東紫蘇揮發(fā)油的化學(xué)組成及其抗氧化活性研究

張海濤，張亞光，毛媛，劉克武

(1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201302；2.黑龍江省林業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157010)

東紫蘇(elsholtziabodinieriVant.)，別名小香薷、鳳尾茶、野山茶等，屬唇形科、香薷屬[1]，多產(chǎn)于我國云南、甘肅、貴州等地，是常見農(nóng)產(chǎn)品和民俗中草藥，可用于治療外感風(fēng)寒、頭痛咽痛等[2-3]。有學(xué)者對東紫蘇植株全草進(jìn)行了化學(xué)成分研究，發(fā)現(xiàn)其包含黃酮、多酚等多種化合物，但其主要成分及含量有待進(jìn)一步分析[3-5]。東紫蘇揮發(fā)油因其特殊的化學(xué)組成，表現(xiàn)出良好抗菌和殺蟲活性，但其抗氧化活性研究未見報(bào)道[6]。采用水蒸汽蒸餾法提取東紫蘇揮發(fā)油，運(yùn)用GC-MS技術(shù)分析其主要化學(xué)組成，并考察其抗氧化活性，為東紫蘇的綜合開發(fā)利用提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)支撐[7-9]。

1 材料方法

1.1 材料與儀器

東紫蘇，購自云南建水；無水乙醇(AR)，1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH, 1, 1-Diphenyl- 2-picrylhydrazyl)，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。UV/V-16/18紫外可見分光光度計(jì)，青島聚創(chuàng)環(huán)保集團(tuán)有限公司；BS104S電子分析天平，Sartoriu(德國)；DRT-TW型調(diào)溫電熱套，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；HP7890-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，Agilent (美國)。

1.2 揮發(fā)油的提取

取東紫蘇植株粉碎，過篩后，稱取500 g樣品置于揮發(fā)油提取器中，加蒸餾水5000 mL，按水蒸氣蒸餾法提取8 h，提取次數(shù)2次，收集、合并得黃色澄清油狀物。稱重后除以投料質(zhì)量計(jì)算得油率[10-12]。

1.3 GC-MS分析條件

色譜及質(zhì)譜條件參照相關(guān)文獻(xiàn)[7,13-15]。

1.4 揮發(fā)油對DPPH自由基的清除作用[16-17]

1.4.1 DPPH檢測波長的確定。DPPH分子在溶液中可生成含氮自由基，呈紫色，與自由基清除劑反應(yīng)可生成無色產(chǎn)物。試驗(yàn)中DPPH檢測波長選擇518 nm，所測物質(zhì)抗氧化能力越強(qiáng)，則被檢體系顏色越淺。

1.4.2 DPPH溶液的配制。用無水乙醇溶解0.394 g的DPPH于500 mL容量瓶中，定容，搖勻，即得濃度為2 mmol/L的DPPH儲(chǔ)備液，4 ℃冷藏備用。實(shí)驗(yàn)前用無水乙醇稀釋10倍至0.2 mmol/L。

1.4.3 揮發(fā)油稀釋液的配制。取適量揮發(fā)油，加無水乙,制備7種稀釋液，分別置于試管，搖勻，備用，濃度分別為1.8294、3.6588、5.4882、7.3176、9.147、18.294、45.735 mg/mL。另設(shè)置不添加?xùn)|紫蘇揮發(fā)油的無水乙醇液為對照組。

1.4.4 東紫蘇揮發(fā)油清除DPPH自由基的劑量效應(yīng)。將稀釋液分別與等體積DPPH儲(chǔ)備液混勻，靜置，待體系穩(wěn)定(1 h)，使用紫外可見分光光度計(jì)測定吸光值。實(shí)驗(yàn)平行3次，記錄數(shù)值并按如下公式計(jì)算，AS為樣品在518 nm波長下測定的吸光度值，A0為對照組。

DPPH自由基清除率(%)=(1-As/AO)×100

1.4.5 半抑制濃度(IC50)的計(jì)算。過不同濃度的東紫蘇揮發(fā)油乙醇溶液對 DPPH自由基清除率進(jìn)行線性擬合，計(jì)算其 IC50值(清除率為50%時(shí)的濃度值)，以此評測其抗氧化能力[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 揮發(fā)油主要化學(xué)成分分析

