權(quán)春梅,劉超祥,張晴晴,郭青欣
(1.亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院藥學(xué)院,安徽 亳州 236800;2.安徽中醫(yī)藥科學(xué)院亳州中醫(yī)藥研究所,安徽 亳州 236800;3.亳州學(xué)院中藥學(xué)院,安徽 亳州 236800)
植物精油又稱揮發(fā)油,是通過提取植物中特有的芳香味油狀液體,取自于植物的花、苞、葉、枝、根、樹皮、果實、種子和樹脂等[1]。大多揮發(fā)油廣泛存在于各種芳香植物中[2]。精油的提取方式十分多樣,如利用提取物的揮發(fā)性成分會隨著水蒸汽蒸發(fā)的水蒸氣蒸餾法、壓榨法、溶劑萃取法、超聲波提取法、超臨界CO2萃取法、微波法及亞臨界萃取法等。研究表明,植物精油對日常生活中所產(chǎn)生的致病性細(xì)菌有有效的抑制作用[3],還能夠殺滅或清除皮膚上的細(xì)菌,凈化空氣[4]。植物精油同樣也具有抗氧化活性及抗炎性的作用,能夠治愈炎癥和抵抗氧化帶來的衰老。
精油是一種混合物,它的組成非常的復(fù)雜,一種精油可能有數(shù)十種甚至上百種化合物。如荊芥揮發(fā)油中就發(fā)現(xiàn)了上百種化合物[5],宋佳等[6]在大馬士革玫瑰精油中檢測出108種化學(xué)成分。
精油成分的分析檢測是研究精油活性,對精油進(jìn)行更好的開發(fā)利用的重要工具和手段。本文主要對植物精油的成分分析的方法進(jìn)行綜述,以期為精油的開發(fā)利用及深入研究精油活性與成分之間的關(guān)系提供基礎(chǔ)。
化學(xué)鑒定法一般是特定官能團(tuán)或特定結(jié)構(gòu)化合物的特性反應(yīng),與其它鑒別方法結(jié)合使用,可以使得鑒別的專屬性更加突出[7]。化學(xué)鑒定法具有專屬性較強(qiáng)、反應(yīng)迅速、現(xiàn)象明顯的特點才有使用價值。包括在適當(dāng)條件下產(chǎn)生顏色、熒光,發(fā)生沉淀反應(yīng)或產(chǎn)生氣體等現(xiàn)象,運(yùn)用化學(xué)鑒定法可以比較客觀和比較準(zhǔn)確地反映出各種物質(zhì)的內(nèi)質(zhì)狀況[8]。
化學(xué)鑒定法主要包括顯色反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、氣體生成反應(yīng)、熒光鑒別等。例如鹽酸-鋅粉反應(yīng)、四氫硼鈉反應(yīng)及與金屬鹽類試劑的絡(luò)合反應(yīng)是檢查提取液中是否含有黃酮類化合物最常用的方法之一[9]。杜鵑等[10]對提取玫瑰精油后的殘渣中的玫瑰色素進(jìn)行成分分析,通過鹽酸-鎂粉反應(yīng)、新配制的飽和中性醋酸鉛溶液、氯化亞鐵呈色反應(yīng)等鑒別反應(yīng),表明色素中含黃酮類化合物。但由于化學(xué)鑒別法樣品需求量大、操作繁瑣、所需時間長、難以得出準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)等不足,因此化學(xué)鑒別法常具有指導(dǎo)和驗證的作用,而利用光譜和波譜等先進(jìn)技術(shù)手段來確定物質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu)的方法[11]。
紫外-可見分光光度法是利用物質(zhì)在200~760nm波長范圍內(nèi)對光的吸收程度隨光的波長不同而變化從而用于鑒別、雜質(zhì)檢查和定量測定的方法[12]。
紫外-可見分光光度法應(yīng)用也非常廣泛,而且樣品處理前較簡便,分析時間短、操作簡單、儀器成本低、分析費(fèi)用低,便攜式紫外分光光度計的出現(xiàn)更是降低了分析成本同時增大了適用性。謝田偉等[13]先對枇杷花精油進(jìn)行分離純化得到黃酮純化物,后于紫外-分光光度儀中掃描其在紫外-可見光中的吸收光譜,并在510nm處定量測定黃酮的含量。權(quán)春梅[14]采用超臨界CO2流體萃取法提取芍花精油,并采用DPPH法和ABTS法在不同波長條件下通過測量其吸光度,測定其成分的抗氧化性。
