除甲醛、簡單烹飪食用及外敷,經(jīng)過研究的分析鑒定,碰碰香精油中的天然甾體酮和D -檸檬烯含量較高,且萜烯類化合物種類豐富,總相對百分含量高,有利于碰碰香在醫(yī)藥保健、香精香料、食品添加劑、食品風(fēng)味劑等方向的拓展開發(fā)。
碰碰香精油提取技術(shù)主要采用的是碰碰香鮮葉,下一步研究可探索不同樣品前處理(新鮮樣品、冷凍干燥樣品、烘干磨碎樣品) 后精油的成分變化,也可進一步探索各品質(zhì)成分的分離與提純工藝,為碰碰香資源充分利用與深度開發(fā)提供參考依據(jù)。