微波-溶剂法萃取马铃薯成熟期茎叶挥发成分

李 伟，陆占国，张怀涛

(哈尔滨商业大学食品工程学院省高校食品科学与工程重点实验室，哈尔滨150076)

马铃薯(Solanum tuberosum L.)属茄科，英文名为Potato.是大众熟知的一种蔬菜，其根部块茎营养丰富、可以制成各种形式的食品和淀粉产品，得到了充分利用.而地上部的茎叶中因含有毒成分龙葵苷，容易使家畜中毒，不能像其他农作物的茎叶作为饲料进行利用［1］，收割后普遍堆放在田边地头任其腐烂，弃之或付之一炬，浪费了农业资源.

另外，马铃薯茎叶与其他所有植物同样，为了生长和生存，抵抗动物、昆虫以及微生物的侵袭，体内也会产生多样的化学成分，不断地放出由复杂成分构成的气息，引诱昆虫或者抵御细菌、外来动植物的侵食，因此，所有的植物都散发着各种独特香气［2］，马铃薯也不例外.

关于马铃薯茎叶成分研究，Toyoda［3］首先分离出来了合成辅酶Q10的合成原料萜类化合物茄尼醇;Szafranek等［4－5］和 Matsuura等［6］分别测定和分离出来了马铃薯叶的倍半萜成分;Karim等［7］对不同品种马铃薯地上与地下部分中氨基酸等成分进行了比较.Lyon等［8］分析了马铃薯茎叶提取物中的绿原酸的含量.Lewis等人［9］报道了马铃薯叶和花中的色素，黄酮类以及酚酸等物质的分析研究.作者采用顶空固相微萃取［10］和水蒸汽蒸馏－溶剂法［11］萃取分析了成熟前期马铃薯茎叶挥发性成分;对成熟期马铃薯茎叶释放出的气息也分别用超声波辅助-溶剂萃取法［12］，水蒸汽蒸馏-溶剂萃取法［13］提取获得了精油并解析了其成分;还研究比较了不同萃取方法效果，发现各种萃取方法得到的精油均具有明显的生理活性［13－17］.

作为该研究的继续，本文则用GC－MS联机对微波辅助-溶剂萃取法萃取成熟期马铃薯茎叶得到的精油进行分析，发现了微波辅助-溶剂萃取法获得的成熟期马铃薯茎叶精油化学成分与超声波辅助-溶剂萃取法、水蒸汽蒸馏-溶剂萃取法获得的精油有很大的差别，这些研究对马铃薯茎叶再利用的开发研究提供了理论依据.

1 材料与方法

1.1 原料与仪器

马铃薯成熟期茎叶采于黑龙江省绥芬河; WHL07－13微波萃取装置(南京三乐微波技术有限公司);GC6890N/MS5973N气相色谱/质谱联用仪(安捷伦);色谱柱HP－5ms(30 m×0.25 mm× 0.25 μm).

1.2 实验方法

1.2.1 微波辅助-正己烷萃取工艺(简称微波法)

称取粉碎的马铃薯茎叶15 g装入250 mL平底烧瓶，以正已烷为萃取溶剂，分别改变萃取时间，温度和物料比进行单因素试验，考察各因素对得油率的影响，各因素均重复试验3次.萃取后溶液过滤，滤液用500℃活化4 h的活性炭脱色，再过滤，滤液用旋转蒸发器在常压下蒸馏除正已烷，得精油，计算得油率.用单因素确定的最佳提取条件进行组合试验所得精油进行GC－MS分析.

1.2.2 GC－MS分析

GC分析条件:初始温度60℃，以8℃/min速率升温至100℃，保持2 min，再以8℃/min速率升温到250℃.进样口温度260℃，载气(氦气)流量1 mL/min.分流比60∶1(V/V).

MS分析条件:电离方式EI，电子能量70 eV，离子源温度260℃，扫描质量范围20～600 amu.

成分解析:用NIST98质谱数据库对精油成分进行对照，解析.

2 结果与分析

由微波辅助-溶剂法因素最佳条件提取的马铃薯茎叶精油为浅黄色液体，得油率0.528%(m/ m)，具有较强刺激气味.用GC－MS分析得到全离子流谱图1，从谱图中得知共有77个成分被检测出来，通过和质谱数据库的对照解析，依据离子流峰面积归一化法计算各组分相对含量，解析鉴定了占精油相对百分含量83.936%的41个成分.其中，酯类 44.340%、烷烃类 22.380%、醇类4.296%、萜类 4.188%、醛类 3.895%、酮类3.664%、其他1.223%，结果见表1.

图1 微波法提取马铃薯茎叶精油的GC－MS全离子流谱图

由表1结果可知，在酯类化合物仅有2个，相对百分含量最高的为醋酸丙酯(44.051%)，几乎占相对百分含量的一半，也就是微波辅助溶剂提取法提取的马铃薯茎叶精油的主要成分为醋酸丙酯.烃类种类最多共有13个，其中百分含量最高的为四十四烷9.281%，二十七烷次之，其相对百分含量为8.624%.11个醇类化合物含量在0.1% ～0.8%，2，4－二甲基－2，3－丁二醇的相对百分含量最高，但是也仅为0.775%.

