SDE-GC-MS分析紫蘇揮發性成分

黃名正，李 鑫

(貴州理工學院，貴州貴陽 550000)

紫蘇(Perillafrutescens)別名荏、赤蘇、白蘇、香蘇等，為唇形科1年生草本植物。紫蘇具有特異的芳香，原產于我國，在我國種植應用有近2 000年的歷史，主要有藥用、油用、香料、食用等方面，其葉(蘇葉)、梗(蘇梗)、果(蘇子)均可入藥，嫩葉可生食、作湯，莖葉可淹漬。在烹飪過程中加入紫蘇，可以起到去腥提香的作用；在食用香精的制備過程中[1]，也用紫蘇作為原料；紫蘇同時還具有鎮靜安神的功效[2]。近年來，國內外對紫蘇的研究多集中在抑菌、抗癌、抗腫瘤、抗氧化性等方面，而對紫蘇揮發性成分的研究相對較少[2-5]。黎文珊[6]對紫蘇葉揮發油進行了GC-MS定性分析，鑒定到36種揮發性成分；喻世濤等[7]用超聲波提取紫蘇得到25種揮發性成分，微波提取紫蘇得到19種揮發性成分，但未對這些成分進行定量分析，無法比較2種提取方法在成分含量之間的差異；向福等[8]對4種紫蘇葉揮發油進行GC-MS分析，得到29種化合物；胡彥等[9]對紫蘇不同變種葉片的揮發性成分進行分析，共得到31種成分。

同時蒸餾萃取(simultaneous distillation-extraction，SDE)是通過同時加熱樣品水相和有機相溶劑至沸騰狀態來實現的，樣品蒸汽和有機溶劑蒸汽在儀器上端混合，遇到外接的冷凝水后，混合蒸汽被冷凝，并在U形管中分開，分別流向兩側的燒瓶中。該裝置的優點在于蒸餾和萃取同時進行，只需少量的溶劑就可提取大量的樣品，香氣成分得到濃縮。相比于固相微萃取(solid-phase microextraction，SPME)，同時蒸餾萃取能實現定性和定量操作。氣相色譜-質譜(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)聯用被廣泛用于復雜組分的分離與鑒定，具有GC的高分辨率和MS的高靈敏度，是應用最廣泛的揮發性成分的鑒定方法。筆者以紫蘇為研究對象，用SDE-GC-MS方法分析其揮發性成分[10-11]。

1 材料與方法

1.1材料與試劑紫蘇葉(產于廣東梅州)；二氯甲烷(色譜純，天津大茂化學試劑廠)；無水硫酸鈉(分析純，廣東西隴化工有限公司)；1，2-二氯苯標準品(SIGMA公司)。

1.2儀器與設備TRACE1310/ISQ GC-MS聯用儀(賽默飛公司)；同時蒸餾萃取裝置(鄭州賽克斯玻璃儀器有限公司)；400/24*2韋氏分餾裝置(鄭州賽克斯玻璃儀器有限公司)。

1.3揮發性成分的萃取紫蘇葉打粉過60目篩。以二氯甲烷作為萃取劑，采用同時蒸餾萃取裝置進行風味物質萃取，裝置一側取紫蘇10 g放入1 000 mL圓底燒瓶中并加入500 mL H2O，另一側取200 mL二氯甲烷放入500 mL圓底燒瓶中，接入同時蒸餾萃取裝置，其中水相(含樣品的圓底燒瓶)接入高端，有機相接入低端，水相采用可控溫電爐加熱，從而保持微沸狀態，有機相采用水浴鍋加熱，溫度維持在58 ℃，萃取時間為2 h，收集有機相，加入25 g無水硫酸鈉放置于冰箱冷藏過夜，備用[10-12]。

1.4揮發性成分的濃縮紫蘇經SDE法萃取后，采用韋氏分餾柱進行分餾，初始溫度30 ℃，逐步提高溫度，使溶劑蒸發速度控制在2～3滴/s，濃縮至接近2 mL，用注射器轉移至樣品瓶并定容2 mL。

定容后，樣品瓶經封口膜密封，放置冰箱冷凍層，備用。定量分析時，將萃取液與已知濃度的二氯苯(作為內標物)按比例配制，然后進行GC-MS分析。

1.5GC-MS條件GC條件：HP-5 GC毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，進樣口溫度220 ℃，載氣He，流速1.0 mL/min，保留時間3 min，分流比10∶1，升溫程序：起始溫度50 ℃，保持2 min，以5 ℃/min速率升至250 ℃。

MS條件：電子電離源，電子能量70 eV，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，掃描范圍35～450 amu。

