水蒸氣蒸餾與乙醇提取蓮藕成分的GC-MS分析

胡西洲， 鄭 丹， 彭西甜， 夏 虹， 周有祥， 彭立軍， 孫丹陵

(1.湖北省農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所，湖北武漢 430064； 2.湖北中醫藥大學檢驗學院，湖北武漢 430065)

蓮藕屬睡蓮科植物蓮(NelumbonuciferaGaertn.)的肥大根莖，為多年水生宿根植物，原產于亞熱帶多雨地區，在中國已有3 000多年的種植歷史，主要分布在黃河、長江、珠江流域。蓮藕作為亞洲，特別是中國的一種用途很廣的水生經濟植物，不僅可以食用，而且有很高的藥用價值[1]。《中藥大辭典》記載，“藕生用能清熱、涼血、散瘀，治熱病煩渴；熟用可以健脾、開胃、益血、生肌、止瀉”[2]。蓮藕中的活性成分有生物堿、膳食纖維、多酚類化合物、揮發油、脂肪酸等。蓮藕中的生物堿主要有兩類，包括單芐基異喹啉類生物堿(N-甲基衡州烏藥堿、去甲衡州烏藥堿)和阿樸菲類生物堿(荷葉堿，O-去甲荷葉堿)[3]，生物堿有降血脂、抗自由基、抑制高膽固醇血癥和動脈硬化等生理作用。蓮藕中還含有大量的膳食纖維，研究表明，經榨汁去淀粉加工后的藕渣部分含有豐富的膳食纖維，其粗纖維含量高達25.1%[4]，是一種很好的纖維素源，膳食纖維有清潔消化壁和增強消化功能，同時可稀釋和加速食物中的致癌物質和有毒物質的清除，保護消化道和預防結腸癌。蓮藕中的多酚類化合物主要是兒茶酚、沒食子酸、D-(+)-兒茶素和L-(-)-表兒茶素等[5-6]，它們分布很不均勻，表皮比內部多，藕節又比表皮多[7-8]，多酚類化合物具有抗氧化、強化血管壁、促進腸胃消化、降低血脂肪、增強身體抵抗力等作用。

蓮藕中揮發油的成分種類繁多，主要分為三大類揮發性物質：脂肪族烴類、芳香化合物和萜類，含量較多的是十五碳烷、十七碳烯異構體、十七碳二烯[9]，揮發油具有抗炎、抗過敏、抗突變和抗癌、對中樞神經系統和呼吸系統的調節作用等。蓮藕中含有亞油酸等不飽和脂肪酸與棕櫚酸等飽和脂肪酸，必需脂肪酸具有降血脂、防治冠心病等作用。除此之外，蓮藕還含有豐富的碳水化合物、蛋白質、單寧、脂類等成分[10-18]，有著廣闊的開發前景。蓮藕成分豐富，功能多樣，本試驗分別用水蒸氣蒸餾法和乙醇提取法對蓮藕成分進行提取，將所得結果進行對比分析，以期為蓮藕資源的合理利用和持續發展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蓮藕樣品于2016年10月采自湖北省武漢市蔡甸區蔡甸街西屋臺村三組；乙醇、正己烷、石油醚均為分析純，購自國藥集團化學試劑有限公司。

7890-5975A型氣相色譜-質譜聯用儀(簡稱GC-MS，美國Agilent公司)；LABORTA4010型真空旋轉蒸發儀(Heidolph公司)；HH-8 型數顯恒溫水浴鍋(江蘇常州國華電器有限公司)；MS3型振蕩器(IKA公司)；調溫電熱套(北京市永光明醫療儀器廠)；ME2002E/02型電子天平(梅特勒-托利多上海有限公司)；SFG-02.500型電熱恒溫鼓風干燥箱(黃石市恒豐醫療器械有限公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品制備 將蓮藕洗凈晾干后，勻漿，在80 ℃下烘干5 h，再用研缽研磨成粉末供提取使用。

1.2.2 水蒸氣蒸餾法 稱取10.00 g(精確到0.01 g)蓮藕樣品粉末，置于1 000 mL圓底燒瓶中，按《中華人民共和國藥典》(2010版)附錄ⅩD(揮發油測定法)項下甲法操作，提取5 h，得到乳白色具有濃郁香氣的液體200 mL，再用石油醚(1 ∶1，體積比)萃取2次，萃取液用旋轉蒸發儀蒸干溶劑，再加入2 mL正己烷充分振蕩溶解后供測試用。

