迷迭香精油和马郁兰精油化学成分及抗氧化活性研究

王有娣，姚小丽，肖青林，钟丽娟，徐娟娟

(中山大学新华学院 药学院，广州 510520)

迷迭香、马郁兰是常见的唇形科芳香植物材料。迷迭香(RosmarinusofficinalisL.)是唇形科迷迭香属亚灌木。 马郁兰(OriganummajoranaL.)为唇形科牛至属多年生草本植物。迷迭香和马郁兰均原产于地中海地区，引进中国后，主要在广东、广西等南部地区种植，含有丰富的芳香油成分[1]。近年来，科研界对唇形科植物精油的关注度不断上升，迷迭香精油具有浓郁辛香，因此常用于制作香水香薰或食物香料。另外，迷迭香在抗氧化、抗菌、美容、抗肿瘤、消炎、抗心血管疾病等诸多方面有作用，这些功能主要与其精油中的α-蒎烯、樟脑、1，8-桉叶素、莰烯、龙脑等有关[2-4]，马郁兰精油有独特辛香、木香，味道甘甜，略有苦药香味、辣味、樟脑味，具有治疗哮喘、咳嗽、消化不良、风湿牙痛和心脏病等功效，广泛应用于医药行业，因其香味独特，故也广泛应用于化妆品行业和调味品行业，目前关于马郁兰精油组分的报道较少，其抗氧化活性也鲜有研究[5]。

抗氧化活性物质无论是在医药行业、化妆品行业还是食品行业都扮演着至关重要的角色，迷迭香和马郁兰作为广泛应用于医药行业、化妆品行业以及食品行业的唇形科植物，其香气成分和抗氧化活性值得大家去探究，因此该课题研究比较了迷迭香和马郁兰两种不同唇形科植物精油组分的差异，并分析对比其抗氧化活性，以期为迷迭香、马郁兰等唇形科植物的开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

迷迭香(RosmarinusofficinalisL.)干燥茎叶和马郁兰(OriganummajornanaL.)干燥花序及茎叶植物材料来自于法国，经由中山大学新华学院药学院徐娟娟老师鉴定为真品。

1.2 仪器与设备

AB107-S电子天平 瑞士Mettler Toledo公司；岛津UV-2550紫外-可见光分光光度计 日本岛津公司；SY-2000旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；HH-S1数显恒温水浴锅 江苏金怡仪器科技有限公司；Agilent 7890-5977B GC-MS气质联用仪 美国Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 精油的制备

迷迭香精油的制备：称取适量迷迭香干茎叶，粉碎，过40目筛。称取粉末100 g，置于圆底烧瓶中，加入1000 mL蒸馏水，连接挥发油提取器，保持微沸状态蒸馏提取精油，5000 r/min 离心10 min后取上清液，残渣重复提取1次，合并上清液，加入无水硫酸钠干燥，即得迷迭香精油[6]。

马郁兰精油的制备：称取适量的马郁兰干花序及茎叶，粉碎，过40目筛。称取粉末100 g，置于圆底烧瓶中，加入1000 mL蒸馏水，连接挥发油提取器，保持微沸状态蒸馏提取精油，5000 r/min 离心10 min后取上清液，残渣重复提取1次，合并上清液，加入无水硫酸钠干燥，即得马郁兰精油[7]。

所得精油均置于棕色玻璃瓶中，于-10 ℃冰箱密封保存备用。

1.3.2 GC-MS分析条件

气相色谱分析条件：色谱柱为HP-5MS UI(30 m×250 μm×0.25 μm)；进样体积1 μL；进样口温度250 ℃；进样模式为分流进样，分流比20∶1；载气为高纯氦气，载气模式为恒流模式，流速1.0 mL/min；传输线温度250 ℃；升温程序：初始温度50 ℃，以4 ℃/min升至150 ℃，保留2 min，然后以10 ℃/min升至250 ℃，保留5 min；然后通过质谱定性分析。

