高春燕 田呈瑞 卢跃红

（大理学院公共卫生学院1，大理 671000）

（陕西师范大学食品工程与营养科学学院2，西安 710062）

（大理学院农学与生物科学学院3，大理 6710003）

不同提取方法对黄参籽精油化学组成、得率、颜色状态以及气味的影响

高春燕1田呈瑞2卢跃红3

（大理学院公共卫生学院1，大理 671000）

（陕西师范大学食品工程与营养科学学院2，西安 710062）

（大理学院农学与生物科学学院3，大理 6710003）

采用水蒸气蒸馏、超临界CO2流体萃取和固相微萃取提取了黄参籽精油，并采用GC－MS对精油的化学组成进行了分析。同时，研究了不同提取方法对黄参籽精油化学组成、得率、颜色状态以及气味的影响。此外，采用扫描电镜研究了不同提取方法对黄参籽超微结构的影响。结果显示，水蒸气蒸馏提取黄参籽精油主要成分为对伞花烃、γ－松油烯和α－细辛醚，精油得率较低，呈无色透明液体，具有强烈刺激性气味；超临界CO2流体萃取黄参籽精油主要成分为对伞花烃、γ－松油烯和α－细辛醚，精油得率较高，呈淡黄色透明液体，具较柔和刺激性气味；固相微萃取黄参籽精油主要成分为β－蒎烯、对伞花烃和γ－松油烯；水蒸气蒸馏和超临界CO2流体萃取对黄参籽超微结构影响显著，组织结构均受到一定程度的破坏，而固相微萃取对黄参籽超微结构无明显的影响。

提取 黄参籽 精油 超微结构

黄参（Sphallerocarpus gracilis）系伞形科，芹亚科，针果芹族，迷果芹属多年生草本植物［1］，高50～120 cm，生长在海拔1 700～4 000 m之间的河滩、田边、路旁，主要分布在我国的东北、华北、西北、新疆以及中亚，蒙古，西伯利亚等地［2－4］。其全草入药，有祛风除湿功效，主治风湿性关节炎，是一种传统的藏药［5］。另据《晶珠本草》记载，黄参治黄水病，腰肾寒症。黄参籽呈肾形、具棱，黑褐色，具有特殊的芳香气味。精油作为一种次生代谢产物，不同的提取方法对其化学组成具有显著影响，进而影响其功能特性。关于黄参籽精油的提取及化学组成鲜见报道。本试验采用水蒸气蒸馏、超临界CO2流体萃取和固相微萃取提取了黄参籽精油，并采用GC－MS对其化学组成进行了分析。同时，研究了不同提取方法对黄参籽精油化学组成、得率、颜色状态以及气味的影响。此外，采用扫描电镜研究了不同提取方法对黄参籽超微结构的影响，以期为黄参资源的开发和利用提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黄参籽：2009年10月15日采于甘肃山丹军马场（纬度：38°77′N；经度：101°08′E；海拔：2 700 m）自然干燥后粉碎，密封保存备用；丙酮、无水硫酸钠均为分析纯。

挥发油提取器：西安红伟化玻仪器设备公司；HA120－50－01超临界萃取装置：江苏南通华安超临界萃取有限公司；手动SPME进样器：Supelco公司；100μm PDMS萃取头：Supelco公司；QP22010型气相色谱－质谱联用仪：日本SHIMADZU公司；Quanta 200型环境扫描电子显微镜：荷兰FEI公司。

1.2 试验方法

1.2.1 黄参籽精油的提取

1.2.1.1 水蒸气蒸馏提取

称取自然干燥粉碎过筛（60目）的黄参籽样品50.0 g，加超纯水500 mL，采用挥发油提取器提取5 h，保持微沸。待提取结束后，收集下层油状液体，无水硫酸钠充分脱水干燥，得黄参籽水蒸气蒸馏提取精油。

1.2.1.2 超临界CO2流体萃取

超临界CO2流体萃取工艺流程：黄参籽→自然干燥→粉碎→过筛（60目）→称重（350.0 g）→装料密封→升温、升压至特定萃取条件→超临界CO2流体萃取→减压分离→黄参籽精油

萃取条件：萃取压力15 MPa，温度45℃；分离器Ⅰ：8 MPa，40℃；分离器Ⅱ：5 MPa，30℃，CO2流量20 L／h。在萃取时间内，每隔30 min收集萃取物，直至无液体流出。

1.2.1.3 固相微萃取

萃取前将SPME萃取纤维头在气相色谱仪进样口250℃老化10 min，载气体积流量为1.0 mL／min。取自然干燥粉碎过筛（60目）的黄参籽样品0.1 g，置于20 mL样品瓶中，加3 mL蒸馏水，磁力搅拌（220 r／min），插入100μm PDMS萃取头，推出纤维头（不要接触样品），于40℃下顶空吸附10 min，抽回纤维头并拔出萃取头，立即插入气相色谱－质谱仪进样口（温度250℃），解析2 min，进行GC－MS分析。

1.2.2 黄参籽精油的GC－MS分析

1.2.2.1 GC条件

HP－5MS型弹性石英毛细管色谱柱（0.25 mm× 30 m，0.25μm），柱前压79.7 kPa，进样口温度为250℃；升温程序：从60℃开始，先以4℃／min升至100℃，再以8℃／min升至135℃，然后以3℃／min升至190℃，最后以6℃／min升至250℃；载气为高纯度氦气；柱内载气流量1.3 mL／min（恒流）；分流比为10∶1；进样量：2μL（丙酮稀释1 000倍）；汽化室温度为250℃。

