基于不同提取方法的漢麻葉精油揮發性成分比較與分析

田 媛，孫宇峰，張大鵬，魯振家

(1.黑龍江省科學院大慶分院，黑龍江 大慶163316； 2.深圳市航天食品分析測試中心有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引 言

漢麻又稱工業大麻，屬于大麻科大麻屬一年生草本植物，是張建春等[1]根據英文“Hemp”音譯而來。漢麻中四氫大麻酚(THC)含量低于0.3%，屬于無毒品利用價值的大麻類型[2]，其漢麻葉含有豐富生理活性成分，如萜類、酚類、黃酮類、生物堿等[3-5]。漢麻葉在生長旺盛時期和后期，葉子占整個植株質量分別為25%和8%～14%[6]。精油是一類重要的天然香料，是由多種類型化合物組成的混合物。精油包含烷烴類、醇類、萜烯類和酯類等多種特殊活性成分[7]，具有美容護膚、抑菌殺菌、抗血栓、抗腫瘤[8-12]等功效，被應用于化妝品、藥品等不同領域。

目前，Dennis Fiorini等[13]在漢麻干花序中獲得了一種富含CBD的精油。Simona Piccolella等[14]對漢麻花序進行提取并做了定性比較分析。Erika Vági等[15]采用超臨界和亞臨界CO2萃取法，對漢麻脫粒殘渣進行了提取研究。朱晨瑜等[16]采用頂空固相微萃取-氣相色譜質譜聯用分析漢麻葉揮發性成分，從漢麻葉中檢出59種揮發性成分。蔣勇等[17]采用同時蒸餾萃取-氣相色譜-質譜聯用分析漢麻葉揮發性成分，從漢麻葉中鑒定出44種揮發性成分。但國內采用MAHD法和SFE-CO2法對漢麻葉精油提取及針對不同提取方法精油揮發性成分差異比較的研究未見報道。采用微波輔助-水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法提取漢麻葉精油，并通過氣相色譜-質譜法對兩個漢麻葉精油揮發性成分進行對比分析，為漢麻葉精油深入研究和開發利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

漢麻葉采自黑龍江省科學院大慶分院實驗田；蒸餾水；無水硫酸鈉與30℃～60℃石油醚均為分析純；CO2：食用級，純度99.99%。

1.1.2 儀器與設備

FW400A 高速萬能粉碎機(常州市偉嘉儀器制造有限公司生產)；晨星30目和75目篩子；PTX-FA110電子天平(福州華志科學儀器有限公司生產)；MM721AAU-PW(X)美的微波爐(佛山市順德區美的微波電器制造有限公司生產)；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鞏義市予華儀器有限責任公司生產)；TDL-80-2B離心機(上海安亭科學儀器廠生產)；SFT-10型超臨界CO2萃取裝置(Erie，PA USA生產)；Agilent 7890A-5975C氣相色譜質譜聯用儀(美國安捷倫科技有限公司生產)；恒溫磁力攪拌器(08-2T，上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司生產)；固相微萃取裝置(57330-U，supelco生產)。

1.2 方法

1.2.1 漢麻葉精油的提取

微波輔助水蒸氣蒸餾法提取漢麻葉精油，參照文獻[18]方法進行提取[18]。晾干的漢麻葉粉碎過75目篩，稱取漢麻葉粉末100 g，按照料液比1∶8 (g/mL)加入蒸餾水，在微波功率為480 w、微波輻射時間為10 min、微波處理后放入2 000 mL圓底燒瓶中進行水蒸氣蒸餾8.7 h，用石油醚進行油水分離，加入適量無水硫酸鈉除去少量水分，最后揮干石油醚得到漢麻葉精油。

超臨界CO2萃取法提取漢麻葉精油，參照文獻[19]方法進行提取[19]。晾干的漢麻葉粉碎過30目篩，稱取漢麻葉粉末30 g，裝進萃取釜，密封安裝后進行超臨界CO2萃取，萃取壓力為29 MPa，萃取溫度49℃，萃取時間3.4 h，CO2流量為13 mL/min，得到漢麻葉精油。

1.2.2 GC-MS分析條件

精油樣品預處理：精油樣品置于20 mL頂空萃取瓶中，封蓋，置于60℃水浴中，平衡20 min后插入萃取針萃取30 min。萃取針使用前在氣質進樣口活化20 min(250℃)。

色譜條件：

色譜柱：HP-5MS(60 m×250 μm×0.25 μm)；進樣口溫度250℃，氣質接口溫度250℃；載氣流速1.5 mL/min，分流比20∶1；升溫程序：初始50℃，保持2 min；以5℃/min升溫到100℃保持3 min；4℃/min升溫到140℃保持5 min；4℃/min升溫到180℃保持5 min；5℃/min升溫到250℃保持5 min；10℃/min升溫到280℃保持10 min。