1.2.3 乙醇提取法 準確稱量10.00 g(精確到0.01 g)蓮藕樣品粉末，用濾紙包好，放入索氏提取器的提取筒中，取 100 mL 無水乙醇從提取筒中倒入圓底燒瓶中，靜置浸泡 0.5 h，裝上回流冷凝管，加熱回流5 h，抽濾，濾渣重復上述操作處理1次(第2次提取時乙醇用量和浸泡時間減半)，合并所得濾液，使用旋轉蒸發儀蒸干溶劑，再加入2 mL正己烷充分振蕩溶解后供測試用。

1.2.4 GC-MS分析條件 GC條件中的進樣口溫度為 230 ℃；溫度程序：首先于50 ℃保持5 min，以3 ℃/min的速率升溫至125 ℃，保持3 min，然后以2 ℃/min的速率升溫至180 ℃，保持3 min，再以15 ℃/min的速率升溫至250 ℃，保持8 min。載氣為高純氦氣(純度為99.999%)，柱流量為 1.0 mL/min；不分流進樣。

MS條件為電子電離源(EI)；離子化電壓為70 eV；離子源溫度為200 ℃；四級桿溫度為150 ℃；接口溫度為280 ℃；質譜掃描范圍為35～450 amu。

1.3 定性與定量分析方法

定性：(1)各組分峰與NIST14.L譜庫中標準化合物的匹配度；(2)查閱相關組分的文獻。定量：依據面積歸一法進行定量。

2 結果與分析

在上述GC-MS分析條件下，測得蓮藕成分的GC-MS總離子流質譜圖見圖1、圖2。

對GC-MS總離子流圖分析得出，水蒸氣蒸餾法提取的成分中分離出190個峰，鑒定出了80種化合物，占總量的87.78%(以峰面積計)；從乙醇提取法提取的成分中分離出93個峰，鑒定出了51種化合物，占總量的78.91%(以峰面積計)。由圖1、圖2可知，2種方法提取的蓮藕成分存在一定的差異，具體成分和相對含量分析結果見表1。

