板栗花挥发油的提取和GC-MS分析

刘俊芳，杨越冬，杜　彬，张建旺，周　艳

(河北科技师范学院，河北 秦皇岛，066004)



板栗花挥发油的提取和GC-MS分析

刘俊芳，杨越冬*，杜彬，张建旺，周艳

(河北科技师范学院，河北 秦皇岛，066004)

采用CO2超临界萃取技术对板栗花挥发油进行提取，并利用GC-MS技术对其进行成分分析。在提取压力15 MPa，提取温度45 ℃和提取时间2 h条件下，板栗花挥发油的提取率为1.16%。本次实验在板栗花挥发油中检测出31种化合物，其中26种化合物首次在板栗花中发现。

板栗花；挥发油；CO2超临界萃取；气相质谱联用

板栗，壳斗科(Fagaceae)栗属(Castanea)[1]，广泛分布于越南及中国等亚洲地区，多种植于海拔370～2 800 m的山地地区，现已为人工广泛栽培。板栗花性味甘、平，无毒，可祛除疾病。作为民间用药，栗花在临床上早有应用，并有一定的治疗效果。栗花可以治疗喉炎肿毒等症状，可以食用。板栗花也可以外用，捣碎取汁外用可治疗漆疮症。据《本草纲目》记载，它可以治疗瘰病和赤白痢疾。目前，已有科研工作者对板栗花黄酮、多酚等活性物质以及挥发性成分的提取工艺[2～4]、化学成分及含量测定[5]、生理活性[6，7]等方面做了一些研究。本次实验采用CO2超临界萃取技术对板栗花中挥发油的萃取工艺进行了研究，并采用气相色谱-质谱联用技术对最佳条件下提取的挥发油化学成分进行分析，以期为板栗花的进一步研究和综合开发利用提供理论依据。

1　材料与方法

1.1仪器和试剂

1.1.1材料板栗花采于河北省迁西县板栗工程研究中心，品种为“燕龙”。

1.1.2试剂无水乙醇(天津化学试剂三厂生产)、蒸馏水(市场订购)、高纯液态CO2(北京龙辉京城气体有限公司生产)。

1.1.3仪器JA2003N电子天平(上海精密科学仪器有限公司生产)、YLA-2000电热恒温鼓风干燥机(黄石市恒丰医疗器械有限公司生产)、EYELA N-1100旋转蒸发仪(日本东京理化器械株式会社生产)、Jsp-200金穗高速多功能粉碎机(浙江省永康市金穗机械制造厂生产)、SDC-6低温控温仪(南京新辰生物科技有限公司生产)、TYW-2空气压缩泵(上海九甲实业有限公司生产)、KQ5200DB型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司生产)、Spe-ed CO2超临界萃取仪(美国应用分离公司生产)、7890A GC/5975C MS气相色谱-质谱联用仪(美国安捷伦公司生产)。

1.2实验方法

1.2.1挥发油的提取取新鲜板栗花低温烘干，粉碎至40目，利用CO2超临界萃取仪对板栗花挥发油进行萃取。本试验采用无夹带剂的方法，对萃取压力、萃取温度、萃取时间等几个影响萃取效果的因素分别进行单因素试验，再通过正交试验获得最优提取条件。

1.2.2挥发油成分的GC-MS分析气相色谱(GC)分析使用安捷伦的7890A GC/5975C MS气相色谱仪。气相色谱质谱条件为：离子源温度230 ℃；四级杆温度150 ℃；前进样口温度280 ℃；使用氦气作为载体，流速为1.2 mL/min；质量扫描范围35～400(质量数)；程序升温40～280 ℃，40 ℃保留2 min，以2 ℃/min升至215 ℃，然后以5 ℃/min升至280 ℃保留10 min；溶剂延迟5 min。

2　结果与讨论

2.1CO2超临界对板栗花挥发物质的萃取

2.1.1单因素试验结果本次试验利用CO2超临界对板栗花挥发物质的萃取，采用无夹带剂的方法，所以考虑的可能会影响板栗花挥发物质萃取的因素有萃取压力、萃取温度、萃取时间。设计正交试验表L9(33)见表1。

2.1.2正交试验结果准确称取板栗花共18份(每个试验平行做2份)，每份10 g，按表1的正交试验设计进行CO2超临界萃取，收集提取物进行差重称重，计算每组提取率平均值，试验组别与计算结果见表2。

表1　提取板栗花挥发油的正交试验设计[L9(33)]

表2　板栗花挥发物质的提取正交试验结果

2.1.3试验数据分析利用SPSS的方差分析法对表2中的试验结果进行方差分析。分析结果如表3所示。由表3可知因素“温度”的P值小于0.05，对试验结果有显著影响，因素“压力”、“时间”的P值均大于0.05，对试验结果影响差异不显著。

表3　板栗花挥发物质提取率的方差分析

由Duncan多重比较可以看出A3B1C3为适宜的的试验组合。综合考虑表3的结果及经济效益，确定最佳的工艺条件为萃取压力15 MPa，萃取温度45 ℃，萃取时间2 h。在此条件下，板栗花挥发油的提取率为1.16%。