實(shí)驗(yàn)采用水蒸氣蒸餾法共收集得到黃色澄清油狀物1.281 g，并具有濃郁特殊香氣，揮發(fā)油密度為0.9147 g/mL，得油率為2.56‰。采用GC-MS分析并核對，確定了其中含16個(gè)成分，占揮發(fā)油總質(zhì)量的80.31%。如表1所示，桉樹醇的相對含量為43.57%，占比最高。該成分分析結(jié)果與相關(guān)研究結(jié)果有所不同，可能是由于東紫蘇的原產(chǎn)地不同所致[4-5]。

表1 東紫蘇揮發(fā)油化學(xué)成分的GC-MS分析

2.2 DPPH體系的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究

為觀察待測樣品與清除率的時(shí)間變化規(guī)律，了解其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性，實(shí)驗(yàn)選用0.2 mmol/L DPPH乙醇溶液，加入18.294 mg/mL揮發(fā)油檢測液后，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)平穩(wěn)時(shí)間為60 min (圖1)。當(dāng)與相同體積不同濃度的揮發(fā)油稀釋液混合時(shí)，體系的特征吸收峰在518 nm處明顯降低，顯示出對DPPH自由基的清除能力。對各濃度進(jìn)行試驗(yàn)表明，各個(gè)樣品在1 h后達(dá)到平穩(wěn)，該時(shí)間點(diǎn)是穩(wěn)定的檢測點(diǎn)，進(jìn)而可進(jìn)行后續(xù)劑量效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

圖1 東紫蘇揮發(fā)油對自由基清除率的時(shí)間變化曲線

2.3 東紫蘇揮發(fā)油DPPH自由基

根據(jù)以上選擇的波長和反應(yīng)時(shí)間，測定一系列質(zhì)量濃度的揮發(fā)油乙醇溶液對DPPH自由基的清除率，并計(jì)算IC50值。如圖2結(jié)果所示，當(dāng)揮發(fā)油濃度小于18.29 mg/mL時(shí)，對DPPH自由基的清除率呈劑量效應(yīng)，當(dāng)揮發(fā)油濃度大于45.74 mg/mL時(shí)，隨著東紫蘇揮發(fā)油濃度升高，DPPH自由基清除率趨于平衡。

圖2 東紫蘇揮發(fā)油對自由基清除率反應(yīng)曲線(60min)

如圖2所示，確定揮發(fā)油濃度范圍為1.83～18.29 mg/mL，重復(fù)平行實(shí)驗(yàn)3次，記錄數(shù)值并計(jì)算作圖，得出線性擬合方程:y=3.0058x+13.181(R2=0.9990)。基于該方程，可計(jì)算出東紫蘇揮發(fā)油清除DPPH自由基的IC50值為12.25 mg/mL，表明其具有良好抗氧化活性。

圖3 東紫蘇揮發(fā)油對DPPH自由基清除率的線性擬合曲線

3 結(jié)論

本研究以東紫蘇為原材料，提取其揮發(fā)油，旨在分析東紫蘇揮發(fā)油中的主要化學(xué)成分并研究其抗氧化活性。實(shí)驗(yàn)采用水蒸氣蒸餾法收集、合并得黃色澄清油狀物，GC-MS法分析確定了東紫蘇揮發(fā)油中16種成分，其中含有大量的單萜類及其衍生物成分，如具有抑菌、消炎、抗氧化作用的一萜醇桉樹醇。進(jìn)而基于揮發(fā)油的脂溶性特點(diǎn)，選用DPPH法檢測揮發(fā)油的抗氧化特性。當(dāng)揮發(fā)油在1.83～18.29 mg/mL的濃度范圍內(nèi)，DPPH自由基清除率與東紫蘇揮發(fā)油濃度呈現(xiàn)良好的量效關(guān)系，同時(shí)也證實(shí)了東紫蘇揮發(fā)油具有較強(qiáng)的抗氧化性。天然植物提取的抗氧化劑因其安全低毒性，更滿足人們的需求，未來可逐步取代合成抗氧化劑而應(yīng)用于食品工業(yè)中。東紫蘇在我國分布范圍廣泛，藥食兼用，本研究為東紫蘇的進(jìn)一步綜合開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。