莳萝籽精油成分及消除亚硝酸钠研究

陆占国,李 伟,封 丹

哈尔滨商业大学食品工程学院,哈尔滨 150076

莳萝籽精油成分及消除亚硝酸钠研究

陆占国,李 伟,封 丹

哈尔滨商业大学食品工程学院,哈尔滨 150076

采用水蒸汽蒸馏法提取莳萝籽,以 2.1%得油率获得精油,用 GC-MS联机对精油进行了成分分析,检测出 20种成分,解析鉴定了占精油 97.136%的 18个成分。主要成分相对含量分别为香芹酮 54.587%,柠檬烯18.492%,芹菜脑 11.949%。精油的消除NaNO2测定结果可知:当精油用量为 0.25 mL时,消除率最大为 78. 4%。对水蒸汽蒸馏后的残渣用甲醇,乙醇以及丙酮萃取物分别进行萃取,萃取物收率分别为甲醇 4.2%、乙醇2.3%和丙酮 3.3%;萃取物的消除NaNO2测定结果可知:当萃取物溶液为 0.4～1.0 mL时,清除率分别为:甲醇36.0%～39.6%,乙醇 30.5%～36.5%,丙酮 51.8%～55.8%。

莳萝籽;精油;气相色谱-质谱法;亚硝酸钠;提取物

莳萝为伞形科植物,学名Anethum graveolensL.,英文名为Dill,亦称土茴香,草茴香。全株芳香,原产于地中海沿海地区及印度,埃及等地。我国在唐代时从丝绸之路传入,现在我国东北、西北、华南均有分布。莳萝果实可作调味料,特别大量用于中式香肠制作,是香肠中香辛料的主要成分;还有预防呼吸道传染疾病和治疗头痛和失眠症功效。还可以萃取芳香精油用于食用香精,或用于解除胃痛痉挛、改善睡眠[1]。

另外,众所周知,亚硝酸钠被用于并存在于很多蔬菜,腌制品中。亚硝酸盐可以与大量存在于食物中以及食物在体内代谢过程中产生的仲胺或叔胺在人体胃液条件下结合,容易生成化学致癌物质亚硝基化合物NDMA(N-Nitrosodimethylamine;N-亚硝基二甲胺):(CH3)2NH+NaNO2+HClaq→(CH3)2N-N =O+NaCl+H2O

作者[2,3]曾经就芫荽籽和茎叶精油的消除亚硝酸钠的作用进行了研究,发现芫荽籽精油,茎叶精油以及籽的残渣萃取物都具有消除亚硝酸钠作用。在此基础上,本研究采用水蒸气蒸馏法萃取莳萝籽获得精油,用 GC-MS分析精油成分;对萃取后的残渣用有机溶剂再一次萃取获得萃取物,对获得的精油和残渣萃取物进行消除亚硝酸钠作用研究,为莳萝籽精油的有效利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与材料

莳萝籽从哈尔滨市香辛料市场购入 (产地广西),经哈尔滨商业大学药学院金哲雄教授鉴定。茴香脑 (广西万山香料有限责任公司,GC纯度99.6%)。

GC6890N/MS5973N型气相色谱/质谱联用仪(Agilent);SE-54毛细管色谱柱 (30 m×0.25 mm× 0.4μm,大连中汇达科学仪器有限公司);721分光光度计(上海第三分析仪器厂)。

1.2 实验方法

1.2.1 莳萝籽精油的提取

称取粉碎莳萝籽 200 g加入 2000 mL蒸馏水进行蒸馏,馏出液冷凝收集,然后用乙醚萃取,萃取液以无水硫酸钠干燥后,过滤,滤液用旋转蒸发仪除去乙醚获得精油,该精油用于 GC-MS分析和消除亚硝酸钠作用测定。

1.2.2 分析条件

GC分析条件:进样口温度 250℃,初始温度 60℃,以 3℃/min速率升温至 150℃,再以 10℃/min速率升温到 220℃,保留 30 min。精油进样量 0.5 μL,分流比 60:1。MS分析条件:电离方式 EI,电离电压 70 eV,离子源温度 260℃,质量扫描范围 30～600 amu。