制備色譜法是指采用色譜技術(shù)分離混合物,制備和收集一種或多種色譜純物質(zhì)的方法。制備色譜中的“制備”這一概念指獲得足夠量的單一化合物,以滿足研究和其他用途,制備量大小和成本高低是制備色譜的兩個重要指標(biāo)。該方法快速,時間短,效率高。黃娜娜[15]從夏橙、椏柑、檸檬和蜜柑的果皮中提取精油,再運(yùn)用高速逆流色譜對精油進(jìn)行分離,以石油醚-乙腈-丙醇(5∶3∶2)為兩相溶劑體系,分離出β-月桂烯、檸檬烯和γ-松油烯三種成分。陸秀云[16]生產(chǎn)苦水玫瑰精油的過程中,建立制備色譜方法,流動相為0.2%甲酸甲醇(B)-0.2%甲酸水,流速為10mL/min,采用梯度洗脫的方式分離出玫瑰廢水中含量高、抗氧化活性較好的多酚物質(zhì)。沈曉強(qiáng)[17]利用快速液相制備色譜系統(tǒng),依次以石油醚、氯仿、甲醇、水為洗脫劑進(jìn)行洗脫,對丁香提取物進(jìn)行分離,再將所收集的流分經(jīng)薄層層析檢測和紫外檢測儀觀察,合并相同的成分的流分進(jìn)行分離和純化。
高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法簡稱為液-質(zhì)聯(lián)用法(HPLC-MS),高效液相色譜和質(zhì)譜可分別作為分離系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。待測的樣品在色譜柱中被流動相分離,經(jīng)質(zhì)譜的質(zhì)量分析器將離子化后的離子碎片按m/z從小到大分開,被檢測器掃描后得到質(zhì)譜圖。液-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)結(jié)合了色譜對樣品的復(fù)雜高分離能力與質(zhì)譜的高靈敏度、高選擇性及能夠提供相對分子質(zhì)量與結(jié)構(gòu)信息的優(yōu)點[18],實現(xiàn)了色譜與質(zhì)譜的優(yōu)勢互補(bǔ)。另外,該法還具有不受樣品沸點的限制,熱不穩(wěn)定、高極性、難揮發(fā)的大分子化合物[19],自動化程度高、分析時間快等特點,廣泛應(yīng)用在藥用、食品和環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域。
于文峰[20]采用對柚皮及提取精油后的殘渣進(jìn)行色素測定,結(jié)合TLC試驗,UV-vis試驗表明,色素中主要成分有柚皮苷、查爾酮或橙酮類物質(zhì)。通過HPLC-MS對色素成分的分析結(jié)果表明,柚皮色素的主要成分是柚皮苷,其含量占色素總量的70%左右。HPLC-MS方法色譜條件:分析柱為 BEH(C18,2.1×100mm,1.7μm);流動相:乙腈 -0.2%甲酸溶液,柱溫45℃,檢測波長 200~700nm,流速0.3mL/min;進(jìn)樣量 1μL。質(zhì)譜條件:離子方式ESI+;毛細(xì)管電壓3.5kV;檢測器電壓1.6kV;離子源溫度100℃;脫溶劑氣溫度250℃;脫溶劑氣流速500L/h;錐孔反吹氣流50L/h;碰撞能量15eV。石雙妮等[21]運(yùn)用水蒸氣蒸餾法提取出玫瑰精油,對提取后留下的副產(chǎn)物——除去殘渣的提取液進(jìn)行分析,利用液質(zhì)聯(lián)用儀和超高效液相色譜飛行時間質(zhì)譜儀對提取液的多酚類化合物進(jìn)行了分析和鑒定,結(jié)果表明提取液中含有槲皮素、蘆丁等30余種酚類化合物;色譜條件:色譜柱為Waters BEH-C18柱(10.0nm×2.1mm,1.7μm);流動相A相為體積分?jǐn)?shù)0.1%甲酸溶液,B相為甲醇;梯度洗脫,流速0.2mL/min;柱溫30℃;紫外檢測波長360nm;進(jìn)樣量3μL。質(zhì)譜條件:毛細(xì)管電壓3.5kV;離子源溫度100℃;加熱毛細(xì)管溫度350℃;干燥氣流速600L/h,霧化氣體流速50L/h;錐孔電壓40V,碰撞能35~40eV;質(zhì)量掃描范圍 m/z100~1500。
氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法簡稱為氣-質(zhì)聯(lián)用法(GC-MS)。氣相色譜法是利用氣體作流動相的色層分離分析方法,氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法將質(zhì)譜儀(MS)與氣相色譜儀(GC)是通過接口連接,進(jìn)行氣質(zhì)聯(lián)用的方法,該方法靈敏度高,適用于分析低分子量的化合物,并且適用于分析樣品中揮發(fā)性成分[22]。