质谱分析条件：电离方式EI，电子能量70 eV，扫描模式为全扫描模式；离子源温度230 ℃；四级杆温度为150 ℃；质谱传输线温度为250 ℃，溶剂延迟3 min；扫描范围35～550 amu，标准图库为NIST17.L质谱数据库。

1.3.3 总抗氧化活性测定

采用磷钼络合法测定精油的总抗氧化活性。准确称取1.0000 g精油于容量瓶中[8]，用无水乙醇溶解并定容至100 mL，配制得到浓度为10.0 mg/mL的精油储备液，再用无水乙醇将样品储备液配制成浓度分别为0.05，0.1，0.2，0.3，0.4 mg/mL的精油样品溶液。同时配制终浓度为0.6 mol/L浓硫酸、28 mmol/L磷酸钠和4 mmol/L钼酸铵的磷钼试剂液。在5支10 mL比色管中，分别加入4 mL上述磷钼试剂液、0.4 mL精油样品液，在95 ℃水浴中恒温 90 min，在 695 nm 波长下测吸光度A。所有样品做3次平行样，取平均值。

1.3.4 羟自由基清除率测定

采用邻二氮菲-Fe2+法测定精油的羟自由基清除率[9]。取2 mL 0.75 mmol/L邻二氮菲溶液，加入2 mL不同浓度(反应体系的终浓度为0.0001，0.0005，0.001，0.005，0.01 mg/mL)的样品溶液，充分混匀后，加入2 mL 0.75 mmol/L的硫酸亚铁混匀后，再加入2 mL的0.1% H2O2混匀。在37 ℃的水浴中60 min后，在510 nm波长处测定样品组吸光度(AX)，以2 mL的蒸馏水代替样品溶液作为空白对照，测定吸光度为(A0)，以2 mL蒸馏水代替H2O2，测定吸光度(AX0)。所有试验平行测定3次，按公式(1)计算羟自由基清除率。

羟自由基清除能力S(%)=(AX-A0)/(AX0-A0)×100%。

(1)

1.3.5 数据统计与分析

采用Excel 2016软件对试验数据进行统计、分析。

2 结果与分析

2.1 化学成分分析

2.1.1 两种精油的GC-MS分析结果

利用气质联用仪对两种精油组分进行分析，从迷迭香精油中共检出133个组分，从马郁兰精油中共检出158个组分，迷迭香精油总离子流图见图1中A，马郁兰精油总离子流图见图1中B。利用MassHunter未知物分析软件对图1和图2进行定性分析，确定各个组分的相对分子质量和分子式，利用NIST 17质谱解析软件及人工辅助分析确定化合物的结构，剔除匹配度≤80%的物质，最终迷迭香精油中共确定75种成分，占总相对含量的99.60%，马郁兰精油中共确定80种成分，占总相对含量的98.23%。分析结果见表1。

图1 总离子流图Fig.1 The total ion current chromatogram

表1 迷迭香精油及马郁兰精油化学成分Table 1 The chemical components of rosemary essential oils and marjoram essential oil

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2.1.2 两种精油的主要成分对比分析

GC-MS结果显示，迷迭香精油含量超过1%的成分有樟脑、桉叶油醇、α-蒎烯、莰烯、2-茨醇、(-)-β-蒎烯、间异丙基甲苯、左旋乙酸冰片酯、D-萜二烯、β-石竹烯、L-α-松油醇、月桂烯、4,6,6-三甲基二环[3.1.1]庚-3-烯-2-酮、DL-异冰片醇、芳樟醇共15种，占总相对含量的93.19%，见图2中的A。马郁兰精油中含量超过1%的成分有4-萜烯醇、4-侧柏醇、γ-萜品烯、(+)-4-蒈烯、桧烯、L-α-松油醇、邻异丙基甲苯、β-石竹烯、伪柠檬烯、顺式-4-(异丙基)-1-甲基环己-2-烯-1-醇、异松油烯、乙酸芳樟酯、月桂烯、γ-萜品醇、(1S，2E，6E，10R)-3,7,11,11-四甲基双环[8.1.0]十一碳-2,6-二烯共15种，占总相对含量的90.06%，见图2中B。对比迷迭香精油和马郁兰精油的主要化学成分可以发现，两种精油的主要成分差异较大。