1.6揮發性成分的鑒定與含量計算將提取的各組分質譜信息與NIST 08質譜庫進行對照，以正向和反向都大于800的物質為最終確定物質。以一定濃度的1，2-二氯苯為內標，通過計算目標物和內標物峰面積的比值，得到目標物的濃度。

2 結果與分析

2.1紫蘇揮發性成分總離子流色譜圖及成分鑒定紫蘇經

蒸餾、萃取、濃縮后，通過GC-MS進行分析，揮發性成分GC-MS總離子流見圖1，揮發性成分的鑒定見表1。

圖1 紫蘇揮發性成分總離子流色譜Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of P.frutescens volatile compounds

序號Code英文名稱Englishname中文名稱Chinesename含量Contentμg/g分類Category氣味Odor13-methyl-3-Pentanol3-甲基-3-戊醇3．97醇類21-Hexadecanol十六醇21．27醇類花香、蠟香3trans-9-Hexadecen-1-ol反式9-十六烯醇9．52醇類4(-)-Spathulenol(-)-桉油烯醇31．86醇類54-(1-methylethenyl)-1-Cyclohexene-1-methanol紫蘇醇11．24醇類柑橘香、香草、水果香63，7-dimethyl-1，6-Octadien-3-ol芳樟醇12．94醇類玫瑰香氣、綠茶青香、紫丁香、鈴蘭香、果香，屬于香料頭香7(E)-3，7，11-trimethyl-1，6，10-Dodecatrien-3-ol(E)-橙花叔醇78．79醇類青香、玫瑰香、百合香8Hexadecanal十六醛3．25醛類9Benzeneacetaldehyde苯乙醛3．78醛類霍桑味、蜂蜜味104-(1-methylethenyl)-1-Cyclohexene-1-carboxaldehyde紫蘇醛105．45醛類紫蘇香、桂醛香、辛香香氣11trans-3-Decene反式-3-癸烯8．17烯烴121-Dodecene十二烯14．79烯烴1310-Heneicosene10-二十一烯5．76烯烴142-Hexanoylfuran戊基2-呋喃酮69．03酮類15Eugenol丁香酚3．62酚類丁香、辛香16Methyleugenol甲基丁香酚24．85酚類丁香、茴香、辛香氣172，4-bis(1，1-dimethylethyl)-Phenol2，4-二叔丁基苯酚3．24酚類18Methylhexadecanoate棕櫚酸甲酯10．19酯類19Methyl3-(3，5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propiona?ter3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸甲酯83．25酯類20Methylstearate硬酯酸甲酯5．13酯類油脂味211-Heneicosylformate二十一碳醇甲酸酯3．63酯類22Diisooctylphthalate鄰苯二甲酸二異辛酯12．83酯類23Octadecanoicacid硬脂酸14．73酸類24n-Hexadecanoicacid棕櫚酸33．66酸類25(z，z，z)-9，12，15-Octadecatrienoicacid亞麻酸4．04酸類261，2-dimethoxy-4-(1-propenyl)-Benzene異丁香酚甲醚40．31芳香族丁香酚氣味、玫瑰香、紫丁香、依蘭香274-methoxy-6-(2-propenyl)-1，3-Benzodioxole肉豆蔻醚103．62芳香族香料味28Asaroneα-細辛腦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：氣味描述來源于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紫蘇各組分揮發性成分的數量及含量由圖2、表2可知，紫蘇通過SDE-GC-MS分析，共得到44種揮發性成分，總含量為4 282.37 μg/g；含有香氣成分的物質有20種，含量為3 006.93 μg/g，占總含量的70%。由此可知，紫蘇揮發性成分中，絕大部分都含有香味成分。

圖2 紫蘇各組分揮發性成分的數量Fig.2 Numbers of P.frutescens volatile compounds

Table2ContentsandpercentageofP.frutescensvolatilecompounds

種類Category揮發性成分含量Contentofvolatilecompounds∥μg/g占總含量的百分比Percentageoftotalcontent∥%醇類Alcohols169．593．96醛類Aldehydes112．482．63烯烴Olefins28．720．67酮類Ketone69．031．61酚類Phenols31．710．74酯類Esters115．032．69酸類Acids52．441．22芳香族Aromatic1086．2925．37萜類Terpenes2613．0861．02