鄭亭亭[23]用三種不同方法提取金花茶葉子中精油各自最佳工藝條件,采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析鑒定出金花茶葉子精油中10種含量超過1%的化合物,得知石油醚可溶的精油成分大多為脂肪酸。胡文杰等[24]采用GC-MS技術(shù)對樟樹油樟、腦樟和異樟3個化學(xué)型葉片精油成分種類進(jìn)行鑒定和比較分析發(fā)現(xiàn)不同化學(xué)型間葉精油成分存在較大差異。張堅[25]運(yùn)用GC-MS技術(shù)對桂花精油已經(jīng)分離的色譜峰進(jìn)行定性,鑒定出了44種化合物,確定了超臨界CO2桂花精油中化合物的種類及其相對百分含量。楊倩[26]對同一批薄荷藥材在相同的貯藏環(huán)境下,通過GC-MS技術(shù)來分析其在不同貯藏期的河南西峽薄荷揮發(fā)油含量,安徽岳西薄荷揮發(fā)油含量,結(jié)果表明薄荷揮發(fā)油含量會隨著貯藏時間而呈現(xiàn)明顯下降趨勢。孟根其其格[27]對側(cè)柏葉精油進(jìn)行分析,用GC-MS聯(lián)用儀獲得精油的總離子流色譜圖,確定了側(cè)柏葉精油的基本化學(xué)成分。李大強(qiáng)[28]采用GC-MS技術(shù)分別檢測甘肅和新疆精油的成分,結(jié)果表明兩個產(chǎn)地的自然精油主要成分基本相同,但含量存在差異。該法是目前對植物精油成分分析應(yīng)用較多的方法。
核磁共振波譜法(NMR)是利用原子核對射頻電磁波輻射的吸收的一種物理方法,它研究的對象主要是各種無機(jī)物以及有機(jī)物,是一種對物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性分析的有效工具,同時也可進(jìn)行定量分析[29]。
核磁共振于20世紀(jì)被發(fā)現(xiàn),但由于當(dāng)時的儀器條件不夠成熟,所以其應(yīng)用只能測定結(jié)構(gòu)方面。隨著超導(dǎo)技術(shù)[30]以及脈沖傅里葉數(shù)字變換等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和引入使得NMR定量分析方法的靈敏度增強(qiáng),分析時間縮短,定量準(zhǔn)確性已逐漸接近HPLC方法的水平,因此逐漸被廣泛應(yīng)用?,F(xiàn)代核磁共振技術(shù)更是逐漸朝著多元的方向發(fā)展[31],在化學(xué)領(lǐng)域、分子生物領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都起著重要的作用。
陳建煙[32]運(yùn)用超臨界CO2萃取法對花葉艷山姜片精油進(jìn)行萃取,取萃取精油中的乙酸乙酯進(jìn)一步分離獲得化合物1和化合物2,將所得化合物進(jìn)行核磁共振掃描分析,結(jié)果表明化合物1與化合物2的氫譜和碳譜基本一致,判斷兩者為同一物質(zhì)。王遠(yuǎn)輝[33]先采用不同的萃取方法獲得艾納香葉的揮發(fā)物(粗提物),再對該揮發(fā)物進(jìn)行升華分離和重結(jié)晶處理,再將重結(jié)晶得到的化合物溶解于氘代氯仿中,利用核磁共振儀測定氫譜、碳譜,結(jié)論證實純化制得左旋龍腦確實是左旋龍腦。舒希凱等[34]利用多種色譜技術(shù)對芍藥花粗提物進(jìn)行分離純化,并采用現(xiàn)代波譜技術(shù)鑒定出11個多酚類化合物。閆秋瑩等[35]采用柱層析技術(shù)對天葵子醇提部位進(jìn)行化學(xué)成分分離,并通過核磁共振波譜技術(shù)來鑒定所得單體的結(jié)構(gòu),結(jié)果鑒定出天葵子醇提取物中的6個化合物。
綜上所述,目前用來分析精油成分的方法很多,但不同的方法都有其特點,在實際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)不同的精油的特點,選擇合適的分析方法。因此對于每一種精油的成分分析方法都應(yīng)做細(xì)化研究,精油提取方法、精油成分的種類、精油成分的純度、分析的條件等因素都需要考慮。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法在精油成分分析上被運(yùn)用最廣泛,但也有存在一些局限性,需要其他分析方法來彌補(bǔ)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法的缺點。因此,每一種精油分析方法都很重要,并且都在精油分析過程中起到不同的作用,在實際應(yīng)用中應(yīng)多考慮多種分析方法的聯(lián)合使用。