離子液體超聲輔助萃取－氣相色譜法用于紅薯揮發(fā)油指紋圖譜的研究

陳冉，陳芳，余玲，梅艷芳，張銀堂，冶保獻(xiàn)* ，徐茂田，*

(1.鄭州大學(xué) 化學(xué)與分子工程學(xué)院，河南 鄭州 450052;2.商丘師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，河南 商丘 476000;3.中南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長沙 410083)

紅薯(sweet potato)，又名地瓜、甘薯、白薯、番薯、紅苕等，屬旋花科甘薯屬植物，在我國已成為僅次于水稻、小麥和玉米的糧食作物.研究表明，紅薯不僅營養(yǎng)豐富，而且還具有抗腫瘤、抗糖尿病、增強(qiáng)免疫功能等藥用價(jià)值和保健功能［1－4］.近年來，有關(guān)紅薯塊莖和葉子中化學(xué)成分及其藥理作用的研究報(bào)道不斷涌現(xiàn)［5－9］，但是紅薯揮發(fā)油中的化學(xué)成分卻鮮有報(bào)道.

紅薯的化學(xué)成分十分復(fù)雜，其質(zhì)量控制技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注.指紋圖譜技術(shù)能夠揭示復(fù)雜樣品的特性“指紋”信息，被人們廣泛用于天然產(chǎn)物的質(zhì)量控制［10－12］.本文利用離子液體作為提取劑，超聲提取紅薯中的揮發(fā)油，研究不同產(chǎn)地紅薯的氣相色譜指紋圖譜，對于天然產(chǎn)物揮發(fā)油的鑒定和質(zhì)量控制具有一定的參考價(jià)值.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

GC 9790 型氣相色譜儀(浙江福立分析儀器有限公司);ULTRASONS MEDI－II 型超聲波清洗儀(西班牙J.P.Selecta 公司);GL－16G－II 型高速冷凍離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠);100 g 速邦多功能粉碎機(jī)(江陰市萬路機(jī)械制造有限公司);MOTICE－36T 型超純水儀(上海保爾水處理有限公司);離子液體1－丁基－3－甲基咪唑六氟磷酸鹽［BMIM］PF6、1－丁基－3－甲基咪唑四氟硼酸鹽［BMIM］BF4、1－乙基－3－甲基咪唑六氟磷酸鹽［EMIM］PF6、1－乙基－3－甲基咪唑溴鹽［EMIM］Br 純度均為分析純，購自中科院蘭州化學(xué)物理研究所;乙腈為色譜純，購自天津市四友精細(xì)化學(xué)品公司;紅薯分別購自于大連、南陽、平頂山、洛陽和周口等5個(gè)產(chǎn)地.實(shí)驗(yàn)用水為超純水，電阻率＞18M Ω·cm.

1.2 紅薯樣品的制備

將新鮮紅薯洗凈、切塊、粉碎，80 ℃干燥24 h，研磨成粉，4 ℃密閉保存.向50 mL 容量瓶中依次加入1 g紅薯粉末樣品、20 mL 5% ［EMIM］Br 溶液，常溫下超聲60 min，然后轉(zhuǎn)入離心管，離心30 min，轉(zhuǎn)速為5000 rpm，取上清液進(jìn)行氣相色譜分析.

1.3 GC 測定條件

氫火焰離子化檢測器，色譜柱:ATEO(2 m×3 mm);柱溫95 ℃，檢測器、進(jìn)樣器溫度均為140 ℃;載氣:高純氮?dú)猓?.1 MPa，25 mL/min;燃燒氣:高純氫氣，0.1 MPa，30 mL/min;助燃?xì)?高純空氣，0.06 MPa，300 mL/min;進(jìn)樣量:5 μL.

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件的優(yōu)化

對色譜柱溫和柱前壓等色譜條件進(jìn)行單變量條件優(yōu)化.固定載氣壓力為0.1 MPa，在60 ～150 ℃范圍內(nèi)改變柱溫，柱溫在95 ℃時(shí)出峰較多并且分離效果較好;固定柱溫為95 ℃不變，在0.05 ～0.15 MPa 改變柱前壓，柱前壓為0.1 MPa 時(shí)出峰較多并且峰形好，壓力變大則分離效果差，壓力變小則峰變寬.

