白芷精油成分分析及清除DPPH自由基活性

郑立辉1，王鹏君2，李 伟3,4，封 丹5

（1.东北石油大学秦皇岛分校，河北 秦皇岛 066004；2.燕山大学环境与化学工程学院，河北 秦皇岛 066004；

3.哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150076；4.黑龙江省高校食品科学与工程重点实验室，

黑龙江 哈尔滨 150076；5.广州焙乐道食品有限公司，广东 广州 511480）

摘 要：为开发白芷精油在抗氧化方面的应用，采用水蒸气蒸馏法提取白芷精油，研究其对1,1-二苯基-2-苦味酰基（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基的清除作用。结果表明，白芷精油产率为0.52%；经气相色谱-质谱分析，共检测出48 种成分，鉴定出38 个成分，其中16 种非萜类化合物，22 种萜类化合物，白芷挥发油的主要成分为环十二烃（38.705%）、1-十五烯醇（16.781%）、丁子香酚（11.559%）。DPPH自由基清除检测结果显示，白芷精油能明显地清除DPPH自由基，在精油质量浓度为32.93 mg/mL时清除率最大为95.09%。

关键词：白芷；精油；水蒸气蒸馏；DPPH自由基；气相色谱-质谱

Chemical Composition of Essential Oil from Angelica dahurica Roots and Its DPPH Radical Scavenging Effect

Zheng Li-hui1, Wang Peng-jun2, Li Wei3,4, Feng Dan5

(1. Northeast Petrol University Qinhuangdao Branch, Qinhuangdao 066004, China; 2. College of Environment and Chemical Engineering, Yanshan University , Qinhuangdao 066004, China; 3. College of Food Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China; 4. Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Food Science and Engineering, Harbin 150076, China;

5. Guangzhou Puratos Food Co. Ltd., Guangzhou 511480, China)

Abstract: The scavenging effect of the essential oil from Angelica dahurica roots as a potential antioxidant on 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical was evaluated. The essential oil was obtained by steam distillation with a yield of 0.52%. A total of 48 constituents were detected by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), and 38 of these constituents were identified as 16 non-terpenoids and 22 terpenoids. The abundant components included cyclododecane (38.705%), 1-pentadecanol (16.781%) and eugenol (11.559%). The oil could obviously scavenge DPPH radical, and maximum scavenging rate of 95.09% was observed at a concentration of 32.93 mg/mL.

Key words: Angelica dahurica; essential oil; steam distillation; DPPH radical; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

中图分类号：TQ657 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）14-0180-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-2014140035

白芷为伞形科当归属植物，学名Angelica dahurica（Fisch. ex Hoffm. Benth. et Hook f. Ex Franch. Et Sav.），英文名Baizhi Angelica[1]；别名兴安白芷、祁白芷、杭白芷（川白芷）等，药食两用[2]。在我国广泛种植，其干燥根部作为调味料可增香添味，脱臭除异，增进食欲[3]。白芷根部的挥发性成分是其调味和药理作用的主要物质之一[4-5]。白芷的化学组成主要为香豆素类物质、挥发油以及多种微量元素，对其研究主要集中在香豆素类和挥发油成分的分离和鉴定方面，其中在白芷挥发油的分离和鉴定方面已有大量报道[6-12]。如朱立俏等[13]报道了水蒸气蒸馏法得到的白芷挥发油其主成分为甲基丙烯基硫醚（61.32%）、氯乙炔（12.51%）和环十二烷（6.80%）；马逾英等[14]报道了亳白芷与川白芷挥发油的主成分，前者为9-十六碳烯酸十四烷酯（11.40%）和环十二烷（8.23%），后者为1-十二醇（16.31%）和环十二烷（14.03%）；赵爱红等[15]报道了兴安白芷挥发油的挥发油主要成分为十四烷醇（19.43%）、
α-柠檬烯（15.25%）、3-蒈烯（10.94%）、正十二烷醇（5.74%）；郭耀杰等[16]报道了不同品种的川白芷的挥发性成分，其主成分均为碳烯类、醇类化合物，其次为酯类、有机酸类和烷烃类化合物。

但对白芷挥发性成分应用报道较少。本实验采用水蒸气蒸馏法提取白芷精油，对获得的精油进行解析和鉴定，确定其主要成分；以稳定的1,1-二苯基-2-苦味酰基（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基为清除对象，通过研究其精油用量与DPPH自由基清除率之间的定量关系，确定白芷精油抗氧化能力，为白芷精油作为天然抗氧化剂的开发利用提供理论基础，并为其在食品保鲜中的应用提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白芷 黑龙江省哈尔滨市售；乙醚、无水硫酸钠（均为分析纯） 天津市化学试剂三厂；DPPH 日本和光株式会社。

1.2 仪器与设备

721 分光光度计 上海第三分析仪器厂；GC6890N-MS5973N型气相色谱-质谱分析仪 美国Agilent公司；HP-5 ms（30 m×0.25 mm，0.25 μm）气相色谱柱。

1.3 方法

1.3.1 白芷精油的提取

称取300 g白芷，粉碎，用带有水蒸气发生器的水蒸气蒸馏装置蒸馏4 h；以少量重蒸乙醚分3 次萃取水蒸气馏出物，无水硫酸钠干燥除去水分后，过滤除干燥剂，旋转蒸发浓缩即得白芷精油。

