水蒸氣蒸餾與乙醇提取蓮藕成分的GC-MS分析

胡西洲， 鄭 丹， 彭西甜， 夏 虹， 周有祥， 彭立軍， 孫丹陵

(1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所，湖北武漢 430064； 2.湖北中醫(yī)藥大學(xué)檢驗(yàn)學(xué)院，湖北武漢 430065)

蓮藕屬睡蓮科植物蓮(NelumbonuciferaGaertn.)的肥大根莖，為多年水生宿根植物，原產(chǎn)于亞熱帶多雨地區(qū)，在中國已有3 000多年的種植歷史，主要分布在黃河、長江、珠江流域。蓮藕作為亞洲，特別是中國的一種用途很廣的水生經(jīng)濟(jì)植物，不僅可以食用，而且有很高的藥用價(jià)值[1]?！吨兴幋筠o典》記載，“藕生用能清熱、涼血、散瘀，治熱病煩渴；熟用可以健脾、開胃、益血、生肌、止瀉”[2]。蓮藕中的活性成分有生物堿、膳食纖維、多酚類化合物、揮發(fā)油、脂肪酸等。蓮藕中的生物堿主要有兩類，包括單芐基異喹啉類生物堿(N-甲基衡州烏藥堿、去甲衡州烏藥堿)和阿樸菲類生物堿(荷葉堿，O-去甲荷葉堿)[3]，生物堿有降血脂、抗自由基、抑制高膽固醇血癥和動(dòng)脈硬化等生理作用。蓮藕中還含有大量的膳食纖維，研究表明，經(jīng)榨汁去淀粉加工后的藕渣部分含有豐富的膳食纖維，其粗纖維含量高達(dá)25.1%[4]，是一種很好的纖維素源，膳食纖維有清潔消化壁和增強(qiáng)消化功能，同時(shí)可稀釋和加速食物中的致癌物質(zhì)和有毒物質(zhì)的清除，保護(hù)消化道和預(yù)防結(jié)腸癌。蓮藕中的多酚類化合物主要是兒茶酚、沒食子酸、D-(+)-兒茶素和L-(-)-表兒茶素等[5-6]，它們分布很不均勻，表皮比內(nèi)部多，藕節(jié)又比表皮多[7-8]，多酚類化合物具有抗氧化、強(qiáng)化血管壁、促進(jìn)腸胃消化、降低血脂肪、增強(qiáng)身體抵抗力等作用。

蓮藕中揮發(fā)油的成分種類繁多，主要分為三大類揮發(fā)性物質(zhì)：脂肪族烴類、芳香化合物和萜類，含量較多的是十五碳烷、十七碳烯異構(gòu)體、十七碳二烯[9]，揮發(fā)油具有抗炎、抗過敏、抗突變和抗癌、對中樞神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用等。蓮藕中含有亞油酸等不飽和脂肪酸與棕櫚酸等飽和脂肪酸，必需脂肪酸具有降血脂、防治冠心病等作用。除此之外，蓮藕還含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、單寧、脂類等成分[10-18]，有著廣闊的開發(fā)前景。蓮藕成分豐富，功能多樣，本試驗(yàn)分別用水蒸氣蒸餾法和乙醇提取法對蓮藕成分進(jìn)行提取，將所得結(jié)果進(jìn)行對比分析，以期為蓮藕資源的合理利用和持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蓮藕樣品于2016年10月采自湖北省武漢市蔡甸區(qū)蔡甸街西屋臺村三組；乙醇、正己烷、石油醚均為分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

7890-5975A型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(簡稱GC-MS，美國Agilent公司)；LABORTA4010型真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(Heidolph公司)；HH-8 型數(shù)顯恒溫水浴鍋(江蘇常州國華電器有限公司)；MS3型振蕩器(IKA公司)；調(diào)溫電熱套(北京市永光明醫(yī)療儀器廠)；ME2002E/02型電子天平(梅特勒-托利多上海有限公司)；SFG-02.500型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(黃石市恒豐醫(yī)療器械有限公司)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備 將蓮藕洗凈晾干后，勻漿，在80 ℃下烘干5 h，再用研缽研磨成粉末供提取使用。

1.2.2 水蒸氣蒸餾法 稱取10.00 g(精確到0.01 g)蓮藕樣品粉末，置于1 000 mL圓底燒瓶中，按《中華人民共和國藥典》(2010版)附錄ⅩD(揮發(fā)油測定法)項(xiàng)下甲法操作，提取5 h，得到乳白色具有濃郁香氣的液體200 mL，再用石油醚(1 ∶1，體積比)萃取2次，萃取液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸干溶劑，再加入2 mL正己烷充分振蕩溶解后供測試用。

