五爪金龍揮發油的化學成分與資源化利用分析

余細紅，向亞林

(揭陽職業技術學院，廣東 揭陽 522000)

五爪金龍(Ipomoeacairica)，旋花科番薯屬，是我國公布的第四批中國自然生態系統外來入侵物種名單之一[1]，原產熱帶美洲，現廣泛分布于我國華南地區，成為與“植物殺手”薇甘菊相提并論的一種多年生草質藤本惡性雜草[2]，為了防止五爪金龍進一步的擴散，因此對五爪金龍的生物學特性[3-5]、入侵機制[6]及防控[7-8]等方面的研究工作正在積極開展。據研究發現五爪金龍含有大量次生代謝物質，有一定的藥用價值，如牛蒡苷元(A)和絡石苷元(T)[9]、異綠原酸[10]、黃酮、綠原酸[11]、五糖樹脂苷[12]等物質具有抗腫瘤、抗高血糖、鎮痛等藥用價值，但有關五爪金龍揮發性物質的成分和活性分析的研究較少，如果對五爪金龍的揮發油進一步開發利用，不失為一種全面有效“變害為寶”的治理手段。目前揮發性物質的香料作用、保健與美容功效、藥理作用、抑菌殺蟲作用受到人們的重視和關注。本文采用水蒸氣蒸餾法提取五爪金龍揮發油，利用氣相色譜-質譜(GC-MS)分析揮發油的化學成分，以期為進一步揭示揮發性物質在五爪金龍成功入侵過程中所起的作用，同時分析其化學成分的活性作用，為五爪金龍的進一步資源化開發和利用提供科學依據。

1 實 驗

1.1 材料及儀器

五爪金龍鮮葉采自中國廣州市華南師范大學校園內。Agilent 7890B-5977A氣質聯用儀，美國安捷倫公司；FA2004電子天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；揮發油提取器等。

1.2 實驗方法

1.2.1 五爪金龍揮發油的提取制備

選擇健康生長無病蟲害的新鮮葉片，稱取1000 g葉片，放入揮發油提取器中，采用水蒸氣蒸餾法進行提取，提取時間為8 h，每隔2 h收集一次，然后用無水乙醚萃取，無水硫酸鈉干燥，乙醚自然揮發得到淡黃色油狀液體，稱重得4.7643 g，得油率為0.476%，于4 ℃冰箱貯存備用。

1.2.2 五爪金龍揮發油化學成分分析

取1 μL揮發油，用無水乙醚稀釋成1 mL溶液，采用GC-MS對揮發油進行分析。

GC條件：石英毛細管柱 HP-5MS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)程序升溫，起始溫度為40 ℃，保持1 min，以 5 ℃/min升溫180 ℃，保持2 min，再以10 ℃/min升溫速率，升溫到 260 ℃，然后保持至完成分析，載氣為He(99. 99%)，柱流量 1. 0 mL/min，壓力 28. 8 kPa，進樣口溫度250 ℃，不分流。

MS條件：EI源，電子能量為70 eV，接口溫度為250 ℃，離子源溫度為 230 ℃，采集質量范圍35～500 amu。

樣品經氣相色譜質譜分析，各分離組分采用NIST14譜庫檢索(匹配度大于80%)，并結合人工解析和文獻確認其化學成分。相對含量采用色譜峰面積歸一化法計算。

2 結果與討論

2.1 五爪金龍揮發油成分分析

提取的五爪金龍揮發油樣品，經GC-MS 檢測后，共分離出97個色譜峰，鑒定了其中58個化合物(相似度大于 80%并與標準譜圖比對)，占揮發油總質量的78.16%。分析結果顯示(見表1)，其中含量最高的是(S)(+) -3-甲基-2-丁醇，相對含量達10.54%，其次有異佛爾酮、反式-3-己烯-1-醇、對傘花烴、(Z)-9-十八烯酸酰胺、順式-石竹烯，相對含量分別為9.61%、4.8%、3.09%、3.05%、2.98%。

