摘要: 本研究以沙葱籽为原料,采用水中蒸馏法得到沙葱籽挥发油,采用超临界二氧化碳萃取法得到沙葱种子油,并应用气质联用法(GC-MS)分析其化学组成。实验结果表明:沙葱籽挥发性成分多为酯类或烯烃类化合物,其中含量最高的为二乙基十六酸二乙酯,以及它的同分异构体(相对含量为20.828%);其次是角鲨烯(相对含量为7.383%);联二苯酚类含量也较高(相对含量为5.798%)。CO2超临界流体萃取所得沙葱种子油中含有68.533%的亚油酸,16.640%的油酸和6.374%的棕榈酸,此外还含有2.257%花生酸和饱和脂肪酸(十九碳酸1.368%、二十碳酸0.760%、二十二碳酸0.244%),还含有微量角鲨烯(相对含量为0.242%)。
Abstract:
In this study, the seed of Allium mongolicum Regel as the raw material, extracted volatile oil by water distillation; and seed oil by carbon dioxide supercritical fluid extraction, respectively. The chemical composition of volatile oil and seed oil was analyzed by GC-MS. The results showed that the volatile composition main consisted of ethers, olefins, and it also contains acids, alcohols, aldehydes, furan and pyrrole. The content of adipic acid bis (2-ethylhexyl) ester and its isomers was the highest (RA% = 20.828%), and then squalene (RA% = 7.383%), and 2,2'-Methylenebis (6-tert- butyl-4-methylphenol) (RA% = 5.798%). The chemical composition of seed oil extracted by CO2 supercritical fluid extraction was mainly linoleic acid (RA% = 68.533%), oleic acid (RA% = 16.640%), and palmitic acid (RA% = 6.374%), respectively. It also contained arachidic acid (RA% = 2.257%), and saturated fatty acids (19 carbonic acid RA% = 1.368%, 20 carbonic acid RA% = 0.760% and 22 carbonic acid RA% = 0.244%). The RA% of squalene in seed oil was 0.242%.
1. 引言
沙葱(Allium mongolicum Regel),又名蒙古韭、蒙古葱,属百合科(Liliaceae),葱属(Allium)植物,是一种多年生鳞茎草本植物 [1] 。沙葱主要分布于我国北温带的甘肃西北部、新疆东北部、青海北部、宁夏北部和东部、陕西北部、辽宁西部和内蒙古等地的荒漠草原和沙地 [2] ,抗寒、抗旱、适应能力强。现有研究表明沙葱中营养成分众多,所含的生物矿物质、营养必须的微量元素、氨基酸的含量高于一般的蔬菜 [3] ,其中人体必需的氨基酸占氨基酸总量的27.47% (占绝干重),远高于菠菜、马铃薯、芹菜、黄瓜、番茄和韭菜等蔬菜 [4] 。与此同时,沙葱的药理作用也十分丰富。沙葱挥发油具有抗菌、抗炎、抗癌、抗病毒活性 [5] ;甾体化合物和黄酮化合物在防治心血管疾病及抗肿瘤等方面具有潜在的疗效,极具开发价值 [6] ;沙葱多糖可以提高人体免疫功能,能有效预防老年性痴呆症的发生,还能抑制和逆转癌细胞的异常增殖 [7] ;而沙葱种子(沙葱籽)中的油脂是人类食物中的一个重要组成部分,植物油脂主要由饱和脂肪酸及不饱和脂肪酸组成,如棕榈酸、油酸、亚油酸、花生酸等,对于高血压、高血脂、心脏病、糖尿病、癌症等都有积极的防治作用 [8] 。本研究采用气质联机的方法对沙葱籽中挥发油和种子油脂的化学组成进行分析,为其合理高效的利用提供数据支持。
2. 实验
2.1. 材料与仪器
沙葱资源采自内蒙古,沙葱籽经振荡筛清理除杂,粉碎后(40目)作为挥发油和种子油的提取原料。
气质联机采用Agilent 6890N-5973 型气相质谱联用仪(Agilent Technologies,美国),HP-5MS 5% Phenyl Methyl Si-loxane弹性石英毛细管柱(30 m × 0. 25 mm × 0. 25 μm);升温程序为柱温 60℃,保持5 min后;以4℃/min速率升温至120℃,保持5 min;再以3℃/min速率升温至170℃,保持2 min;以10℃/min速率升温至280℃,保持5 min;汽化室温度230℃;载气为高纯He (99.999%);柱前压43 kPa;载气(He)体积流量1.6 mL/min;进样量1.0 μL,不分流;溶剂延迟时间4.0 min。电子轰击(EI)离子源,能量70 eV;离子源温度 230℃;四极杆温度150℃;接口温度280℃;质量扫描范围m/z 40~400。
2.2. 实验方法
2.2.1. 沙葱籽含水率的测定
精密称取沙葱籽粉末1.00 g (三份),放入105℃ ± 3℃的烘箱干燥至恒重,计算含水率为7.15%。
2.2.2. 水中蒸馏法萃取沙葱挥发油