1.2.3 乙醇提取法 準(zhǔn)確稱量10.00 g(精確到0.01 g)蓮藕樣品粉末，用濾紙包好，放入索氏提取器的提取筒中，取 100 mL 無水乙醇從提取筒中倒入圓底燒瓶中，靜置浸泡 0.5 h，裝上回流冷凝管，加熱回流5 h，抽濾，濾渣重復(fù)上述操作處理1次(第2次提取時(shí)乙醇用量和浸泡時(shí)間減半)，合并所得濾液，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸干溶劑，再加入2 mL正己烷充分振蕩溶解后供測試用。

1.2.4 GC-MS分析條件 GC條件中的進(jìn)樣口溫度為 230 ℃；溫度程序：首先于50 ℃保持5 min，以3 ℃/min的速率升溫至125 ℃，保持3 min，然后以2 ℃/min的速率升溫至180 ℃，保持3 min，再以15 ℃/min的速率升溫至250 ℃，保持8 min。載氣為高純氦氣(純度為99.999%)，柱流量為 1.0 mL/min；不分流進(jìn)樣。

MS條件為電子電離源(EI)；離子化電壓為70 eV；離子源溫度為200 ℃；四級桿溫度為150 ℃；接口溫度為280 ℃；質(zhì)譜掃描范圍為35～450 amu。

1.3 定性與定量分析方法

定性：(1)各組分峰與NIST14.L譜庫中標(biāo)準(zhǔn)化合物的匹配度；(2)查閱相關(guān)組分的文獻(xiàn)。定量：依據(jù)面積歸一法進(jìn)行定量。

2 結(jié)果與分析

在上述GC-MS分析條件下，測得蓮藕成分的GC-MS總離子流質(zhì)譜圖見圖1、圖2。

對GC-MS總離子流圖分析得出，水蒸氣蒸餾法提取的成分中分離出190個(gè)峰，鑒定出了80種化合物，占總量的87.78%(以峰面積計(jì))；從乙醇提取法提取的成分中分離出93個(gè)峰，鑒定出了51種化合物，占總量的78.91%(以峰面積計(jì))。由圖1、圖2可知，2種方法提取的蓮藕成分存在一定的差異，具體成分和相對含量分析結(jié)果見表1。

