巨尾桉果实的挥发油和脂肪酸成分的提取和分析

暴玮，张闻杨，马丽，赖芳，刘雄民*

(1.桂林理工大学 南宁分校，广西 南宁 530001；2.广西大学 化学化工学院，广西 南宁 530004)

桉树是自然分布在澳大利亚等国家的重要经济树种，至今已有120多个国家和地区引种栽培。中国引种桉树已有100多年的历史，广西为桉树适生区，年雨量多，生长速度快，有良好的林业产业发展条件，已经成为国家速生丰产商品林的主要区域。桉叶油是桉树重要的产品之一，是国际市场大宗香料天然精油之一。我国桉叶油的产品主要是蓝桉油和柠檬桉油，有关桉叶油提取和分离已有较多文献报道[1-7]。课题组[8-9]在柠檬桉果实的成分研究取得了一定进展。

巨尾桉(E.grandis×E.urophylla)生长迅速，干形好，是良好的速生用材树种，是广西大量种植的速生桉品种。巨尾桉叶的挥发油成分提取和分析方面已有文献报道[10-11]，刘喜明等[12]开展了人工林巨尾桉脱落树皮化学成分研究，结果表明，脱落树皮主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，为其开发利用提供基础数据。课题组[13]进行了巨尾桉叶总黄酮抗氧化抑菌研究，结果表明，总黄酮提取率达14.77 %，总黄酮对DPPH 自由基的清除率达到94.12 %，对食品中的腐败菌和产毒素菌有较好的抑制效果。并以水为溶剂[14]，加热回流法提取巨尾桉树叶、树皮、树芯单宁的得率分别为4.19 %、1.86 %和0.25 %，单宁提取物对DPPH·、·OH自由基和H2O2均有较好的清除作用，为巨尾桉综合利用提供理论基础。巨尾桉果实由较好的香气，但它的果实小，生长有季节性，其化学成分研究还没有受到关注。

巨尾桉果实成熟后都会落地(落果)，长期以来一直没有得到有效利用，这不仅是资源的浪费，同时落果对环境带来一定负面影响。为了充分利用巨尾桉资源，使落果变废为宝，有必要了解它的化学成分。因此，本文采用水蒸气蒸馏法提取巨尾桉果实得到的挥发成分，又称挥发油，以石油醚为溶剂提取果实油脂，使用气相色谱—质谱联用仪分别分析挥发油和油脂中的脂肪酸化学成分。为挥发油在香料领域开发利用，油脂在生物柴油应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 实验材料与仪器

新鲜巨尾桉果实于2017年10月采自广西南宁市广西大学校园，干果为野外自然干燥果实。

实验所采用的化学试剂石油醚(60 ℃～90 ℃)、甲醇(99 %)，、浓硫酸(98 %)、正己烷(99 %)均为化学纯。气相色谱—质谱联用仪为日本岛津株式会社生产的GCMS-QP2010型。

1.2 实验方法

1.2.1 提取挥发油

为了加快水蒸气对巨尾桉果实鲜果和干果传质和传热速率，提高有效成分的提取速度，有必要破碎巨尾桉果实。使用粉碎机破碎时，因表面积大，挥发油容易挥发。为了减少损失，室温下，将采集新鲜果实或干果在2 h内用小刀将巨尾桉果实(鲜果或干果)切开两半，然后采用水蒸气蒸馏法分别对巨尾桉新鲜果实和干果实中的挥发性成分进行提取。

水蒸气蒸馏提取巨尾桉新鲜果实和干果实中的挥发性成分采用课题组[15]有关柠檬桉果实挥发油提取方法。分别称取100 g(M, g)巨尾桉新鲜果实和干果实放入1 000 mL圆底烧瓶中，以料液比1∶4初次加入400 mL水，油浴加热温度120 ℃，水蒸气蒸馏时间8 h后，补充水，至水总量为800 mL，油浴加热温度120 ℃，再次蒸馏8 h，分别用具塞刻度试管收集馏出物上层芳香性淡黄色油状物，称重得到提取得率。