2.2板栗花挥发物质的鉴定结果与分析

板栗花的挥发油，用气相色谱-质谱仪进行分析鉴定，得到总离子流图(图1)。共分离出挥发油中的46个组分，所得组分的质谱图按照谱库检索，并参照标准谱图和质谱的裂解规律，结合相关文献[8～14]共鉴定出31种成分(表4)。查阅文献，壬醛先后由高亚琴[8]于1985年在东北板栗花和王浩然[4]于2011年在河北迁西板栗花中检测出，二十一烷、十八烷酸、n-十六烷酸、(Z,Z)-9,12-十八碳二烯酸由徐启福[9]于1992年从湖南产的板栗花中发现。其余26种化合物首次从板栗花挥发油中检测出，分别为：2,6,6-三甲基-二环[3.1.1]庚烷、十七烷、十七烷基环氧乙烷、叶绿醇、(9Z,12Z,15Z)-十八碳-9,12,15-三烯酸、L-色氨酸醇、十八烷、1,2-苯二羧酸二环己基酯、1-(2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-基)-1-戊烯-3-酮、十八烷醛、(1Z,3Z,5Z)-7-羰基环庚-1,3,5-三烯甲腈、N-(色烷-5-基)乙酰胺、2,6,10,15,19,23-六甲基-2,6,10,14,18,22-二十四碳六烯、1,19-二十碳二烯、五氟丙酸二十二烷酯、七氟丁酸二十四烷酯、三氟乙酸二十八烷酯、2,6,10,14-四甲基十六烷、(E)-3,7-二甲基辛-2,6-二烯基己酸酯、十一碳-10-炔酸、2-十四烷基噁丙环、柏木脑、7-亚甲基-2,4,4-三甲基-2-乙烯基-二环[4.3.0]壬烷、6-甲基呋喃并[3,4-c]吡啶-3,4(1H,5H)-二酮、3,5,6,7,8,8a-六氢-4,8a-二甲基-6-(1-甲基乙烯基)-2(1H)萘酮、8S,14-cedran-二醇。

3　结　　论

超临界CO2萃取方法具有无毒、产物纯净等优点，本次试验建立了利用SFE-CO2技术萃取板栗花挥发油的一个快捷的提取方法,并确定最佳的工艺条件为：萃取压力15 MPa，萃取温度45 ℃，萃取时间2 h。在此条件下，板栗花挥发油的提取率为1.16%。

利用GC-MS技术分析了板栗花挥发油的化学成分，并首次在板栗花中检测出26种化合物，其中酯类化合物有5种，醇类化合物有4种，醛类化合物有2种等，是板栗花香气的重要组成成分。其中含量最高的组分为2,6,10,14-四甲基十六烷，含量较高的酯、醛酮及醇类成分分别为：8S,14-cedran-二醇、3,5,6,7,8,8a-六氢-4,8a-二甲基-6-(1-甲基乙烯基)-2(1H)萘酮、6-甲基呋喃并[3,4-c]吡啶-3,4(1H,5H)-二酮、十八烷醛和叶绿醇。

图1　板栗花挥发物的GC-MS分析总离子流色谱

表4　板栗花挥发物质高效液相质谱联用分析结果

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[2]杜彬,王同坤,侯文龙,等.板栗花中总多酚提取工艺优化[J].食品科学, 2011,32(16):121-126.

[3]张建旺,杜彬,王同坤,等.响应面法优化板栗花总黄酮微波提取工艺[J].理化检验-化学分册,2012,48(4):435-438,441.

[4]王浩然,魏福祥,桂建业.板栗花挥发油成分的提取与应用研究[J].河北科技大学学报, 2011,32(4):384-390.

[5]Dudek-Makuch M,Matlawska I.Coumarins in horse chestnut flowers: isolation and quantification by UPLC method[J].Acta Pol Pharm,2013,70(3):517-522.

[6]Carocho M,Barros L,Bento A,et al.Castanea sativa Mill. Flowers amongst the Most Powerful Antioxidant Matrices: A Phytochemical Approach in Decoctions and Infusions[J].Biomed Research International,2014(107):1 106-1 113.

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[8]高亚琴.板栗花的挥发油成分[J].沈阳药学院学报,1985,2(4):292-294.

[9]徐启福,李顺祥,邵国强.板栗花挥发油的化学成分[J].中草药,1992,23(3):124.

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[11]苏伟,武昌会,母应春,等.三穗鸭挥发性风味成分研究[J].食品研究与开发,2012,33(10):107-110.

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[13]Afzal M,Shahid M,Jamil A,et al.Phytochemical Spectrum of Essential Oil of Paganum harmala by GC-MS and Antimicrobial Activity Using Sequential Solvents Fractions and Essential Oil[J]. Asian Journal of Chemistry, 2014,26(2):574-578.

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(责任编辑：朱宝昌)

Supercritical Fluid Extraction and GC-MS Analysis of Volatile Oil from Chinese Chestnut Flower

LIU Junfang,YANG Yuedong,DU Bin,ZHANG Jianwang,ZHOU Yan

(Hebei Normal University of Science & Technology,Qinhuangdao Hebei,066004,China)

The chemical compositions of volatile compounds from chestnut flower extracted by supercritical carbon dioxide were analyzed by GC-MS in this study. The highest extraction rate of chestnut flower volatile oil could reach 1.16% at 15 MPa and 45 ℃ for 2 hours. 31 constituents were isolated and 26 of them were identified in the chestnut flower for the first time.

chestnut flower;volatile oil;supercritical CO2extraction;GC-MS

10.3969/J.ISSN.1672-7983.2016.01.005

河北省研究生创新项目(2015)；河北省自然科学基金项目(项目编号：C2010001523)。

，女，博士，教授。主要研究方向：天然产物化学。E-mail:trcwhx@126.com。

2016-01-04; 修改稿收到日期: 2016-02-29

TQ914.1; R284.2

A

1672-7983(2016)01-0026-04

刘俊芳(1990-)，女，硕士研究生。主要研究方向：天然产物化学。