SDE-GC-MS分析紫苏挥发性成分

黄名正，李 鑫

(贵州理工学院，贵州贵阳 550000)

紫苏(Perillafrutescens)别名荏、赤苏、白苏、香苏等，为唇形科1年生草本植物。紫苏具有特异的芳香，原产于我国，在我国种植应用有近2 000年的历史，主要有药用、油用、香料、食用等方面，其叶(苏叶)、梗(苏梗)、果(苏子)均可入药，嫩叶可生食、作汤，茎叶可淹渍。在烹饪过程中加入紫苏，可以起到去腥提香的作用；在食用香精的制备过程中[1]，也用紫苏作为原料；紫苏同时还具有镇静安神的功效[2]。近年来，国内外对紫苏的研究多集中在抑菌、抗癌、抗肿瘤、抗氧化性等方面，而对紫苏挥发性成分的研究相对较少[2-5]。黎文珊[6]对紫苏叶挥发油进行了GC-MS定性分析，鉴定到36种挥发性成分；喻世涛等[7]用超声波提取紫苏得到25种挥发性成分，微波提取紫苏得到19种挥发性成分，但未对这些成分进行定量分析，无法比较2种提取方法在成分含量之间的差异；向福等[8]对4种紫苏叶挥发油进行GC-MS分析，得到29种化合物；胡彦等[9]对紫苏不同变种叶片的挥发性成分进行分析，共得到31种成分。

同时蒸馏萃取(simultaneous distillation-extraction，SDE)是通过同时加热样品水相和有机相溶剂至沸腾状态来实现的，样品蒸汽和有机溶剂蒸汽在仪器上端混合，遇到外接的冷凝水后，混合蒸汽被冷凝，并在U形管中分开，分别流向两侧的烧瓶中。该装置的优点在于蒸馏和萃取同时进行，只需少量的溶剂就可提取大量的样品，香气成分得到浓缩。相比于固相微萃取(solid-phase microextraction，SPME)，同时蒸馏萃取能实现定性和定量操作。气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)联用被广泛用于复杂组分的分离与鉴定，具有GC的高分辨率和MS的高灵敏度，是应用最广泛的挥发性成分的鉴定方法。笔者以紫苏为研究对象，用SDE-GC-MS方法分析其挥发性成分[10-11]。

1 材料与方法

1.1材料与试剂紫苏叶(产于广东梅州)；二氯甲烷(色谱纯，天津大茂化学试剂厂)；无水硫酸钠(分析纯，广东西陇化工有限公司)；1，2-二氯苯标准品(SIGMA公司)。

1.2仪器与设备TRACE1310/ISQ GC-MS联用仪(赛默飞公司)；同时蒸馏萃取装置(郑州赛克斯玻璃仪器有限公司)；400/24*2韦氏分馏装置(郑州赛克斯玻璃仪器有限公司)。

1.3挥发性成分的萃取紫苏叶打粉过60目筛。以二氯甲烷作为萃取剂，采用同时蒸馏萃取装置进行风味物质萃取，装置一侧取紫苏10 g放入1 000 mL圆底烧瓶中并加入500 mL H2O，另一侧取200 mL二氯甲烷放入500 mL圆底烧瓶中，接入同时蒸馏萃取装置，其中水相(含样品的圆底烧瓶)接入高端，有机相接入低端，水相采用可控温电炉加热，从而保持微沸状态，有机相采用水浴锅加热，温度维持在58 ℃，萃取时间为2 h，收集有机相，加入25 g无水硫酸钠放置于冰箱冷藏过夜，备用[10-12]。

1.4挥发性成分的浓缩紫苏经SDE法萃取后，采用韦氏分馏柱进行分馏，初始温度30 ℃，逐步提高温度，使溶剂蒸发速度控制在2～3滴/s，浓缩至接近2 mL，用注射器转移至样品瓶并定容2 mL。

定容后，样品瓶经封口膜密封，放置冰箱冷冻层，备用。定量分析时，将萃取液与已知浓度的二氯苯(作为内标物)按比例配制，然后进行GC-MS分析。

1.5GC-MS条件GC条件：HP-5 GC毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，进样口温度220 ℃，载气He，流速1.0 mL/min，保留时间3 min，分流比10∶1，升温程序：起始温度50 ℃，保持2 min，以5 ℃/min速率升至250 ℃。

MS条件：电子电离源，电子能量70 eV，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，扫描范围35～450 amu。

1.6挥发性成分的鉴定与含量计算将提取的各组分质谱信息与NIST 08质谱库进行对照，以正向和反向都大于800的物质为最终确定物质。以一定浓度的1，2-二氯苯为内标，通过计算目标物和内标物峰面积的比值，得到目标物的浓度。