1.2.2 提取巨尾桉果实中脂肪酸

按照参考文献[16]的方法，采用石油醚作为溶剂分别提取巨尾桉新鲜果实和干果实中的油脂，采用索氏提取法提取柠檬桉果实中的油脂。

提取条件：以石油醚为提取液，液固比为6∶1(mL/g)，提取时间为4 h，温度为70 ℃。提取完成后，40 ℃减压1h去除石油醚，然后对剩下的物质进行称重，计算油脂得率。采用硫酸—甲醇法对巨尾桉果实中的脂肪酸进行甲酯化，通过GC-MS分析其主要成分。

甲酯化步骤：称取0.5 g油脂置于100 mL圆底烧瓶中，加入10 mL的1 %硫酸—甲醇溶液，50 ℃回流1 h。反应结束后，加入10 mL正己烷和10 mL蒸馏水，在分液漏斗中振荡，放置30 min后，上清液以2 400 r/min离心10 min，取正己烷层，得到巨尾桉果实脂肪酸甲酯化产物，然后进行GC-MS成分分析。

1.2.3 分析巨尾桉果实挥发油和脂肪酸成分

GC-MS分析条件采用参考文献[26]的方法，GC条件和MS条件分别如下：

GC条件：色谱柱Rxi-5Sil(30 m×0.25 mm id×0.25 μm)，高纯度He，柱前压47.0 kPa；挥发油升温程序：60 ℃保持1 min，升温至120 ℃(1 ℃/min)，再升温至150 ℃(3 ℃/min)，最后升温至280 ℃(15 ℃/min，5 min)，分流比60∶1。

MS条件：EI离子源，电子能量70 eV，电子倍增器电压1.5 kV，质量扫描范围33 ～ 550 u，全扫描方式。

2 结果与讨论

2.1 巨尾桉果实挥发油得率

以水蒸汽蒸馏法分别对100 g巨尾桉果实鲜果和干果中挥发油进行提取并计算得率。用乙醚萃取水相部分，为了减少挥发成分损失，萃取液室温下进行减压旋转蒸馏至恒重，计算水相中溶解在水中的挥发油成分质量，结果如表1 所示。

表1 巨尾桉果实挥发成分得率

鲜果巨尾桉果实挥发油的总产率为2.28 %，其中从水中回收水溶性部分精油部分为0.28 %，占比为12.28 %。巨尾桉干果挥发油的总产率为5.96 %，其中从水中回收水溶性部分精油部分为0.46 %，占比为7.72 %。干果得率比新鲜果实高的原因来之于两方面：一是因为新鲜果实含水量约为60 %，折合成干果得率为5.0 g/kg；二是长期野外放置发生生物转化。

2.2 果实挥发成分

新鲜果实和干果(落果)对挥发油得率有一定影响，新鲜果实和干果挥发油成分GC-MS的总离子流结果如图1所示。挥发油成分的定量分析采用面积归一化法定性分析采用计算机对各峰的质谱图进行NIST(national institute of standards and technology，美国国家标准与技术研究院)标准谱库的检索，根据质谱裂解规律进行核对，参考标准图谱和相关文献[5，12-14]确定其化学结构，结果如表2所示。

(a)新鲜果挥发油

(b)干果挥发油

表2 巨尾桉鲜果及干果挥发油成分

注1：表示物质中没有测到该成分。

在鉴定的巨尾桉果实挥发性成分的油相成分中，以单萜化合物为主，新鲜果实的主要成分有乙酸松油酯24.97 %、α-松油醇24.95 %、异龙脑12.89 %、葑醇4.57 %、桉叶醇3.85 %和蓝桉醇2.97 %等。干果主要成分有桉叶油醇43.05 %、(1R)-(+)-α蒎烯21.12 %、α-松油醇酯12.71 %、α-松油醇6.12 %和莰烯3.38 %。鲜果和干果成分有较大差异，它们的差异来自于两方面，一是挥发油中的各成分挥发度不同，在相同时间和温度下，巨尾桉果实风干过程挥发量有差别；二是巨尾桉果实内部可能发生了生物转化，生成的化合物有差别。课题组在研究单性木兰挥发油成分时也发现类似现象[17-18]。