1.2.3 残渣提取

将水蒸气蒸馏后的莳萝籽进行减压抽滤分离水分得到残渣,将其置于 95℃恒温干燥箱中干燥至恒重。然后,称取 20.00 g残渣放入 250 mL锥形瓶中,加入 100 mL有机溶剂 (甲醇,乙醇或丙酮任意一种)。在恒温水浴振荡器中 (40℃,100 r/min)震荡萃取24 h,减压抽滤,滤液用旋转蒸发仪浓缩至干真空干燥完全除去溶剂得到干燥萃取物,用下式计算收率:

干燥萃取物再分别用甲醇,乙醇,丙酮溶解调制成 5%(g/mL)溶液,用于消除亚硝酸钠作用。

1.2.4 消除亚硝酸钠作用[2,3]

用上述获得的精油和配制成 0.04%(g/mL)茴香脑乙醇溶液以及萃取物溶液,参照文献[2,3]方法,测定不同用量精油,茴香脑以及萃取物溶液的清除亚硝酸钠反应液吸光度值,用消除率大小评价消除亚硝酸钠作用。具体操作如下:

将 0.5 mol/L的柠檬酸钠-盐酸缓冲液 (pH 3.0)5.0 mL置于 10 mL容量瓶中,加入 1 mL 100 mg/kg的 NaNO2溶液,再分别加入所定用量的精油,茴香脑或者提取物样液,定容至刻度,37℃下反应 1 h。取 1 mL反应液于 50 mL容量瓶中,加入0.4%(质量分数)的对氨基苯磺酸溶液 2 mL,0.2% (质量分数)N-1-萘乙二胺盐酸盐 1 mL,摇匀放置15 min后,用分光光度计在 540 nm处测吸光度值,用下式计算清除率。

式中,A0为不加精油或者萃取物溶液的空白试验的吸光度值;Ax为不同用量精油或者萃取物溶液的清除亚硝酸钠反应液的吸光度值。

2 结果与讨论

2.1 精油提取和分析结果

用水蒸气蒸馏法对粉碎后的莳萝籽进行萃取,以 2.1%产率获得浅黄色芳香气息精油,(气相色谱分析溶剂残留为 0.5%)。GC-MS分析得到 GC-MS总离子流谱图 1。由图 1可知,共检测出 20个成分,利用N IST98质谱数据库进行对照解析并参考文献,解析鉴定了占精油 97.136%的 18个成分。采用峰面积归一化法计算精油中各成分相对含量,结果列于表 1。

图1 莳萝籽精油的 GC-MS总离子流图Fig.1 Total ion current chromatogram of dill seeds essential oil

水蒸汽蒸馏所得莳萝籽精油基本是由单萜类化合物组成,占总精油的 83.187%。主要成分相对含量大小顺序为:香芹酮 54.587%、柠檬烯 18.492%、芹菜脑 11.949%、二氢香芹酮 3.663%,四者总共占总精油含量的 88.691%,对莳萝籽精油的特征香气贡献最大。

关于莳萝籽挥发油的化学成分国外已有一些研究。土耳其学者 Muberra等人[4]和 Kurkcuoglu等人[5]用水蒸汽蒸馏方法获得不同产地莳萝籽果实精油的主要成分香芹酮和柠檬烯含量分别为 52.2%和 40.4%以及 20.5%和 23.5%。印度的 Gurdip等人[6]也采用同样水蒸汽蒸馏法提取获得的印度产精油主要成分香芹酮和柠檬烯含量分别为 55.2%和 16.6%。乌兹别克斯坦的 Yili等人[7]用水蒸汽蒸馏方法萃取了中国新疆产莳萝果实,其主要化学成分为 n-Pentakosane(27.96%)和 Dioctyl 1,2-diphenyl carboxylic acid ester(25.10%)。国内方面,金育忠等人[8]用水蒸汽蒸馏法提取甘肃产莳萝籽得精油的主要成分香芹酮和柠檬烯含量分别为40.37%和 12.64%。与文献对比可知,本研究的莳萝果实精油的主要成分香芹酮和柠檬烯含量与印度产相近,比国内甘肃产较高,也与新疆产截然不同。其它成分各地相差较大。