2 结果与分析

2.1紫苏挥发性成分总离子流色谱图及成分鉴定紫苏经

蒸馏、萃取、浓缩后，通过GC-MS进行分析，挥发性成分GC-MS总离子流见图1，挥发性成分的鉴定见表1。

图1 紫苏挥发性成分总离子流色谱Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of P.frutescens volatile compounds

序号Code英文名称Englishname中文名称Chinesename含量Contentμg/g分类Category气味Odor13-methyl-3-Pentanol3-甲基-3-戊醇3．97醇类21-Hexadecanol十六醇21．27醇类花香、蜡香3trans-9-Hexadecen-1-ol反式9-十六烯醇9．52醇类4(-)-Spathulenol(-)-桉油烯醇31．86醇类54-(1-methylethenyl)-1-Cyclohexene-1-methanol紫苏醇11．24醇类柑橘香、香草、水果香63，7-dimethyl-1，6-Octadien-3-ol芳樟醇12．94醇类玫瑰香气、绿茶青香、紫丁香、铃兰香、果香，属于香料头香7(E)-3，7，11-trimethyl-1，6，10-Dodecatrien-3-ol(E)-橙花叔醇78．79醇类青香、玫瑰香、百合香8Hexadecanal十六醛3．25醛类9Benzeneacetaldehyde苯乙醛3．78醛类霍桑味、蜂蜜味104-(1-methylethenyl)-1-Cyclohexene-1-carboxaldehyde紫苏醛105．45醛类紫苏香、桂醛香、辛香香气11trans-3-Decene反式-3-癸烯8．17烯烃121-Dodecene十二烯14．79烯烃1310-Heneicosene10-二十一烯5．76烯烃142-Hexanoylfuran戊基2-呋喃酮69．03酮类15Eugenol丁香酚3．62酚类丁香、辛香16Methyleugenol甲基丁香酚24．85酚类丁香、茴香、辛香气172，4-bis(1，1-dimethylethyl)-Phenol2，4-二叔丁基苯酚3．24酚类18Methylhexadecanoate棕榈酸甲酯10．19酯类19Methyl3-(3，5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propiona⁃ter3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯83．25酯类20Methylstearate硬酯酸甲酯5．13酯类油脂味211-Heneicosylformate二十一碳醇甲酸酯3．63酯类22Diisooctylphthalate邻苯二甲酸二异辛酯12．83酯类23Octadecanoicacid硬脂酸14．73酸类24n-Hexadecanoicacid棕榈酸33．66酸类25(z，z，z)-9，12，15-Octadecatrienoicacid亚麻酸4．04酸类261，2-dimethoxy-4-(1-propenyl)-Benzene异丁香酚甲醚40．31芳香族丁香酚气味、玫瑰香、紫丁香、依兰香274-methoxy-6-(2-propenyl)-1，3-Benzodioxole肉豆蔻醚103．62芳香族香料味28Asaroneα-细辛脑811．63芳香族291-allyl-2，3，4，5-tetramethoxybenzene2，3，4，5-四甲氧基-1-烯丙基苯15．86芳香族

接下表

注：气味描述来源于http：//www.flavornet.org/flavornet.html，http：//www.perflavory.com/index.html

Note：The odor description comes from http：//www.flavornet.org/flavornet.html，http：//www.perflavory.com/index.html

2.2紫苏各组分挥发性成分的数量及含量由图2、表2可知，紫苏通过SDE-GC-MS分析，共得到44种挥发性成分，总含量为4 282.37 μg/g；含有香气成分的物质有20种，含量为3 006.93 μg/g，占总含量的70%。由此可知，紫苏挥发性成分中，绝大部分都含有香味成分。

图2 紫苏各组分挥发性成分的数量Fig.2 Numbers of P.frutescens volatile compounds

Table2ContentsandpercentageofP.frutescensvolatilecompounds

种类Category挥发性成分含量Contentofvolatilecompounds∥μg/g占总含量的百分比Percentageoftotalcontent∥%醇类Alcohols169．593．96醛类Aldehydes112．482．63烯烃Olefins28．720．67酮类Ketone69．031．61酚类Phenols31．710．74酯类Esters115．032．69酸类Acids52．441．22芳香族Aromatic1086．2925．37萜类Terpenes2613．0861．02

