植物精油的成分分析方法研究进展

2020-02-19 20:23:20权春梅刘超祥张晴晴郭青欣
云南化工 2020年8期
关键词:精油用法质谱

权春梅,刘超祥,张晴晴,郭青欣

(1.亳州职业技术学院药学院,安徽 亳州 236800;2.安徽中医药科学院亳州中医药研究所,安徽 亳州 236800;3.亳州学院中药学院,安徽 亳州 236800)

植物精油又称挥发油,是通过提取植物中特有的芳香味油状液体,取自于植物的花、苞、叶、枝、根、树皮、果实、种子和树脂等[1]。大多挥发油广泛存在于各种芳香植物中[2]。精油的提取方式十分多样,如利用提取物的挥发性成分会随着水蒸汽蒸发的水蒸气蒸馏法、压榨法、溶剂萃取法、超声波提取法、超临界CO2萃取法、微波法及亚临界萃取法等。研究表明,植物精油对日常生活中所产生的致病性细菌有有效的抑制作用[3],还能够杀灭或清除皮肤上的细菌,净化空气[4]。植物精油同样也具有抗氧化活性及抗炎性的作用,能够治愈炎症和抵抗氧化带来的衰老。

精油是一种混合物,它的组成非常的复杂,一种精油可能有数十种甚至上百种化合物。如荆芥挥发油中就发现了上百种化合物[5],宋佳等[6]在大马士革玫瑰精油中检测出108种化学成分。

精油成分的分析检测是研究精油活性,对精油进行更好的开发利用的重要工具和手段。本文主要对植物精油的成分分析的方法进行综述,以期为精油的开发利用及深入研究精油活性与成分之间的关系提供基础。

1 化学鉴定法及应用

化学鉴定法一般是特定官能团或特定结构化合物的特性反应,与其它鉴别方法结合使用,可以使得鉴别的专属性更加突出[7]。化学鉴定法具有专属性较强、反应迅速、现象明显的特点才有使用价值。包括在适当条件下产生颜色、荧光,发生沉淀反应或产生气体等现象,运用化学鉴定法可以比较客观和比较准确地反映出各种物质的内质状况[8]。

化学鉴定法主要包括显色反应、沉淀反应、气体生成反应、荧光鉴别等。例如盐酸-锌粉反应、四氢硼钠反应及与金属盐类试剂的络合反应是检查提取液中是否含有黄酮类化合物最常用的方法之一[9]。杜鹃等[10]对提取玫瑰精油后的残渣中的玫瑰色素进行成分分析,通过盐酸-镁粉反应、新配制的饱和中性醋酸铅溶液、氯化亚铁呈色反应等鉴别反应,表明色素中含黄酮类化合物。但由于化学鉴别法样品需求量大、操作繁琐、所需时间长、难以得出准确的结构等不足,因此化学鉴别法常具有指导和验证的作用,而利用光谱和波谱等先进技术手段来确定物质的成分和结构的方法[11]。

2 紫外-可见分光光度法及应用

紫外-可见分光光度法是利用物质在200~760nm波长范围内对光的吸收程度随光的波长不同而变化从而用于鉴别、杂质检查和定量测定的方法[12]。

紫外-可见分光光度法应用也非常广泛,而且样品处理前较简便,分析时间短、操作简单、仪器成本低、分析费用低,便携式紫外分光光度计的出现更是降低了分析成本同时增大了适用性。谢田伟等[13]先对枇杷花精油进行分离纯化得到黄酮纯化物,后于紫外-分光光度仪中扫描其在紫外-可见光中的吸收光谱,并在510nm处定量测定黄酮的含量。权春梅[14]采用超临界CO2流体萃取法提取芍花精油,并采用DPPH法和ABTS法在不同波长条件下通过测量其吸光度,测定其成分的抗氧化性。