質譜條件：EI離子源，電子能量70 eV；離子源溫度230℃；四級桿溫度150℃；全掃描35～550 da。

1.2.3 GC-MS數據處理

精油揮發性成分采用GC-MS分析和鑒定，質譜圖數據經計算機檢索，并利用儀器自帶NIST 質譜庫進行自動檢索和人工檢索，確認各個化合物的名稱，采用峰面積歸一化法確定各個成分的相對質量分數。

2 結果與分析

2.1 精油物理性質比較

采用微波輔助-水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法提取的漢麻葉精油物理性質比較見表1。兩種提取方法的提取率分別為0.21%和0.28%。微波輔助-水蒸氣蒸餾法所得精油為淡黃色，超臨界CO2萃取法所得精油為金黃色。

表1 兩種提取方法精油物理性質比較Tab.1 Physical properties of the essential oil extracted by two extraction methods

2.2 精油化學成分比較

采用氣質聯用色譜儀(GC-MS)對兩個精油樣品進行揮發性成分分析。兩個不同提取方法所得精油樣品經GC-MS 聯用技術檢測所得到總離子流色譜圖見圖1。通過計算機檢索，同時利用質譜庫相互匹配進行定性分析。采用面積歸一化法計算各成分相對百分含量，結果見表2。

圖1 兩種不同提取方法漢麻葉精油氣相色譜-質譜總離子流色譜圖Fig.1 Total ion flow chromatogram of GC-MS of essential oil from hemp leaves from two different extraction methods

表2 不同提取方法漢麻葉精油成分及其含量Tab.2 Constituents and the content of essential oil from hemp leaves by different extraction methods

續表2

續表2

由表 2 可見，通過對漢麻葉精油揮發性物質化學成分進行GC-MC分析，微波輔助-水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法所得漢麻葉精油共鑒定出90種化合物，其中共有化合物50種。微波輔助-水蒸氣蒸餾法提取的精油共鑒定78種化合物，占總峰面積的86.67%。其中，烴類化合物有35種，醇類有12種，酮類7種，雜環化合物5種，酚類3種，醛類3種，其他化合物11種，未知化合物2種。超臨界CO2萃取法提取的精油共鑒定出62種化合物，占總峰面積的90.81%，較微波輔助-水蒸氣蒸餾法少16種化合物。其中，烴類化合物有36種，醇類有13種，酮類2種，酚類1種，酸類2種，酯類1種，其他化合物有5種，還有未知化合物2種。由表3可知，不同提取方法的漢麻葉精油中化合物種類及相對含量存在差異。化合物類別方面，兩種提取方法得到的精油都為8種，但微波輔助-水蒸氣蒸餾法提取的精油未檢測出酸類和酯類，而超臨界CO2萃取法未檢測出雜環化合物和醛類，但兩種方法得到的精油成分中絕大部分都為烴類和醇類，其中烴類化合物最多，相對含量分別為66.76%和78.02%，其次為醇類化合物，相對含量分別為11.98%和8.64%，說明微波輔助-水蒸氣蒸餾法提取的精油揮發性成分烴類百分含量較超臨界CO2萃取法低，醇類百分含量較高。此外，微波輔助-水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法提取的漢麻葉精油中相對百分含量最高的均是β-石竹烯，分別為19.56%和23.77%，其次均為α-律草烯，相對百分含量分別為7.95%和9.28%，其他成分較高的有紅沒藥醇、石竹素、瑟林烯、反式-β-金合歡烯、香樹烯、愈創木醇、γ-依蘭油烯等。

表3 不同提取方法漢麻葉精油成分類別及相對含量Tab.3 Composition categories and relative contents of essential oil from hemp leaves by different extraction methods

3 結論

采用微波輔助-水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法提取的漢麻葉精油顏色分別為淡黃色和金黃色，提取率分別為0.21%和0.28%，超臨界CO2萃取法提取率較高。經 GC-MS 聯用技術測定結果顯示，兩種不同提取方法提取的漢麻葉精油共鑒定出90種化合物，共有化合物有50種，主要含有烴類、醇類、酮類、酚類等，其中烴類相對含量占比最大，相對含量分別為66.76%和78.02%。漢麻葉精油中相對百分含量最高的均是β-石竹烯，其次均為α-律草烯。β-石竹烯為我國GB2670-1996規定允許使用的食用香料，用于辛香香型日化及食用香精配香及煙用香精協調，對增加焦甜香氣具有較好效果，主要作用于合成香料原料，如合成乙?；裣┑龋?律草烯具有防癌作用，類別和成分含量差異和特異成分決定了精油差異。對不同提取方法所得精油成分比較分析，旨在為漢麻葉精油資源開發利用提供一定的理論依據，促進漢麻產業全面發展，從而帶來經濟和社會價值。