2.3紫苏中具有风味的挥发性成分醇类物质有7种，挥发性成分的含量为169.59 μg/g，占总含量的3.96%。其中，具有香气的成分有4种，分别是十六醇，具有花香和蜡香；紫苏醇，用于制备柑橘、香草、水果型的食用香精；芳樟醇，香气柔和，似玫瑰香气，也似绿茶清香，既有紫丁香气、铃兰香与玫瑰香，又有木香、果香气息；(E)-橙花叔醇，具有青香、玫瑰香和百合香。具有功效和用途的醇类有2种，紫苏醇用于仿制柑橘、香草、水果型食用香精和日化香精或制成乙酸酯；在肿瘤形成初期，不仅能降低肿瘤发生概率，还能减少肿瘤发生种类，对已形成的乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌、肝癌等也具有逆转作用；芳樟醇可以作为香料、除臭剂、抗龋齿剂、杀虫剂，同时还有抗菌作用和镇静作用。

醛类物质有3种，挥发性成分的含量为112.48 μg/g，占总含量的2.63%。其中，具有香气的成分有2种，分别是苯乙醛，具有霍桑味、蜂蜜味；紫苏醛，具有紫苏香、桂醛香、辛香香气。

烯烃类物质有3种，挥发性成分的含量为28.72 μg/g，占总含量的0.67%。烯烃类不含有香气成分的物质。

酮类物质有1种，挥发性成分的含量为69.03 μg/g，占总含量的1.61%。酮类不含有香气成分的物质。

酚类物质有3种，挥发性成分的含量为31.71 μg/g，占总含量的0.74%。其中具有香气成分的有2种，分别是丁香酚，具有丁香、辛香香气；甲基丁香酚，具有丁香、茴香、辛香气味。

酯类物质有5种，挥发性成分的含量为115.03 μg/g，占总含量的2.96%。其中具有香气成分的有1种，硬脂酸甲酯，具有油脂味。

酸类物质有3种，挥发性成分的含量为52.44 μg/g，占总含量的1.22%。酸类不含具有香气成分的物质。但酸类物质中含有一定量的亚麻酸，亚麻酸对人体健康起决定性作用，能影响人的智力和视力。

芳香族物质有6种，挥发性成分的含量为1 086.29 μg/g，占总含量的25.37%。其中，具有香气的成分有3种，分别是异丁香酚甲醚，具有丁香酚气味、玫瑰香、紫丁香、依兰香；肉豆蔻醚具有香料味；芹菜脑具有香料味。芳香族物质中，含有α-细辛脑是中药石菖蒲的主要有效成分，具有平喘、止咳、祛痰、镇静、解痉、抗惊厥等作用，临床用于成人和儿童细菌性肺炎、肺内感染、急慢性支气管炎、支气管哮喘、阻塞性肺气肿、肺心病、支气管扩张及支气管肺癌以及感冒引起的咳嗽、咯痰、喘息。

萜类13种挥发性成分的含量为2 613.08 μg/g，占总含量的61.02%。其中，具有香气的成分有8种，分别是(-)-β-蒎烯，具有松节油香气、干燥木材味、松脂味；反式石竹烯，具有丁香味，用于调配香精；α-合金欢烯，具有木材味、甜味，用于日常香精的调配；石竹烯氧化物，具有草味、甜料味；D-柠檬烯，具有新鲜橙子香、柠檬香；(+)-香橙烯，具有木材味；α-毕澄茄醇，具有草味、木材味；(-)-异丁香烯，具有木材味。具有功效和用途的成分有3种，分别是β-榄香烯，对癌性胸、腹水及某些恶性实体瘤有一定疗效；环氧化蛇麻烯，具有抗炎作用；D-柠檬烯，具有抗癌作用。值得注意的是，反式石竹烯的含量为1 484.17 μg/g，占总含量的35%，说明反式石竹烯的气味是紫苏气味的主要成分[13-15]。

3 结论

同时蒸馏萃取是一种较为准确的对挥发性成分进行定性定量鉴定的方法，通过SDE-GC-MS对挥发性成分的定量分析，能比较各组分间的含量。挥发性成分中鉴定出芳樟醇、反式石竹烯，这些成分是紫苏香气的主要轮廓，其主要表现为丁香味，还有复合花香及果香组成。芳樟醇属于香料中的头香，在香料调配中排在首要位置，是全世界使用量最大的香料；反式石竹烯具有丁香味，在紫苏的挥发性气味中占比高达35%，构成了紫苏挥发性成分的主要轮廓；而紫苏醛、紫苏醇则是紫苏香气成分的特征轮廓。在紫苏的挥发性成分中，也检测到了多种具有抗肿瘤、抗炎、止咳镇痛等药物功能的成分，α-细辛脑的含量高达811 μg/g，D-柠檬烯的含量有158 μg/g。说明紫苏的挥发性成分中既有具有风味的挥发性成分，也有具有药效的挥发性成分。

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