表1 五爪金龍揮發油成分的GC-MS分析

續表1

3726.6941.71Selin-6-en-4.alpha.-olC15H26O2223827.6060.33正十七烷C17H362403927.8460.421 -碘-三十二烷C32H65I5764028.7680.30正十八烷C18H382544129.1000.88(-)-cis-蒎烷C10H181384231.5050.98鄰苯二酸-異丁基-3-戊烯基酯C18H24O43044332.6200.907,9-二叔丁基-1-氧雜螺(4,5)癸-6,9-二烯-2,8-聚酯C17H24O32764432.7360.85棕櫚酸甲酯C17H34O22704533.4070.56鄰苯二甲酸二丁酯C16H22O42784634.0161.24正二十烷C20H422824735.2270.261-十八烷烯C18H362524835.4401.38正二十一烷C21H442964935.6230.47葉綠醇C20H40O2965035.7910.40硬脂酸甲酯C19H38O22985136.2140.14亞油酸乙酯C20H36O23085236.4113.05(Z)-9-十八烯酸酰胺C18H35NO2815336.6381.19二十二烷C22H463105436.7541.405-十八烷烯C18H362525537.2460.72N,N-二甲基辛酰胺C10H21NO1715638.5760.27十八酰胺C18H37NO2835738.6411.11二十四烷C24H503385838.7400.551-二十九烷烯C29H58406

2.2 五爪金龍揮發油成分的組成分析

表2 五爪金龍揮發油的化學組成

揮發油是粗提取物，是由多種類型的化合物組成的混合體系，由表2可知，組成五爪金龍的揮發油的物質類型主要有酯類、醛類、酮類、醇類、萜類、烷類、芳香族化合物、含氮化合物等，其中萜類化合物的數量最多有18種，總相對含量也比較高，達到20.41%，占揮發油總量的26.83%，僅次于醇類化合物占揮發油的總量(26.83%)，其中含量較高的有順式-石竹烯(2.98%)、長葉烯(2.87%)、蛇麻烯環氧化物II(1.89%)、可巴烯(1.78%)、(+)-喇叭烯(1.23%)、β-欖香烯(0.88%)。醇類化合物的相對總含量最高為20.97%，其中含量最高的是(S)-(+)-3-甲基-2-丁醇，相對含量達10.54%，其次是反-3-己烯-1-醇，相對含量為4.8%。烷類化合物有11種，相對含量大于1%是5-十八烷烯(1.4%)、二十一烷(1.38%)、二十烷(1.24%)、二十二烷(1.19%)、二十四烷(1.11%)。酮類化合物雖然只有異佛爾酮一種，但其相對含量較高達到了9.61%。芳香族化合物有6種，總相對含量為9.05%，其中含量較高的是甘菊藍(2.45%)。酯類化合物中含量最高的是棕櫚酸甲酯(0.85%)，含氮化合物中含量最高的是(Z)-9-十八烯酸酰胺(3.05%)，醛類化合物的只有反-2-己烯醛(0.52%)。