在精油中没有检测出在植物挥发性成分中普遍存在的单萜类化合物，而检测出了挥发性较低的倍半萜和双萜化合物，例如，叶绿醇(1.493%)、角鲨烯(0.922%)、石竹烯(0.456%)、氧化石竹烯(0.427%)、喇叭醇 (0.369%)、β-香柠檬烯(0.257%)、α－波旁烯(0.156%)、顺式－α－8－古巴烯醇(0.108%).这些萜类化合物与文献［4－6］报道的不同，这与萃取方法，产地等的不同有关.本研究也证实了马铃薯茎叶中确实存在着具有生理活性的萜类化合物.

醛类化合物只有两种，7－十六碳烯醛(3.692%)和十四碳醛(0.203%).酮类化合物也只有两种，6，10，14－三甲基 －2－十五烷酮(3.538%)和4－甲基环十五烷酮(0.126%).

与报道的超声波辅助－己烷萃取法［12］和水蒸汽蒸馏－乙醚萃取法［13］比较，精油化学成分完全不同(超声波辅助－己烷萃取法获得的精油成分组成［12］:倍半萜类化合物19.629%，羧酸类化合物18.625%;饱和烃类化合物15.352%，酮类化合物6.993%;醇类 4.092%;酯类 3.679%和醛类2.228%;水蒸汽蒸馏-乙醚萃取法［13］获得的精油组成:其中芳香族化合物 30.099%，倍半萜20.022%，单萜2.525%，羧酸类化合物8.476%，醛类化合物5.429%，饱和脂肪烃5.338%，酮类化合物3.391%，醇类化合物2.176%).

表1 马铃薯茎叶精油成份分析结果

续表1

3 结语

本文首次用微波辅助－溶剂萃取法萃取的成熟期马铃薯茎叶，以0.528%得油率获得精油，证明了马铃薯茎叶与其他植物同样也可以获得挥发油.用GC－MS分析化学组成的结果显示马铃薯茎叶精油含有丰富的化学成分，包括萜，醛，酮，醇，酯类等化合物，其中酯类(44.340%)、烷烃类(22.380%)百分含量较高，二者占总精油60%以上;其次为醇类(4.296%)和萜类化合物(4.188%).与报道的采用水蒸汽蒸馏－溶剂萃取法和超声波辅助－溶剂萃取法获得的精油组成有很大的差别，所以，萃取方法的不同可以获得不同组成的精油.这些研究成果都证明了马铃薯茎叶中含有丰富多彩的对人类有用物质，具有开发研究价值.

［1］ 陈 盈.慎喂生猪的八种饲料［J］.现代农业，1991，9:20.

［2］ 陆占国，徐 涵.人·香气·环境［M］.哈尔滨:黑龙江教育出版社，2007.

［3］ TOYODA M，ASIHINA M，FUKAWA H，et al.Isolation of new acyclic C25-isoprenyl alcohol from potato leaves［J］.Tetrahedron Letters，1969，55:4879－4882.

［4］ SZAFRANEK B，MALINSKI E，SZAFRANEK J.The Sesqiterpene composition of leaf cuticular neutral lipids of ten polish varieties of solanum tuberosum［J］.J Sci Food Agric，1998，76: 588－592.

［5］ SZAFRANEK B，CHRAPKOWASKA K，PAWINSKA M，et al.Analysis of leaf surface sesquiterpenes in potato varieties［J］.J Agic Food Chem，2005，53:2817－2822.

［6］ MATSUURA H，YOSHIHARA T，ICHIHARA A.A Novel sesquiterpene，tubernone，from solanum tuberosum L［J］.Biosci Biotech Biochem，1992，56(11):1890－1891.

［7］ KARIM M S，PERCITIVAL G C，DIOXON G R.Comparative composition of aerial and subterranean potato tubers(Solanum tuberosum L)［J］.J Sci Food Agric，1997，75:251－257.

［8］ LYON G D，BARKER H.The measurement of chlorogenic acid in potato leaf extracts by high－pressure liquid chromatography［J］.Potato Research，1984，27:291－295.

［9］ LEWIS C E，WALKER J R L，LANCASTER J E，et al.Determination of anthocyanins，flavonoids and phenolic acid in potatoesⅠ:Coloured cultivars of solanum tuberosum L［J］.J Sci Food Agric，1998，77:45－57.

［10］ 陆占国，封 丹，李 伟.顶空－固相微萃取－气相色谱－质谱分析马铃薯茎叶中挥发性成分［J］.食品研究与开发，2007，(6):113－115.

［11］ 李 伟，刘 涛，陆占国，等.成熟前期马铃薯茎叶挥发性成分研究［J］.作物杂志，2009，(6):42－44.

［12］ 李 伟，刘 涛，陆占国.马铃薯茎叶精油成分和抗菌性研究［J］.安徽农业科学，2009，37(25):11860－11861，11891.

［13］ 陆占国，韩玉洁，杨 威，等.成熟期马铃薯茎叶挥发性成分及其清除DPPH自由基能力研究［J］.作物杂志，2010 (4):30－33.

［14］ 李 伟，刘 涛，陆占国.马铃薯茎叶再利用研究［J］.作物杂志，2009(3):52－54.

［15］ 陆占国，李 伟.马铃薯茎叶挥发性成分的两种提取方法比较［J］.农业工程学报，2009，25(11):350－353.

［16］ 陆占国，李 伟，刘 涛.三种方法提取马铃薯茎叶挥发成分及其清除DPPH自由基能力研究［J］.现代化工，2009，29增刊(2):194－195，197.

［17］ 陆占国.一种马铃薯茎叶的再利用方法［P］.中国专利: CN 101003765，2010－12－15.