3 制备色谱法及应用

制备色谱法是指采用色谱技术分离混合物,制备和收集一种或多种色谱纯物质的方法。制备色谱中的“制备”这一概念指获得足够量的单一化合物,以满足研究和其他用途,制备量大小和成本高低是制备色谱的两个重要指标。该方法快速,时间短,效率高。黄娜娜[15]从夏橙、桠柑、柠檬和蜜柑的果皮中提取精油,再运用高速逆流色谱对精油进行分离,以石油醚-乙腈-丙醇(5∶3∶2)为两相溶剂体系,分离出β-月桂烯、柠檬烯和γ-松油烯三种成分。陆秀云[16]生产苦水玫瑰精油的过程中,建立制备色谱方法,流动相为0.2%甲酸甲醇(B)-0.2%甲酸水,流速为10mL/min,采用梯度洗脱的方式分离出玫瑰废水中含量高、抗氧化活性较好的多酚物质。沈晓强[17]利用快速液相制备色谱系统,依次以石油醚、氯仿、甲醇、水为洗脱剂进行洗脱,对丁香提取物进行分离,再将所收集的流分经薄层层析检测和紫外检测仪观察,合并相同的成分的流分进行分离和纯化。

4 高效液相色谱-质谱联用法

4.1 高效液相色谱-质谱联用法的概述

高效液相色谱-质谱联用法简称为液-质联用法(HPLC-MS),高效液相色谱和质谱可分别作为分离系统和检测系统。待测的样品在色谱柱中被流动相分离,经质谱的质量分析器将离子化后的离子碎片按m/z从小到大分开,被检测器扫描后得到质谱图。液-质联用技术结合了色谱对样品的复杂高分离能力与质谱的高灵敏度、高选择性及能够提供相对分子质量与结构信息的优点[18],实现了色谱与质谱的优势互补。另外,该法还具有不受样品沸点的限制,热不稳定、高极性、难挥发的大分子化合物[19],自动化程度高、分析时间快等特点,广泛应用在药用、食品和环境保护等诸多领域。

4.2 高效液相色谱-质谱联用法的应用

于文峰[20]采用对柚皮及提取精油后的残渣进行色素测定,结合TLC试验,UV-vis试验表明,色素中主要成分有柚皮苷、查尔酮或橙酮类物质。通过HPLC-MS对色素成分的分析结果表明,柚皮色素的主要成分是柚皮苷,其含量占色素总量的70%左右。HPLC-MS方法色谱条件:分析柱为 BEH(C18,2.1×100mm,1.7μm);流动相:乙腈 -0.2%甲酸溶液,柱温45℃,检测波长 200~700nm,流速0.3mL/min;进样量 1μL。质谱条件:离子方式ESI+;毛细管电压3.5kV;检测器电压1.6kV;离子源温度100℃;脱溶剂气温度250℃;脱溶剂气流速500L/h;锥孔反吹气流50L/h;碰撞能量15eV。石双妮等[21]运用水蒸气蒸馏法提取出玫瑰精油,对提取后留下的副产物——除去残渣的提取液进行分析,利用液质联用仪和超高效液相色谱飞行时间质谱仪对提取液的多酚类化合物进行了分析和鉴定,结果表明提取液中含有槲皮素、芦丁等30余种酚类化合物;色谱条件:色谱柱为Waters BEH-C18柱(10.0nm×2.1mm,1.7μm);流动相A相为体积分数0.1%甲酸溶液,B相为甲醇;梯度洗脱,流速0.2mL/min;柱温30℃;紫外检测波长360nm;进样量3μL。质谱条件:毛细管电压3.5kV;离子源温度100℃;加热毛细管温度350℃;干燥气流速600L/h,雾化气体流速50L/h;锥孔电压40V,碰撞能35~40eV;质量扫描范围 m/z100~1500。

5 气相色谱-质谱联用法及应用

气相色谱-质谱联用法简称为气-质联用法(GC-MS)。气相色谱法是利用气体作流动相的色层分离分析方法,气相色谱-质谱联用法将质谱仪(MS)与气相色谱仪(GC)是通过接口连接,进行气质联用的方法,该方法灵敏度高,适用于分析低分子量的化合物,并且适用于分析样品中挥发性成分[22]。