3 結 論

3.1 五爪金龍揮發性物質的組成和含量

本文對五爪金龍揮發油進行了GC-MS分析，分離出97個色譜峰，鑒定了其中的58個化合物，占揮發油總質量的78.16%。其中含量最高的是(S)-(+)-3-甲基-2-丁醇(10.54%)、其它主要化合物含量依次為異佛爾酮(9.61%)、反式-3-己烯-1-醇(4.8%)、對傘花烴(3.09%)、(Z)-9-十八烯酸酰胺(3.05%)、順式-石竹烯(2.98%)。揮發油成分種類豐富，有酯類、醇類、萜類、烷類、醛類、酮類、芳香族化合物、含氮化合物等。但由于植物精油屬于成分復雜的混合物，所以不同的研究者對其成分的鑒定也存在差異。此前楊柳等[13]對五爪金龍葉揮發油的化學成分進行分析和鑒定，經毛細管色譜分離出24個峰，鑒定出23種化合物，占揮發油總量的99.43%，其主要化學成分為石竹烯(29.52%)、大根香葉烯 D(22.32%)、α-石竹烯(19.52%)、β-欖香烯(13.32%)和大根香葉烯 B(2.83%)。筆者發現本結果與楊柳等[13]的結果在揮發油的種類和數量上有一定的差異，這可能是同一種植物會因不同的生長環境或不同的采集期，造成揮發油的成分和含量存在顯著的差異，即使同一株植物因為植物部位的差異，其揮發油成分含量也可能不同。這些差異也可能與樣品的貯存環境、前處理過程和儀器設備的檢測靈敏度差異等有關。目前利用GC-MS 技術對五爪金龍揮發性成分進行分析的報道并不多，因此，如何提高揮發油的產率、品質、價值等方面還需要在提取工藝、在優化各個因素的實驗基礎上進行探索和研究。

3.2 揮發性物質資源利用的潛力分析

揮發性醇類一般具有令人興奮的調和性氣味且有抗腐敗、抗濾過性病毒等特性[14]。諸如(S)-(+)-3-甲基-2-丁醇，具有水果香味[15]；順-3-己烯-1-醇又名葉醇，不僅是名貴的香料，還是香精生產中不可缺少的調香物質；葉綠醇，是一種無環二萜化合物，是合成維生素E、維生素 K1的原料[16]；斯巴醇可抑制淋巴細胞增殖和誘導細胞的調亡，起到抗炎作用[17]。

萜類化合物是植物揮發油的主要成分，具有多種生物活性的一類化合物，常具有提神、抗菌消炎和鎮痛作用[18-19]。石竹烯是一類雙環倍半萜類化合物，是允許使用的食品香料，或者用來合成乙?；裣┑雀袃r值的香料[20]。石竹烯氧化物具有廣泛的鎮痛、抗炎、抗真菌和細胞毒活性[21]。β-欖香烯是我國自行研發的廣譜抗腫瘤新藥，目前已廣泛用于治療各種腫瘤，已被列入國家基本藥物和全國醫保用藥目錄[22]?？砂拖?、別香橙烯等也廣泛用于香精香料和醫藥工業中。其他一些揮發性成分，如大根香葉烯、杜松烯、檸檬烯等都廣泛應用于日化用品、化妝品、食品香料和醫藥工業中[23]。據報道，萜類是具有化感作用的化合物，并可以通過揮發、淋溶、分泌和植物殘體分解等途徑進入環境，從而引起周圍生態系統和生物群落的變化[24]，從而形成更加有利于其自身生長和繁殖的微生態環境，這對于五爪金龍能迅速占據生態優勢是有輔助作用的。林淳等[25]對五爪金龍病蟲害種類進行了較為系統調查，發現其蟲害僅2種昆蟲，其病害僅有炭疽病且室內接種表明其致病力較弱，這可能也與萜類化合物的抗菌和化感作用有關。

異佛爾酮帶有薄荷香味，可以作為一種香原料用于各種香精中，在卷煙中顯著地增加卷煙香氣[26]，也作為一種醫藥、塑料、香料合成的中間體得到廣泛應用[27]。芳香族化合物中對傘花烴又名對異丙基甲苯，它存在于多種精油中。它可以直接用于食用香料，可以用于調配化妝品、皂用和洗滌劑用香精，還可以用于制藥工業，制成軟膠囊，用作鎮咳、祛痰藥、治療慢性氣管炎[28]。甘菊藍又名奧、甘菊環等，存在于菊科植物母菊的全草和花中，具有抗菌鎮痛的作用[29]。此外還有酯類、含氮化合物等也是一些重要的香味物質，含量雖然不多，但也不可忽視它們的作用。總之，五爪金龍揮發油化學成分豐富，其生物活性明顯，具有綜合開發的價值。