表1 水蒸氣蒸餾法與乙醇提取法提取蓮藕成分的GC-MS分析結果

續表1

序號類別名稱化學物質登錄號(AS)分子式相對分子量匹配度(%)相對含量(%)水蒸氣蒸餾乙醇提取123-氨基巴豆酸甲酯14205-39-1C5H9NO211564—0.0713七氟丁酸十四烷基酯7365-36-8C18H29F7O2410940.02—14甲氧基乙酸-3-十五烷基酯1000282-05-2C18H36O3300800.01—15二十烷基碳酸乙烯酯1000382-54-3C23H44O3368600.02—16十四酸乙酯124-06-1C16H32O2256960.05—17鄰苯二甲酸異丁正辛酯1000309-04-5C20H30O433490—0.7018棕櫚酸甲酯112-39-0C17H34O2270980.090.0619鄰苯二甲酸二丁酯84-74-2C16H22O4278940.380.6320十六酸乙酯628-97-7C18H36O2284970.940.4221五氟丙酸三十二烷基酯1000351-81-4C35H65F5O2613870.100.2622亞油酸乙酯544-35-4C20H36O230899—2.6223十八酸乙酯111-61-5C20H40O231395—1.1824五氟丙酸三十八烷基酯1000351-89-1C41H77F5O2697720.35—25己二酸二(2-乙基己)酯103-23-1C22H42O4371950.401.26262-羥基-1-(羥甲基)棕櫚酸乙酯23470-00-0C19H38O433193—6.2227鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯117-81-7C24H38O4391970.43—28反丁烯二酸-2-氯乙基十五烷酯 1000330-62-1C21H37O4Cl389980.11—29酮類苯乙酮98-86-2C8H8O120910.02—302,3-二氫-3,5二羥基-6-甲基-4(H)-吡喃-4-酮28564-83-2C6H8O414494—0.55312,6-二(1,1-二甲基乙基)-2,5環己二烯-1,4-二酮719-22-2C14H20O2220980.05—324-甲基二苯甲酮134-84-9C14H12O196900.11—332-羥基環十五酮4727-18-8C18H34O2282950.35—347,9二叔丁基-1-氧雜螺-(4,5)-6,9-癸二烯-2,8-二酮82304-66-3C17H24O3276990.10—35胺類荷葉堿475-83-2C19H21NO229594—0.7336O-去甲荷葉堿3153-55-7C18H19NO228197—2.1137十六碳酰胺629-54-9C16H33NO255951.83—38油酸酰胺301-02-0C18H35NO281999.29—39硬脂酰胺124-26-5C18H37NO283941.62—40反式-11-丙烯酰胺10586-57-9C20H39NO309930.08—41羧酸類壬酸112-05-0C9H18O215872—0.1242月桂酸143-07-7C12H24O2200950.03—43肉豆蔻酸544-63-8C14H28O2228980.560.224414-十五烯酸17351-34-7C15H28O2240950.08—45十五烷酸1002-84-2C15H30O2242930.790.1046棕櫚油酸373-49-9C16H30O2254950.270.0947棕櫚酸57-10-3C16H32O22569923.2811.3948順式-10-十七烯酸29743-97-3C17H32O2268970.25—49十七烷酸506-12-7C17H34O2270830.000.1850亞油酸60-33-3C18H32O22809924.428.4751油酸112-80-1C18H34O2282999.298.2852亞麻酸506-21-8C18H32O228097—3.2353硬脂酸57-11-4C18H36O2284991.509.3554十二烯基丁二酸酐19780-11-1C16H26O326694—2.5155烷烴類2,3,4-三甲基癸烷62238-11-3C13H28184720.02—56十二烷112-40-3C12H26170910.04—576-乙基-2-甲基癸烷62108-21-8C13H28184640.02—586-甲基十三烷13287-21-3C14H30198640.02—59壬基環戊烷2882-98-6C14H28196930.04—60環癸烷293-96-9C10H20140930.04—61正十五烷629-62-9C15H32212960.030.14

續表1

序號類別名稱化學物質登錄號(AS)分子式相對分子量匹配度(%)相對含量(%)水蒸氣蒸餾乙醇提取62四十四烷7098-22-8C44H90619860.02—631-碘十三烷35599-77-0C13H27I310800.19—64正三十一烷630-04-6C31H64437860.02—65正十六烷544-76-3C16H34226980.250.34661,2-環氧十八烷7390-81-0C18H36O268740.01—67十一烷基環戊烷6785-23-5C16H32224990.11—68正十四烷629-59-4C14H30198830.09—69正十七烷629-78-7C17H36240960.100.12701-碘三十二烷1000406-32-4C32H65I576800.01—71正十八烷593-45-3C18H38254980.160.0972環十四烷295-17-0C14H2819693—0.0573環十六烷295-65-8C16H32224980.07—74正十九烷629-92-5C19H4026991—0.0775正二十烷112-95-8C20H42283980.170.12765,5-二乙基十五烷1000360-41-7C19H40269900.18—77正十九烷629-92-5C19H40269950.07—78癸基環戊烷1795-21-7C15H30210960.43—791,54-二溴五十四烷1000156-09-4C54H108Br2917931.52—80正二十一烷629-94-7C21H44297971.120.31811,7,11-三甲基-4-(1-甲基乙基)十四烷1786-12-5C20H4028195—0.0282氯代十八烷3386-33-2C18H37Cl28991—1.06832,6,10,14-四甲基十八烷54964-82-8C22H46311930.46—84二十二烷629-97-0C22H46311860.45—85正二十三烷638-67-5C23H48325951.343.3086二十八烷630-02-4C28H58395950.102.0687二十五烷629-99-2C25H52353950.020.9788正二十四烷646-31-1C24H50339960.420.568917α(H)-降藿烷53584-60-4C29H50399910.21—90正二十六烷630-01-3C26H54367960.160.52913-甲基二十六烷65820-56-6C29H60409760.07—92烯烴類E-5-十八烯7206-21-5C18H36252660.04—931-十九碳烯18435-45-5C19H38267900.01—94十八烯112-88-9C18H36252980.050.2795(Z)-三十五碳-17-烯6971-40-0C35H7049192—0.10961-二十二烯1599-67-3C22H44309950.51—97角鯊烯7683-64-9C30H5041195—4.0598順式-9-二十三烯27519-02-4C23H4632398—1.25994,4-二甲基-6,22,24-膽甾三烯1000128-66-9C29H46394900.96—1001-二十四烯10192-32-2C24H48337900.09—101雜環類1-甲基尿嘧啶615-77-0C5H6N2O212664—0.111024-氨基-吡唑并(3,4-D氧基)嘧啶2380-63-4C6H7N5O165720.17—1032-巰基苯并噻唑149-30-4C7H5NS216797—0.59104酚類2,4-二叔丁基苯酚96-76-4C14H22O206960.080.18105醚類二乙二醇丁醚112-34-5C8H18O3162800.02—合計87.7878.91