表1 水蒸氣蒸餾法與乙醇提取法提取蓮藕成分的GC-MS分析結(jié)果

續(xù)表1

序號類別名稱化學(xué)物質(zhì)登錄號(AS)分子式相對分子量匹配度(%)相對含量(%)水蒸氣蒸餾乙醇提取123-氨基巴豆酸甲酯14205-39-1C5H9NO211564—0.0713七氟丁酸十四烷基酯7365-36-8C18H29F7O2410940.02—14甲氧基乙酸-3-十五烷基酯1000282-05-2C18H36O3300800.01—15二十烷基碳酸乙烯酯1000382-54-3C23H44O3368600.02—16十四酸乙酯124-06-1C16H32O2256960.05—17鄰苯二甲酸異丁正辛酯1000309-04-5C20H30O433490—0.7018棕櫚酸甲酯112-39-0C17H34O2270980.090.0619鄰苯二甲酸二丁酯84-74-2C16H22O4278940.380.6320十六酸乙酯628-97-7C18H36O2284970.940.4221五氟丙酸三十二烷基酯1000351-81-4C35H65F5O2613870.100.2622亞油酸乙酯544-35-4C20H36O230899—2.6223十八酸乙酯111-61-5C20H40O231395—1.1824五氟丙酸三十八烷基酯1000351-89-1C41H77F5O2697720.35—25己二酸二(2-乙基己)酯103-23-1C22H42O4371950.401.26262-羥基-1-(羥甲基)棕櫚酸乙酯23470-00-0C19H38O433193—6.2227鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯117-81-7C24H38O4391970.43—28反丁烯二酸-2-氯乙基十五烷酯 1000330-62-1C21H37O4Cl389980.11—29酮類苯乙酮98-86-2C8H8O120910.02—302,3-二氫-3,5二羥基-6-甲基-4(H)-吡喃-4-酮28564-83-2C6H8O414494—0.55312,6-二(1,1-二甲基乙基)-2,5環(huán)己二烯-1,4-二酮719-22-2C14H20O2220980.05—324-甲基二苯甲酮134-84-9C14H12O196900.11—332-羥基環(huán)十五酮4727-18-8C18H34O2282950.35—347,9二叔丁基-1-氧雜螺-(4,5)-6,9-癸二烯-2,8-二酮82304-66-3C17H24O3276990.10—35胺類荷葉堿475-83-2C19H21NO229594—0.7336O-去甲荷葉堿3153-55-7C18H19NO228197—2.1137十六碳酰胺629-54-9C16H33NO255951.83—38油酸酰胺301-02-0C18H35NO281999.29—39硬脂酰胺124-26-5C18H37NO283941.62—40反式-11-丙烯酰胺10586-57-9C20H39NO309930.08—41羧酸類壬酸112-05-0C9H18O215872—0.1242月桂酸143-07-7C12H24O2200950.03—43肉豆蔻酸544-63-8C14H28O2228980.560.224414-十五烯酸17351-34-7C15H28O2240950.08—45十五烷酸1002-84-2C15H30O2242930.790.1046棕櫚油酸373-49-9C16H30O2254950.270.0947棕櫚酸57-10-3C16H32O22569923.2811.3948順式-10-十七烯酸29743-97-3C17H32O2268970.25—49十七烷酸506-12-7C17H34O2270830.000.1850亞油酸60-33-3C18H32O22809924.428.4751油酸112-80-1C18H34O2282999.298.2852亞麻酸506-21-8C18H32O228097—3.2353硬脂酸57-11-4C18H36O2284991.509.3554十二烯基丁二酸酐19780-11-1C16H26O326694—2.5155烷烴類2,3,4-三甲基癸烷62238-11-3C13H28184720.02—56十二烷112-40-3C12H26170910.04—576-乙基-2-甲基癸烷62108-21-8C13H28184640.02—586-甲基十三烷13287-21-3C14H30198640.02—59壬基環(huán)戊烷2882-98-6C14H28196930.04—60環(huán)癸烷293-96-9C10H20140930.04—61正十五烷629-62-9C15H32212960.030.14

續(xù)表1

序號類別名稱化學(xué)物質(zhì)登錄號(AS)分子式相對分子量匹配度(%)相對含量(%)水蒸氣蒸餾乙醇提取62四十四烷7098-22-8C44H90619860.02—631-碘十三烷35599-77-0C13H27I310800.19—64正三十一烷630-04-6C31H64437860.02—65正十六烷544-76-3C16H34226980.250.34661,2-環(huán)氧十八烷7390-81-0C18H36O268740.01—67十一烷基環(huán)戊烷6785-23-5C16H32224990.11—68正十四烷629-59-4C14H30198830.09—69正十七烷629-78-7C17H36240960.100.12701-碘三十二烷1000406-32-4C32H65I576800.01—71正十八烷593-45-3C18H38254980.160.0972環(huán)十四烷295-17-0C14H2819693—0.0573環(huán)十六烷295-65-8C16H32224980.07—74正十九烷629-92-5C19H4026991—0.0775正二十烷112-95-8C20H42283980.170.12765,5-二乙基十五烷1000360-41-7C19H40269900.18—77正十九烷629-92-5C19H40269950.07—78癸基環(huán)戊烷1795-21-7C15H30210960.43—791,54-二溴五十四烷1000156-09-4C54H108Br2917931.52—80正二十一烷629-94-7C21H44297971.120.31811,7,11-三甲基-4-(1-甲基乙基)十四烷1786-12-5C20H4028195—0.0282氯代十八烷3386-33-2C18H37Cl28991—1.06832,6,10,14-四甲基十八烷54964-82-8C22H46311930.46—84二十二烷629-97-0C22H46311860.45—85正二十三烷638-67-5C23H48325951.343.3086二十八烷630-02-4C28H58395950.102.0687二十五烷629-99-2C25H52353950.020.9788正二十四烷646-31-1C24H50339960.420.568917α(H)-降藿烷53584-60-4C29H50399910.21—90正二十六烷630-01-3C26H54367960.160.52913-甲基二十六烷65820-56-6C29H60409760.07—92烯烴類E-5-十八烯7206-21-5C18H36252660.04—931-十九碳烯18435-45-5C19H38267900.01—94十八烯112-88-9C18H36252980.050.2795(Z)-三十五碳-17-烯6971-40-0C35H7049192—0.10961-二十二烯1599-67-3C22H44309950.51—97角鯊烯7683-64-9C30H5041195—4.0598順式-9-二十三烯27519-02-4C23H4632398—1.25994,4-二甲基-6,22,24-膽甾三烯1000128-66-9C29H46394900.96—1001-二十四烯10192-32-2C24H48337900.09—101雜環(huán)類1-甲基尿嘧啶615-77-0C5H6N2O212664—0.111024-氨基-吡唑并(3,4-D氧基)嘧啶2380-63-4C6H7N5O165720.17—1032-巰基苯并噻唑149-30-4C7H5NS216797—0.59104酚類2,4-二叔丁基苯酚96-76-4C14H22O206960.080.18105醚類二乙二醇丁醚112-34-5C8H18O3162800.02—合計(jì)87.7878.91