表 1 莳萝籽精油的解析结果Table 1 Analytical results of dill seeds essential oil

2.2 残渣提取结果

为了使天然植物资源得到有效充分地利用,对通常提取完精油后的残渣液进行了再利用研究探讨,也就是在水蒸汽蒸馏获得精油后,分别用甲醇,乙醇,丙酮对残渣再一次萃取,得到溶剂萃取物,其收率分别为:甲醇 4.2%、乙醇 3.1%、丙酮 3.3%。甲醇的收率最高,乙醇和丙酮相近。由此可知,同样的原料,不同溶剂萃取物产率不同,这与溶剂的极性,溶质在溶剂中的溶解性有很大关系。

2.3 对NaNO2的清除作用

2.3.1 精油对NaNO2的清除作用

精油用量对 NaNO2的清除作用测定结果显示在图 2,由图 2可知:莳萝果实精油也具有显著的清除亚硝酸钠作用。最初,对NaNO2的清除作用随着精油的用量增加而增加,当用量达到 0.25 mL时,清除作用最大为 78.4%。当用量继续增大,清除作用不再增加。与作者以往的研究比较可知,比同样伞形科的芫荽籽精油 (0.25 mL用量时,62.1%)的消除作用高[3]。由上述成份解析可知:精油是多组分混合物,主要由各种萜类化合物组成,萜类化合物占精油的 83.187%,可以认为萜类化合物对清除NaNO2起到了重要作用,但是,哪种关键成分作用较大需要进一步的研究探讨。为了比较,还用了精油成分之一的茴香脑作为阳性对照物进行测定,从图 2中可知,茴香脑也具有明显的清除活性,其清除率随用量增加而增加,当用量达到 0.25 mL是清除率达到最大 78.4%。在用量 0.10 mL以上时,莳萝籽精油的清除亚硝酸钠能力相近。

图 2 莳萝籽精油用量对NaNO2的清除作用影响Fig.2 Scavenging capacity of dill seeds essentialoil against NaNO2

2.3.2 残渣提取结果与NaNO2的清除作用

分别用相应的萃取溶剂调配成的 5%的溶液进行消除亚硝酸钠清除作用测定结果显示在由图 3中。由图 3可知,在用量较小时,萃取物随用量增加对NaNO2的清除率也随之增加。当提取物溶液用量为0.4 mL时,三种溶剂萃取物的清除率都分别为丙酮51.8%、甲醇36.0%、乙醇30.5%;继续增加溶液用量,增加幅度减小,消除率仅有小幅度提高。由图看出,三种溶剂萃取物对NaNO2清除能力大小顺序为:丙酮 ＞甲醇 ＞乙醇,当用量为 0.4～1.0 mL时,清除率分别为丙酮 51.8%～55.8%,甲醇36.0%～39.6%,乙醇 30.5%～36.5%。不同的溶剂得到萃取物消除作用不同,也证明成份不同。

图 3 莳萝籽残渣提取物对亚硝酸钠的清除作用Fig.3 Scavenging capacity of the extracts of the residue againstNaNO2

如前所述,挥发性成分集中的精油和溶剂萃取得到的非挥发性集中的萃取物均具有消除亚硝酸钠的作用。究竟哪些成分是各自的活性成分以及精油和 5%萃取物溶液的清除作用大小比较也有待今后进一步研究。