1.3.2 白芷精油气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）测定条件和成分解析

气相色谱条件：初始温度80 ℃，保留1 min后，以6 ℃/min速率升温至180℃，再以10 ℃/min速率升温到220 ℃，保留8 min；进样口温度250 ℃；进样量0.5 μL；分流比60∶1；载气（氦气）流速1 mL/min。

质谱条件：电子电离源，电离电压70 eV，离子源温度260 ℃，扫描质量范围30～600 u。

成分解析：NIST98质谱数据检索标准谱库解析成分，以相似度大于80%作为结构确认依据，小于该值即定义为未知，以峰面积归一法计算各组分相对含量。

1.3.3 白芷精油清除DPPH自由基的测定

1.3.3.1 测定原理

DPPH自由基是一种稳定的自由基。溶于乙醇溶液后呈紫色，其孤对电子在515 nm波长处有强吸收，当有自由基清除剂存在时，孤对电子被配对，颜色由紫色向黄色转变，吸光度变小，而吸光度变小的程度与自由基被清除的程度呈定量关系[17-18]。

1.3.3.2 测定方法

取一定量白芷精油加入到2.5 mL 75 μmol/L的DPPH无水乙醇溶液中，再以无水乙醇定容至3 mL，室温下放置30 min后，于515 nm波长处测定溶液的吸光度。由下式计算清除效应：

式中：S为DPPH自由基的清除率/%；A0为515 nm波长处DPPH的无水乙醇溶液吸光度；A为515 nm波长处，清除30 min后混合液的吸光度；Ab为515 nm波长处样品本身的吸光度（不加DPPH）。

2 结果与分析

2.1 GC-MS成分解析结果

提取得到的白芷精油为淡黄色液体，产率为0.52%，相对密度为0.987 9 g/mL。其GC-MS全离子流分析如图1所示。

图 1 白芷精油GC-MS全离子流图

Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of the essential oil from
Angelica dahurica roots

由图1可知，该条件下共检出48 种成分，利用NIST 98质谱数据库进行对照解析，并鉴定了占精油95%的38 个成分。采用峰面积归一化法计算精油中各成分相对含量，结果见表1。

表 1 白芷精油的解析结果

Table 1 Chemical composition of the essential oil from
Angelica dahurica roots

注：—.相似度很低，相似度＜80%，定义为未知；*.萜类化合物。

由表1可知，白芷精油所鉴定的38 种成分中16 种为非萜类化合物，占77.181%，为精油的主要成分，其中饱和烃类化合物的环十二烃含量最高，占挥发油总量的38.705%；其次为1-十五烯醇占16.781%，丁子香酚占11.559%，脂肪酸酯含量为5.959%。22 种为萜类化合物，占17.863%。萜类化合物中有4 种萜醇类化合物，占4.462%，15 种萜烯类化合物，占11.780%，萜烯类化合物中γ-松油烯含量最高（3.979%）。这些均与文献报道的差距较大，如主成分环十二烃含量均远远高于郭耀杰等[16]报道的6.487%和朱立俏等[13]报道的6.803 2%；1-十五烯醇远远高于赵爱红等[15]报道的1.44%。这可能是由于产地不同、药材种属不同或原料前处理方法不同等造成的[19-20]。

2.2 白芷精油对DPPH自由基的清除效果

一些植物精油或者萃取物具有抗氧化作用和对DPPH自由基的清除作用[21-27]。本研究用水蒸气蒸馏法提取的白芷精油对DPPH自由基进行清除测定结果如图2所示。

由图2可以看出，水蒸气蒸馏法提取的白芷精油对 DPPH自由基具有明显的清除作用，精油质量浓度低于16.47 mg/mL时，随精油质量浓度的增加，清除率显著增大；当精油质量浓度大于16.47 mg/mL时，清除率随精油质量浓度增加的幅度明显降低，即使精油质量浓度从24.70～65.86 mg/mL时，清除率的增加微乎其微。当精油质量浓度在32.93 mg/mL时，清除率已经达到较高的95.09%水平。

图 2 精油质量浓度对DPPH自由基清除率的影响

Fig.2 Effect of the essential oil at various concentrations on the scavenging of DPPH free radicals

由于精油的组成复杂，为醇类、酚类等具有各种官能团的各类化合物的混合物，可以推测，凡是可以与自由基进行反应，使自由基形成稳定状态的成分都有可能起到清除DPPH白由基的作用，精油清除DPPH自由基活性应该是各组分清除活性的综合协同作用的结果。由上述成分解析可知白芷精油的主要组成成分是非萜类化合物，占77.181%，但不饱和双键在精油中所占比例极大，可以认为是不饱和双键的含量对清除DPPH自由基起重要作用。

3 结 论

3.1 本研究以水蒸气蒸馏萃取法对白芷根部进行蒸馏萃取，以0.52%的产率获得了白芷精油；以GC-MS联用分析精油，共检测出48 种成分，其中鉴定了38 种成分，由22 种萜类化合物和16 种非萜类化合物构成，主要成分为环十二烃（38.705%）、1-十五烯醇（16.781%）、丁子香酚（11.559%）。

3.2 采用清除DPPH自由基法测定了白芷精油的抗氧化性。结果表明，白芷精油对 DPPH自由基具有明显的清除作用，且随精油质量浓度的增加而增强，当精油质量浓度在32.93 mg/mL时，对DPPH自由基清除率最高可达到95.09%，因此认为白芷精油可以作为天然抗氧化剂使用。至于其抗氧化的机理及清除DPPH自由基活性成分有待进一步研究。

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