郑亭亭[23]用三种不同方法提取金花茶叶子中精油各自最佳工艺条件,采用气相色谱-质谱联用法分析鉴定出金花茶叶子精油中10种含量超过1%的化合物,得知石油醚可溶的精油成分大多为脂肪酸。胡文杰等[24]采用GC-MS技术对樟树油樟、脑樟和异樟3个化学型叶片精油成分种类进行鉴定和比较分析发现不同化学型间叶精油成分存在较大差异。张坚[25]运用GC-MS技术对桂花精油已经分离的色谱峰进行定性,鉴定出了44种化合物,确定了超临界CO2桂花精油中化合物的种类及其相对百分含量。杨倩[26]对同一批薄荷药材在相同的贮藏环境下,通过GC-MS技术来分析其在不同贮藏期的河南西峡薄荷挥发油含量,安徽岳西薄荷挥发油含量,结果表明薄荷挥发油含量会随着贮藏时间而呈现明显下降趋势。孟根其其格[27]对侧柏叶精油进行分析,用GC-MS联用仪获得精油的总离子流色谱图,确定了侧柏叶精油的基本化学成分。李大强[28]采用GC-MS技术分别检测甘肃和新疆精油的成分,结果表明两个产地的自然精油主要成分基本相同,但含量存在差异。该法是目前对植物精油成分分析应用较多的方法。

6 核磁共振波谱法

6.1 核磁共振波谱法的概述

核磁共振波谱法(NMR)是利用原子核对射频电磁波辐射的吸收的一种物理方法,它研究的对象主要是各种无机物以及有机物,是一种对物质成分、结构进行定性分析的有效工具,同时也可进行定量分析[29]。

核磁共振于20世纪被发现,但由于当时的仪器条件不够成熟,所以其应用只能测定结构方面。随着超导技术[30]以及脉冲傅里叶数字变换等先进技术的发展和引入使得NMR定量分析方法的灵敏度增强,分析时间缩短,定量准确性已逐渐接近HPLC方法的水平,因此逐渐被广泛应用。现代核磁共振技术更是逐渐朝着多元的方向发展[31],在化学领域、分子生物领域、医学领域都起着重要的作用。

6.2 核磁共振波谱法的应用

陈建烟[32]运用超临界CO2萃取法对花叶艳山姜片精油进行萃取,取萃取精油中的乙酸乙酯进一步分离获得化合物1和化合物2,将所得化合物进行核磁共振扫描分析,结果表明化合物1与化合物2的氢谱和碳谱基本一致,判断两者为同一物质。王远辉[33]先采用不同的萃取方法获得艾纳香叶的挥发物(粗提物),再对该挥发物进行升华分离和重结晶处理,再将重结晶得到的化合物溶解于氘代氯仿中,利用核磁共振仪测定氢谱、碳谱,结论证实纯化制得左旋龙脑确实是左旋龙脑。舒希凯等[34]利用多种色谱技术对芍药花粗提物进行分离纯化,并采用现代波谱技术鉴定出11个多酚类化合物。闫秋莹等[35]采用柱层析技术对天葵子醇提部位进行化学成分分离,并通过核磁共振波谱技术来鉴定所得单体的结构,结果鉴定出天葵子醇提取物中的6个化合物。

综上所述,目前用来分析精油成分的方法很多,但不同的方法都有其特点,在实际应用中应根据不同的精油的特点,选择合适的分析方法。因此对于每一种精油的成分分析方法都应做细化研究,精油提取方法、精油成分的种类、精油成分的纯度、分析的条件等因素都需要考虑。气相色谱-质谱联用法在精油成分分析上被运用最广泛,但也有存在一些局限性,需要其他分析方法来弥补气相色谱-质谱联用法的缺点。因此,每一种精油分析方法都很重要,并且都在精油分析过程中起到不同的作用,在实际应用中应多考虑多种分析方法的联合使用。

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