将沙葱籽粉末200.0 g放入圆底烧瓶中,加入1800 mL蒸馏水,电热套加热进行水中蒸馏6 h,电热套的功率为450 W,萃取完成后收集冷凝管中的精油。精油经乙醚萃取无水硫酸钠干燥后,−20℃冷冻保存。
2.2.3. 超临界法萃取沙葱种子油
本研究采用CO2超临界流体萃取法萃取沙葱种子油,根据文献报道最佳萃取条件 [4] 。将沙葱籽粉末200.0 g放入超临界反应釜中,反应釜萃取压力为40 MPa,反应釜萃取温度为50℃,萃取时间为60 min,CO2流量为4.0 L/h,萃取完成后收集沙葱种子油,−20℃冷冻保存。
3. 结果与分析
3.1. 沙葱籽挥发油和种子油的萃取率
将含水率为7.15%的沙葱籽原料,经水中蒸馏萃取挥发性成分,采用CO2超临界流体萃取法萃取沙葱籽种子油,所得种子油的质量(m)与所用原料的绝干质量(M)的比值,乘以100%即为挥发油和种子油的萃取率。实验结果见图1,CO2超临界流体萃取法所得沙葱种子油的萃取率为14.87%,水中蒸馏法所得挥发性成分得率较少,仅为1.53%。
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Figure 1. Extraction yields of volatile oil and seed oil from Allium mongolicum Regel seed
图1. 沙葱籽挥发油与种子油的得率
3.2. 沙葱挥发油的化学组成
挥发油又称精油,其具有抗菌活性、抗炎活性、抗肿瘤活性、抗病毒活性、及抗氧化、抗过敏等生物学活性 [9] [10] 。本研究将沙葱挥发油通过气质联用法分析其化学组成,挥发性成分的分类,CAS号、分子式、结构式及相对含量详见表1,GC-MS的总离子流图如图2所示。
从表1中可以看出,沙葱挥发性成分多为酯类、烯烃和酚类化合物,还有少量醇、醛、酸以及呋喃和吡咯类化合物。其中含量最高的为二乙基十六酸二乙酯,相对含量为20.828%;其次是角鲨烯,相对含量为7.383%;联二苯酚类含量也较高,为5.798%。从图2中可以看出,保留时间35.0 min后柱流失比较严重,造成已鉴定出的化合物的相对含量之和远小于100%,但此现象并不影响已知化合物相对含量的比较。
3.3. 沙葱籽种子油的化学组成
将超临界流体法萃取所得沙葱种子油经甲酯化后,通过气质联用法分析其化学组成,GC-MS的总离子流图如图3所示,其中化学组成的分类,CAS号、分子式、结构式及相对含量详见表2。
从图3看出,在超临界流体萃取法所得种子油中鉴定出了14种成分,主要为脂肪烃类、不饱和醇类及脂肪酸类化合物。经检测其中主要成分见表2,依次为亚油酸甲酯(68.533%)、油酸甲酯(16.640%)和棕榈酸甲酯(6.374%),此外还含有花生酸甲酯(2.257%)和饱和脂肪酸甲酯(十九碳酸甲酯1.368%、二十碳酸甲酯0.760%、二十二碳酸甲酯0.244%),还含有微量角鲨烯(0.242%)。因此,CO2超临界流体萃取更易获得脂肪烃和脂肪酸类化合物含量较高的沙葱种子油,其中不饱和脂肪酸含量占90%以上。沙葱籽油脂具有降血脂的功能,研究表明沙葱籽油能有效调节脂质代谢,减少脂质在体内的积累;能显著降低高酯血症
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Figure 2. Total ion chromatography of Allium mongolicum Regel volatile oil
图2. 沙葱籽精油的总离子流图
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Table 1. Chemical composition of volatile oil from Allium mongolicum Regel seed
表1. 沙葱籽挥发油主要组成化合物
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Table 2. Chemical composition analysis of seed oil of Allium mongolicum Regel seed
表2. 沙葱籽种子油化学组成分析
Continued
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Figure 3. Total ion chromatography of seed oil methyl ester by supercritical fluid extraction
图3. CO2超临界萃取沙葱籽种子油甲酯化总离子流图
血清含量,提高血清SOD活性和GSH-Px活性;能显著提高机体内源性抗氧化酶活性,降低体内脂质过氧化水平,起到拮抗动脉粥样硬化的作用 [7] 。
4. 结论
本研究采用CO2超临界流体萃取法所得沙葱籽种子油的萃取率为14.87%,水中蒸馏法所得挥发性成分得率较少,仅为1.53%。沙葱挥发性成分多为酯类、烯烃和酚类化合物,还有少量醇、醛、酸以及呋喃和吡咯类化合物。其中含量最高的为二乙基十六酸二乙酯,相对含量为20.828%;其次是角鲨烯,相对含量为7.383%;联二苯酚类含量也较高,为5.798%。在超临界流体萃取法所得种子油中鉴定出了14种成分,主要为脂肪烃类、不饱和醇类及脂肪酸类化合物。主要成分为亚油酸(相对含量为68.533%)、油酸(相对含量为16.640%)和棕榈酸(相对含量为6.374%),此外还含有花生酸(相对含量为2.257%)和饱和脂肪酸(十九碳酸相对含量为1.368%、二十碳酸相对含量为0.760%、二十二碳酸相对含量为0.244%),还含有微量角鲨烯(相对含量为0.242%),其中不饱和脂肪酸含量大于90%。因此,CO2超临界流体萃取更易获得脂肪烃和脂肪酸类化合物含量较高的沙葱种子油。
致谢
作者感谢中央高校基本科研业务费专项资金项目(2572016BB01)和东北林业大学大学生创新训练项
目(201710225018)的资助。
NOTES
*通讯作者。