2.3紫蘇中具有風味的揮發性成分醇類物質有7種，揮發性成分的含量為169.59 μg/g，占總含量的3.96%。其中，具有香氣的成分有4種，分別是十六醇，具有花香和蠟香；紫蘇醇，用于制備柑橘、香草、水果型的食用香精；芳樟醇，香氣柔和，似玫瑰香氣，也似綠茶清香，既有紫丁香氣、鈴蘭香與玫瑰香，又有木香、果香氣息；(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類有2種，紫蘇醇用于仿制柑橘、香草、水果型食用香精和日化香精或制成乙酸酯；在腫瘤形成初期，不僅能降低腫瘤發生概率，還能減少腫瘤發生種類，對已形成的乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌、肝癌等也具有逆轉作用；芳樟醇可以作為香料、除臭劑、抗齲齒劑、殺蟲劑，同時還有抗菌作用和鎮靜作用。

醛類物質有3種，揮發性成分的含量為112.48 μg/g，占總含量的2.63%。其中，具有香氣的成分有2種，分別是苯乙醛，具有霍桑味、蜂蜜味；紫蘇醛，具有紫蘇香、桂醛香、辛香香氣。

烯烴類物質有3種，揮發性成分的含量為28.72 μg/g，占總含量的0.67%。烯烴類不含有香氣成分的物質。

酮類物質有1種，揮發性成分的含量為69.03 μg/g，占總含量的1.61%。酮類不含有香氣成分的物質。

酚類物質有3種，揮發性成分的含量為31.71 μg/g，占總含量的0.74%。其中具有香氣成分的有2種，分別是丁香酚，具有丁香、辛香香氣；甲基丁香酚，具有丁香、茴香、辛香氣味。

酯類物質有5種，揮發性成分的含量為115.03 μg/g，占總含量的2.96%。其中具有香氣成分的有1種，硬脂酸甲酯，具有油脂味。

酸類物質有3種，揮發性成分的含量為52.44 μg/g，占總含量的1.22%。酸類不含具有香氣成分的物質。但酸類物質中含有一定量的亞麻酸，亞麻酸對人體健康起決定性作用，能影響人的智力和視力。

芳香族物質有6種，揮發性成分的含量為1 086.29 μg/g，占總含量的25.37%。其中，具有香氣的成分有3種，分別是異丁香酚甲醚，具有丁香酚氣味、玫瑰香、紫丁香、依蘭香；肉豆蔻醚具有香料味；芹菜腦具有香料味。芳香族物質中，含有α-細辛腦是中藥石菖蒲的主要有效成分，具有平喘、止咳、祛痰、鎮靜、解痙、抗驚厥等作用，臨床用于成人和兒童細菌性肺炎、肺內感染、急慢性支氣管炎、支氣管哮喘、阻塞性肺氣腫、肺心病、支氣管擴張及支氣管肺癌以及感冒引起的咳嗽、咯痰、喘息。

萜類13種揮發性成分的含量為2 613.08 μg/g，占總含量的61.02%。其中，具有香氣的成分有8種，分別是(-)-β-蒎烯，具有松節油香氣、干燥木材味、松脂味；反式石竹烯，具有丁香味，用于調配香精；α-合金歡烯，具有木材味、甜味，用于日常香精的調配；石竹烯氧化物，具有草味、甜料味；D-檸檬烯，具有新鮮橙子香、檸檬香；(+)-香橙烯，具有木材味；α-畢澄茄醇，具有草味、木材味；(-)-異丁香烯，具有木材味。具有功效和用途的成分有3種，分別是β-欖香烯，對癌性胸、腹水及某些惡性實體瘤有一定療效；環氧化蛇麻烯，具有抗炎作用；D-檸檬烯，具有抗癌作用。值得注意的是，反式石竹烯的含量為1 484.17 μg/g，占總含量的35%，說明反式石竹烯的氣味是紫蘇氣味的主要成分[13-15]。

3 結論

同時蒸餾萃取是一種較為準確的對揮發性成分進行定性定量鑒定的方法，通過SDE-GC-MS對揮發性成分的定量分析，能比較各組分間的含量。揮發性成分中鑒定出芳樟醇、反式石竹烯，這些成分是紫蘇香氣的主要輪廓，其主要表現為丁香味，還有復合花香及果香組成。芳樟醇屬于香料中的頭香，在香料調配中排在首要位置，是全世界使用量最大的香料；反式石竹烯具有丁香味，在紫蘇的揮發性氣味中占比高達35%，構成了紫蘇揮發性成分的主要輪廓；而紫蘇醛、紫蘇醇則是紫蘇香氣成分的特征輪廓。在紫蘇的揮發性成分中，也檢測到了多種具有抗腫瘤、抗炎、止咳鎮痛等藥物功能的成分，α-細辛腦的含量高達811 μg/g，D-檸檬烯的含量有158 μg/g。說明紫蘇的揮發性成分中既有具有風味的揮發性成分，也有具有藥效的揮發性成分。

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