松油醇是很好的香料，存在于芳樟油、玉树油及橙花油等植物挥发油中。乙酸松油酯也是一种重要的香料，它天然存在于苦橙油、丁子香花、黑加仑、胡椒、松针油、柏木油、玉树油中，被大量用于薰衣草、香薇、古龙香水等香精香料中[19]，但天然α-松油醇和乙酸松油酯含量少，分离困难。而它们在巨尾桉果实中的含量高，容易进行分离。因此从巨尾桉挥发油分离松油醇和乙酸松油酯具有重要的经济价值。

2.3 巨尾桉鲜果和干果脂肪酸成分

采用溶剂分别提取巨尾桉新鲜果实和干果实中的油脂，实验结果为：鲜果油脂得率为1.75 %，干果油脂得率为5.0 %。鲜果油脂换算成干果油脂得率约为4.38 %，稍低于干果油脂得率。

提取的油脂经甲脂化后获得混合脂肪酸甲酯，采用GC-MS进行脂肪酸甲酯成分分析，得到巨尾桉油脂的脂肪酸组成。鲜果与干果油脂中脂肪酸成分的定量分析采用面积归一化法，鲜果和干果脂肪酸甲酯GC见图2。定性分析采用计算机对各峰的质谱图进行NIST标准谱库的检索，根据质谱裂解规律进行核对，参考标准图谱。油脂中脂肪酸组成和含量分析结果如表3所示。

(a)鲜果 Fresh fruit

(b)干果 Dried fruit

表3 速生桉鲜果及干果中脂肪酸成分

注1：表示物质中没有测到该成分。

由表3看出，巨尾桉鲜果油脂中，其脂肪酸组成为反-9-十八碳烯酸29.01 %、棕榈酸23.0 %、花生酸8.78 %、硬脂酸6.56 %和肉豆蔻酸5.17 %。干果油脂中，脂肪酸组成为反-9-十八碳烯酸39.36 %、棕榈酸19.01 %、硬脂酸8.62 %、花生酸6.51 %。巨尾桉油脂有两方面利用价值：一是从巨尾桉混合脂肪酸中分离出不同用途脂肪酸，二是巨尾桉油脂作为生物柴油原料。

3 结论

采用水蒸气蒸馏法提取巨尾桉果实挥发油，使用石油醚溶剂提取巨尾桉油脂，利用GC-MS分别对挥发油和油脂的脂肪酸组成进行定性和定量分析，得到了如下结论：

① 新鲜果实挥发油得率为2.28 ‰，主要成分有乙酸松油酯、α-松油醇、异龙脑、葑醇、桉叶醇和蓝桉醇等。干果挥发油的得率为5.96 %。‰，主要成分有桉叶油醇、(1R)-(+)-α蒎烯、乙酸松油酯、α-松油醇和莰烯。其中，在鲜果挥发油中，α-松油醇和乙酸松油酯的含量分别达到24.95 %和24.97 %；在干果挥发油中，桉叶油醇和乙酸松油酯的含量分别达到43.05 %和12.71 %。它们都是高附加值的天然香料，具有广泛应用前景。

② 巨尾桉鲜果和干果的油脂得率分别为1.75 %和5.0 %。鲜果油脂中脂肪酸组成为反-9-十八碳烯酸29.01 %、棕榈酸23.0 %、花生酸8.78 %、硬脂酸6.56 %和肉豆蔻酸5.17 %。干果油脂中脂肪酸组成为反-9-十八碳烯酸39.36 %、棕榈酸19.01 %、硬脂酸8.62 %、花生酸6.51 %。巨尾桉油脂可作为生物柴油的原料，具有经济价值。