注：“—”表示未檢出。

由表1可知，水蒸氣蒸餾法共鑒定出了80種物質，含量最高的前5位分別是亞油酸(24.42%)、棕櫚酸(23.28%)、油酸酰胺(9.29%)、油酸(9.29%)、十六碳酰胺(1.83%)(以峰面積計)，亞油酸具有降低血脂、軟化血管、降低血壓、促進微循環的作用。乙醇提取法共鑒定出了51種物質，含量最高的前5位分別是棕櫚酸(11.39%)、硬脂酸(9.35%)、亞油酸(8.47%)、油酸(8.28%)、2-羥基-1-(羥甲基)棕櫚酸乙酯(6.22%)(以峰面積計)，天然油酸對軟化血管有一定效用。表1還不能很直觀地比較2種方法提取蓮藕成分的差異，因此分別對2種方法提取的蓮藕成分的種類及相對含量進行統計，以便分析比較。

由表2可以看出，蓮藕中的成分十分復雜，且2種方法提取的成分相對含量相差較大，水蒸氣蒸餾法提取的成分包括醛類(0.82%)、醇類(0.25%)、酯類(2.90%)、酮類(0.63%)、胺類(12.82%)、羧酸類(60.47%)、烷烴類(7.96%)、烯烴類(1.66%)、雜環類(0.17%)、酚類(0.08%)、醚類(0.02%)等化合物。乙醇提取法提取的成分包括醛類(0.74%)、醇類(0.05%)、酯類(14.51%)、酮類(0.55%)、胺類(2.84%)、羧酸類(43.94%)、烷烴類(9.73%)、烯烴類(5.67%)、雜環類(0.70%)、酚類(0.18%)等化合物。2種方法都是羧酸類占主導作用，但是提取的含量卻相差較大，而且2種方法提取的其他成分也有不同，比如胺類和酯類，說明2種方法在提取蓮藕中成分時存在較大的差異。

表2 蓮藕中化學成分的種類及其相對含量

3 討論與結論

本試驗分別采用水蒸氣蒸餾法和乙醇提取法提取蓮藕中的化學成分并進行研究，共得到包括羧酸類、酯類、烴類等11大類的105種化學組分，含有大量的營養素和生物活性成分，2種方法提取的蓮藕成分存在一定差異，水蒸氣蒸餾法提取的主要是羧酸類和胺類，乙醇提取法提取的主要是羧酸類和酯類。而且2種方法提取的羧酸類化合物也有差異，水蒸氣蒸餾法提取的羧酸中包含不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸，而乙醇提取法提取的羧酸中主要是飽和脂肪酸。所以在進行蓮藕成分提取時，要根據所需物質及當時的條件選擇合適的方法進行試驗。

此外蓮藕中含有大量的營養素和生物活性成分，例如亞油酸等必需脂肪酸，不僅為必需營養，而且與兒童生長發育和成長健康有關，更有降血脂、防治冠心病等治療作用，且與智力發育、記憶等生理功能有一定關系；荷葉堿、O-去甲荷葉堿等胺類化合物具有降血脂、抗自由基、抑制高膽固醇血癥和動脈硬化等生理作用；角鯊烯具有調節機體功能的抗氧化成分。但大量的蓮藕加工下腳料(如藕節、藕皮)和通心蓮加工下腳料(如外種皮、蓮心)等通常作為廢棄物處理，既浪費資源，又不環保[3]，本試驗對蓮藕成分的研究也為蓮藕功能性食品的研發提供了理論依據。