注：“—”表示未檢出。

由表1可知，水蒸氣蒸餾法共鑒定出了80種物質(zhì)，含量最高的前5位分別是亞油酸(24.42%)、棕櫚酸(23.28%)、油酸酰胺(9.29%)、油酸(9.29%)、十六碳酰胺(1.83%)(以峰面積計(jì))，亞油酸具有降低血脂、軟化血管、降低血壓、促進(jìn)微循環(huán)的作用。乙醇提取法共鑒定出了51種物質(zhì)，含量最高的前5位分別是棕櫚酸(11.39%)、硬脂酸(9.35%)、亞油酸(8.47%)、油酸(8.28%)、2-羥基-1-(羥甲基)棕櫚酸乙酯(6.22%)(以峰面積計(jì))，天然油酸對軟化血管有一定效用。表1還不能很直觀地比較2種方法提取蓮藕成分的差異，因此分別對2種方法提取的蓮藕成分的種類及相對含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便分析比較。

由表2可以看出，蓮藕中的成分十分復(fù)雜，且2種方法提取的成分相對含量相差較大，水蒸氣蒸餾法提取的成分包括醛類(0.82%)、醇類(0.25%)、酯類(2.90%)、酮類(0.63%)、胺類(12.82%)、羧酸類(60.47%)、烷烴類(7.96%)、烯烴類(1.66%)、雜環(huán)類(0.17%)、酚類(0.08%)、醚類(0.02%)等化合物。乙醇提取法提取的成分包括醛類(0.74%)、醇類(0.05%)、酯類(14.51%)、酮類(0.55%)、胺類(2.84%)、羧酸類(43.94%)、烷烴類(9.73%)、烯烴類(5.67%)、雜環(huán)類(0.70%)、酚類(0.18%)等化合物。2種方法都是羧酸類占主導(dǎo)作用，但是提取的含量卻相差較大，而且2種方法提取的其他成分也有不同，比如胺類和酯類，說明2種方法在提取蓮藕中成分時(shí)存在較大的差異。

表2 蓮藕中化學(xué)成分的種類及其相對含量

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)分別采用水蒸氣蒸餾法和乙醇提取法提取蓮藕中的化學(xué)成分并進(jìn)行研究，共得到包括羧酸類、酯類、烴類等11大類的105種化學(xué)組分，含有大量的營養(yǎng)素和生物活性成分，2種方法提取的蓮藕成分存在一定差異，水蒸氣蒸餾法提取的主要是羧酸類和胺類，乙醇提取法提取的主要是羧酸類和酯類。而且2種方法提取的羧酸類化合物也有差異，水蒸氣蒸餾法提取的羧酸中包含不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸，而乙醇提取法提取的羧酸中主要是飽和脂肪酸。所以在進(jìn)行蓮藕成分提取時(shí)，要根據(jù)所需物質(zhì)及當(dāng)時(shí)的條件選擇合適的方法進(jìn)行試驗(yàn)。

此外蓮藕中含有大量的營養(yǎng)素和生物活性成分，例如亞油酸等必需脂肪酸，不僅為必需營養(yǎng)，而且與兒童生長發(fā)育和成長健康有關(guān)，更有降血脂、防治冠心病等治療作用，且與智力發(fā)育、記憶等生理功能有一定關(guān)系；荷葉堿、O-去甲荷葉堿等胺類化合物具有降血脂、抗自由基、抑制高膽固醇血癥和動(dòng)脈硬化等生理作用；角鯊烯具有調(diào)節(jié)機(jī)體功能的抗氧化成分。但大量的蓮藕加工下腳料(如藕節(jié)、藕皮)和通心蓮加工下腳料(如外種皮、蓮心)等通常作為廢棄物處理，既浪費(fèi)資源，又不環(huán)保[3]，本試驗(yàn)對蓮藕成分的研究也為蓮藕功能性食品的研發(fā)提供了理論依據(jù)。