3 结论

由以上研究结果可知,哈尔滨市售莳萝籽用水蒸气蒸馏法可获得 2.1%精油产率,通过 GC-MS分析,明确了主要成分;蒸馏后残渣用甲醇,乙醇以及丙酮分别进行萃取,可以 4.2%、2.3%和 3.3%收率获得萃取物。进行消除亚硝酸钠作用研究结果可知,精油和残渣有机溶剂萃取物都具有明显的清除作用。当精油用量 0.25 mL时,消除率达最大为78.4%。通过研究可知,精油成分之一的茴香脑也具有明显的清除作用。以茴香脑作为阳性对照物,在本研究条件下精油与茴香脑具有相近的清除作用。残渣的甲醇,乙醇以及丙酮萃取物溶液用量为0.4～1.0 mL时,清除率分别为甲醇 36.0%～39.6%,乙醇 30.5%～36.5%,丙酮 51.8%～55.8%。溶剂不同得到的萃取物产率和消除亚硝酸钠作用不同,说明成分有所不同。在本条件下残渣萃取物的消除能力小于精油和茴香脑。关于精油以及萃取物有效成分以及清除机理还有待进一步研究。通过本研究进一步明确了在食品中添加莳萝籽以及芫荽籽这样的香辛料,对防止亚硝酸钠与胺类化合物结合生成致癌物质NDMA具有积极作用,对莳萝籽的有效利用和防癌保健方面具有一定意义。

1 Xu ZX(徐昭玺).Cultivation of 100 Kinds of Seasonings, Spices,Aromatic and Medical Plant(百种香辛料栽培). Beijing:China Agricultural Press,2002.

2 Lu ZG(陆占国),Guo HZ(郭红转),LiW(李伟).Extraction of coriander leaf essential oil by soxhlet’s method and components analysis and scavenging effect of sodium nitrite.Food Sci(食品科学),2007,28(7):29-32

3 Lu ZG(陆占国),FengD(封丹),LiW(李伟).Analysis of chemical components of the coriander seeds essential oil and its ability of scavenging sodium nitrite.Fine Chem(精细化工),2008,25:482-485

4 Muberra K,Teme O,Fatih G,et al.Comparison of microwave-assisted hydrodistillation and hydrodistillation methods for the analysis of volatile secondarymetabolites.Phar m aceutical B iology,2005,43:491-495.

5 KurkcuogluM,SarginN,Baser KHC.Composition of volatiles obtained from spices by microdistillation.Chem istry of Natural Com pounds,2003,39:355-357.

6 Gurdip S,Sumitra M,Lampasona MP,et al.Chemical comstituents,antimicrobial investigations,and antioxidative potentials ofAnethum graveolensL.essential oil and acetone extract:part 52.Journal of Food Science,2005,70(40): 208-215.

7 YiliA,Yimamu H,Maksimovv VV,et al.Chemical composition of essential oil from seeds ofAnethum graveolenscultivated in china.Chem istry of Natural Com pounds,2006,42: 491-492.

8 Jin YZ(金育忠),Shi CS(石长栓),Wang YJ(王玉洁),et al.Study on chemical components of dill seeds essential oil.Flavour Fragrance Cosm etics(香料香精化妆品),1995, (4):9-12.

Study on Chem ical Components of D ill Seeds Essential O il and Ability of Scavenging Sodium Nitrite

LU Zhan-guo,L IWei,FENG Dan
School of food Engineering,Harbin University of Comm erce,Harbin 150076,China

The dill seeds essential oilwas obtained from the dill seeds by steam distillation extraction method in 2.1% yield.Then the oilwas analyzed by GC-MS,20 constituentswere detected and 18 compoundswhich occupied 97.136% of total constituentswere identified.The relative contents of the main componentswere carvone 54.587%,limonene 18. 492%and apiol11.949%.The abilityof scavenging sodium nitrite of the essentialoilwas studied,and the result indicated that the maximum scavenging rates was 78.4%when 0.25 mL of the oil was used.The residue was extracted by methanol,ethanol and acetone,and the yieldsof the extractswere 4.2%,2.3%and 3.3%,respectively.The capacity of the scavenging sodium nitrite of the extractswere also studied,the result showed that the scavenging rates of the methanol,ethanol and acetone extracts of the residue were 36.0%～39.6%,30.5%～36.5%and 51.8～55.8%,when 0.4～1.0 mL of the extract solutionswas used,respectively

Dill seeds;essential oil;GC-MS;sodium nitrite;extract

Q946.91;R282.71;TQ656.1

A

1001-6880(2010)03-0479-05

2008-10-08 接受日期:2009-01-07

黑龙江省自然科学基金(B200510)

＊通讯作者 Tel:86-451-83070154;E-mail:luzhg@hrbcu.edu.cn