2.2 紅薯揮發(fā)油提取條件的優(yōu)化

研究了1－丁基－3－甲基咪唑六氟磷酸鹽(［BMIm］PF6)、1－乙基－3－甲基咪唑六氟磷酸鹽(［EMIm］PF6)、1－丁基－3－甲基咪唑四氟硼酸鹽(［BMIm］BF4)和1－乙基－3－甲基咪唑溴鹽(［EMIm］Br)四種離子液體對紅薯揮發(fā)油提取效率的影響.其中［BMIm］PF6和［EMIm］PF6為疏水性，［BMIm］BF4和［EMIm］Br 為親水性.結(jié)果表明，［EMIm］Br 萃取液的色譜峰數(shù)目較多，峰強(qiáng)較強(qiáng)，故選用［EMIm］Br 作為萃取劑.根據(jù)前期研究基礎(chǔ)［13］，利用L9(33)正交試驗(yàn)法對離子液體濃度(1%、5%、10%)、離子液體體積(10 mL、20 mL、30 mL)、超聲時(shí)間(20 min、40 min、60 min)進(jìn)行優(yōu)化，萃取的最優(yōu)條件為:離子液體濃度為10%，離子液體體積為10 mL，超聲時(shí)間為20 min.

2.3 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)

考察周口紅薯提取液樣品，連續(xù)3次進(jìn)樣，保留時(shí)間3.365 min 左右色譜峰的保留時(shí)間和面積的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)分別為0.38%和1.67%，符合指紋圖譜分析的要求.

2.4 共有峰的確定

在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，分別對不同產(chǎn)地紅薯提取液樣品進(jìn)行氣相色譜分析，如圖1所示.根據(jù)不同樣品指紋峰的相對保留時(shí)間(見表1)和相對色譜峰面積，確定共有峰有4個(gè)，并作為紅薯揮發(fā)油的特征指紋色譜峰.

表1 紅薯氣相色譜指紋圖譜的保留時(shí)間

2.5 相似度評價(jià)

采用《中藥色譜指紋圖譜相似度評價(jià)系統(tǒng)》(2004A 版)軟件對樣品的相似度進(jìn)行評價(jià)，其中對照譜圖(S)為大連紅薯.結(jié)果表明，不同產(chǎn)地樣品之間的相似度良好，均大于0.940，見表2.

圖1 不同產(chǎn)地紅薯的氣相色譜圖

表2 不同產(chǎn)地紅薯相似度評價(jià)表

3 結(jié) 論

本文采用離子液體超聲輔助提取紅薯揮發(fā)油，綠色環(huán)保，利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化了提取條件.通過對樣品氣相色譜結(jié)果的分析，確定4個(gè)共有峰作為紅薯揮發(fā)油的GC 指紋峰，利用《中藥色譜指紋圖譜相似度評價(jià)系統(tǒng)》2004A 版評價(jià)不同產(chǎn)地紅薯氣相色譜指紋譜圖的相似度，結(jié)果令人滿意.

［1］尹永芹，羅建光，孔令義.甘薯的化學(xué)成分研究［J］.中草藥，2007，38(4):508－510

［2］劉主，劉國凌，朱必鳳，等.甘薯多糖的抗腫瘤研究［J］.食品研究與開發(fā)，2006，27(8):28－31.

［3］Teow C C，Truong V－D，McFeeters R F，et al.Antioxidant activities，phenolic and beta－carotene contents of sweet potato genotypes with varying flesh colours［J］.Food Chem.，2007，103(3):829－838.

［4］Bovell－Benjamin A C In Advances in Food and Nutrition Research［M］.Taylor S.L.，Ed.，2007，52:1－59.

［5］Mu T－H，Tan S－S，Xue Y－L.The amino acid composition，solubility and emulsifying properties of sweet potato protein［J］.Food Chem.，2009，112(4):1002－1005.

［6］Qiu F，Luo J，Yao S，et al.Preparative isolation and purification of anthocyanins from purple sweet potato by high－speed counter－current chromatography［J］.J.Sep.Sci.，2009，32(12):2146－2151.

［7］Li P－G，Mu T－H，Deng L.Anticancer effects of sweet potato protein on human colorectal cancer cells ［J］.World J Gastroenterol.，2013，19(21):3300－3308.

［8］Chang W－H，Hu S－P，Huang Y－F，et al.Effect of purple sweet potato leaves consumption on exercise－induced oxidative stress and IL－6 and HSP72 levels［J］.J.Appl.Physiol.，2010，109(6):1710－1715.

［9］孟愛麗，劉曉博，司輝清.微波－同時(shí)蒸餾萃取紅薯葉茶香氣成分及其GC－MS分析［J］.食品工業(yè)科技，2013，34(4):109－113.

［10］Su X，Zou H，Lei X，et al.In Bioactive natural products:Detection，isolation，and structural determination［M］.Colegate S.M.，Molyneux R.J.，Eds.，2008.459－489.

［11］Nicoletti M，Petitto V，Gallo F R，et al.In Bioactive natural products:Detection，isolation，and structural determination［J］.UrRahman A.，Ed.，2012，37:217－258.

［12］張銀堂，陳芳，孫焱焱，等.分散液液微萃取用于苦瓜HPLC 指紋圖譜的研究［J］.廣州化工，2011，39(17):8－10.

［13］陳芳，王亞丹，劉昆侖，等.離子液體超聲輔助萃取－氣相色譜法測定紅薯中的呋喃丹［J］.商丘師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，28(12):56－59.