图2 迷迭香精油及马郁兰精油主要成分(含量≥1%)的对比Fig.2 The comparison of major components (with content≥1%) of rosemary essential oils and marjoram essential oils

2.1.3 两种精油挥发性成分类型对比分析

精油的挥发性成分类型主要分为萜类化合物、芳香族类化合物、脂肪族类化合物以及其他类化合物，其中萜类化合物是主要活性物质和主要香气物质。因精油中的脂肪族类化合物生物活性不明显，故研究根据GC-MS的成分鉴定结果将迷迭香精油和马郁兰精油的化学成分进行分类对比，共分为三大类，分别为萜类化合物、芳香族类化合物、其他类，通过分类发现迷迭香精油的萜类成分共有65个，总含量为95.83%；马郁兰精油的萜类成分共有63个，总含量为93.37%，迷迭香精油的萜类成分含量高于马郁兰精油，而芳香族类成分则略低于马郁兰精油，分类对比结果见表2。

表2 不同类挥发性成分在两种精油中的分布情况Table 2 The distribution of different volatile components in two essential oils

2.1.4 两种精油成分不同官能团分类对比分析

通过成分鉴定结果发现迷迭香精油和马郁兰精油中均含有烯烃、醇、酚、醚、酮、酯等类型化合物，对两种精油的化学成分进行官能团分类，不同类型官能团化合物在两种精油中的分布情况见表3。两种精油化学成分的主要类型均为烯烃类，其中迷迭香精油中含有烯烃类成分53个，占总成分含量的45.82%，马郁兰精油中含有烯烃类成分61个，占总成分含量的74.80%。两种精油各种官能团类型的化合物差异较大，马郁兰精油中除了烯烃类成分外，只有醇类的含量稍微多一点，占18.11%，但其他官能团类型的成分含量很少，且没有检测到醛类成分。迷迭香精油中除了烯烃类成分外，酮类、醚类、醇类、酯类的成分均不少，且检测到了醛类成分1种。

表3 不同官能团类型的化合物在两种精油中的分布情况Table 3 The distribution of compounds of different functional group types in two essential oils

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2.1.5 两种精油的共有化合物对比分析

根据成分测定结果显示，迷迭香精油和马郁兰精油共有成分25种，各成分的相对保留时间基本一致，但相对含量均有一定差别，迷迭香精油中桉叶油醇、α-蒎烯、莰烯含量远高于马郁兰精油，而γ-萜品烯和(+)-4-蒈烯的含量却远低于马郁兰精油，两精油中含量相当的成分为月桂烯和β-石竹烯。两种精油共有化合物分布情况见图3。

图3 两种精油共有化合物情况Fig.3 The common compounds in two essential oils

2.1.6 两种精油非共有化合物对比分析

迷迭香精油中所含有的樟脑、间异丙基甲苯、左旋乙酸冰片酯、D-萜二烯、4,6,6-三甲基二环[3.1.1]庚-3-烯-2-酮、DL-异冰片醇、芳樟醇等50个成分在马郁兰精油中均未被检测到，占总相对含量的39.02%，含量1%以上的特有成分有7个，见图4中A。马郁兰精油中所含有的4-萜烯醇、2-甲基-5-异丙基-二环[3.1.0]己烷-2-醇、水合桧烯、邻异丙基甲苯、伪柠檬烯、异松油烯、γ-萜品醇、(1S，2E，6E，10R)-3,7,11,11-四甲基双环[8.1.0]十一碳-2,6-二烯等55个成分未在迷迭香精油中检测到，占总相对含量的63.79%，含量超过1%的特有成分共有8个，见图4中B。

图4 两种精油非共有化合物分布情况Fig.4 The comparison of non-common compounds in two essential oils

2.2 抗氧化活性测定结果

2.2.1 总抗氧化活性测定结果

磷钼络合物法常用于测定抗氧化物质的总抗氧化活性，受试样品溶液的吸光度值越大则表明其抗氧化活性越强。两种精油的总抗氧化活性结果见图5。

图5 两种精油的总抗氧化活性对比Fig.5 The comparison of total antioxidant activities of two essential oils

由图5可知，在所测试的0.05～0.4 mg/mL精油浓度范围内，迷迭香精油和马郁兰精油均表现出良好的抗氧化活性，其总抗氧化活性随着精油浓度的增加而增大，具有浓度依赖性，同时马郁兰精油的总抗氧化活性明显优于迷迭香精油。结果提示，在试验浓度范围内，两种精油均有良好的抗氧化活性，且马郁兰精油的总抗氧化性优于迷迭香精油，总抗氧化活性顺序为马郁兰精油>迷迭香精油>BHT。

2.2.2 羟自由基清除率测定

图6 两种精油的羟自由基清除能力对比Fig.6 The comparison of hydroxyl radical scavenging rates of two essential oils

两种精油清除羟自由基的能力见图6。两种精油均可清除羟自由基，当精油浓度在0.0001～0.01 mg/mL之间时，马郁兰精油的最高清除率为61.07%，迷迭香精油的最高清除率为52.30%，整体而言，马郁兰精油的羟自由基清除能力强于迷迭香精油。

2.3 两种精油的化学成分与精油香味的关系初探

迷迭香是西餐中经常使用的香料，在牛排、土豆等料理以及烤制品中经常使用。迷迭香主要香气特征是具有龙脑、龙脑酯、樟脑等成分的混合香气[10]，同时具有清甜带松木香的气味和风味，香味浓郁。笔者猜测这与迷迭香中的主要成分有关，迷迭香精油中的3种主要化学成分为樟脑、桉叶油醇、α-蒎烯，3种成分共占总成分含量的56.49%。其中樟脑具有浓郁的辛香，桉叶油醇味辛冷，有与樟脑相似的气味，α-蒎烯具有松木、针叶及树脂样的气息，所以迷迭香呈现出来的也是浓郁的松木香。另外，迷迭香在化妆品中也常作为香薰使用，从GC-MS结果中迷迭香的主要香气成分出峰时间来看，这3种主香成分的出峰时间都较早，所以建议迷迭香精油在香薰里可作为前调使用。

马郁兰自古就被当成香辛料使用，适合搭配各种肉类料理，香辛料由于含有丁香酚、百里酚等物质，能减少肉中病原微生物的数量，延长货架期，同时还具有改善肉的色泽和风味的功能[11]。香辛料的挥发性物质是影响其香气的重要因素[12]。马郁兰精油的香味也是辛香气味，笔者认为这与马郁兰精油中含量最高的化学成分为4-萜烯醇有关，4-萜烯醇化合物的味道呈暖的胡椒香、较淡的泥土香和木香，故而马郁兰精油的主要香味也是胡椒味的辛香。同样马郁兰也在化妆品中作为香薰来使用，根据其主要的香气成分的出峰位置都在中段来看，建议马郁兰精油使用在香水中时可作为中调来使用。

2.4 两种精油的化学成分与抗氧化活性之间的关系初探

3 结论

植物精油可作为一种新型的天然、绿色抗氧化剂开发应用，拥有广阔的前景。研究利用水蒸气蒸馏法结合气相色谱-质谱联用技术比较迷迭香和马郁兰两种唇形科植物精油组分差异，并通过测定两种精油的总抗氧化能力和羟自由基清除能力来分析两种精油的抗氧化活性。最终从迷迭香精油中确定75种成分，从马郁兰精油中确定80种成分，两种精油均有良好的抗氧化活性，马郁兰精油的抗氧化活性优于迷迭香精油，其抗氧化活性机制有待于课题组的后续研究。