1.2.2.2 MS条件

EI离子源，电子能量70 eV；离子源温度200℃；接口温度250℃；倍增器电压0.9 kV，溶剂延时4 min，扫描范围40～450 amu，扫描速度0.5 s／dec。

1.2.2.3 精油化学组成的分析

精油总离子流图中各色谱峰相应的质谱数据经人工解析及NIST 27.LIB谱库检索，选取质谱相似度大于80%的进行记录，并根据有关文献资料确定相应的化合物。采用峰面积归一法确定精油中各组分的相对含量。

1.2.3 黄参籽微观结构的扫描电镜观察

将水蒸气蒸馏提取、超临界CO2流体萃取和固相微萃取精油后的干燥黄参籽颗粒均匀分布在黏有导电双面胶的铜柱上，然后固定在载物台上，在低真空模式，20.0 kV，50 Pa的条件下对其微观结构进行扫描电镜观察。

2 结果与分析

2.1 不同提取方法对黄参籽精油化学组成的影响

采用水蒸气蒸馏法、超临界CO2流体萃取和固相微萃取提取了黄参籽精油，并通过GC－MS联用技术对3种方法所提精油的化学组成进行了分析。不同提取方法所得精油化学组成的分析结果见表1。

水蒸气蒸馏法提取的黄参籽精油共分离出45个峰，鉴定出34个，约占分离出峰的75.56%，占总峰面积的94.69%；超临界CO2流体萃取的黄参籽精油共分离出29个峰，鉴定出15个，约占分离出峰的51.72%，占总峰面积的90.24%；固相微萃取黄参籽精油共分离出53个峰，鉴定出35个，约占分离出峰的66.04%，占总峰面积的95.47%。显而易见，固相微萃取黄参籽精油分离出的化合物最多，其次为水蒸气蒸馏法，超临界CO2流体萃取分离出的化合物最少。固相微萃取能同时完成对挥发性成分的萃取和富集，操作条件温和，因而精油成分损失少，分离出的化合物相对较多。水蒸气蒸馏法在高温下操作，易造成热敏性的成分分解；另外，在提取过程中一些成分会挥发到空气中和溶解于水中。因此，分离出的化合物相对于固相微萃取要少。

水蒸气蒸馏和超临界CO2流体萃取的黄参籽精油主要成分为α－细辛醚、对伞花烃和γ－松油烯；固相微萃取黄参籽精油的主要成分为γ－松油烯、β－蒎烯和对伞花烃。水蒸气蒸馏所得黄参籽精油成分主要为萜烯类化合物，而超临界CO2流体萃取和固相微萃取所得精油除了含有萜烯类化合物，还含有酯类和烷烃类化合物。此外，3种提取方法所得黄参籽精油的相同成分为β－蒎烯、对伞花烃、γ－松油烯、α－细辛醚和大牛儿烯－D，但是在精油组成中其相对含量却是不同的。这些结果表明不同提取方法对黄参籽精油的化学组成有显著的影响。水蒸气蒸馏是利用水蒸气将精油提取出来，因此提取的主要是小分子易挥发的萜烯类化合物；超临界CO2流体萃取是利用溶解性很强的超临界CO2流体将精油成分萃取出来，因此在萃取过程中会将一些非挥发性的酯类和烷烃类化合物同时萃取出来；固相微萃取是利用石英纤维萃取头的吸附特性将原料中的化合物吸附在萃取头上，因此与萜烯类化合物极性相近的酯类和烷烃类化合物也会被吸附到萃取头上。

据报道，细辛醚在天南星科多年生草本植物石菖蒲中含量丰富［6］，具有多种药理功能，对神经系统、呼吸系统、心脑血管系统和消化系统都有一定的作用，而且对多种植物病原真菌具有较好的抑制作用［7］。临床上，α－细辛醚主要用于治疗癫痫、急慢性支气管炎和肺病［8］。因此，α－细辛醚在黄参籽精油中的发现，对于黄参的利用与开发具有非常重要的指导作用。

表1 不同提取方法黄参籽精油的化学组成（峰面积／%）

表1（续）

2.2 不同提取方法对黄参籽精油得率、颜色状态和气味的影响

由于固相微萃取为提取、富集及分析于一体的萃取方法，收集不到精油，故无法测定精油得率、颜色状态和气味。水蒸气蒸馏和超临界CO2流体萃取对精油得率、颜色状态及气味的影响见表2。

表2 不同提取方法黄参籽精油得率、颜色状态和气味

就得率而言，超临界CO2流体萃取黄参籽精油得率明显的高于水蒸气蒸馏法，约为水蒸气蒸馏法的2倍，这与马玉花［8］的研究结果是相同的。超临界CO2流体溶解性强，在传质过程中可以将自由精油和束缚精油较容易的萃取出来，因而得率相对较高［9］。就颜色状态而言，水蒸气蒸馏提取黄参籽精油呈无色、透明状液体，而超临界CO2流体萃取黄参籽精油呈淡黄色透明液体。超临界CO2流体萃取黄参籽精油时，会共萃出植物原料中的色素，造成了2种提取方法所得精油颜色的差异。就气味而言，水蒸气蒸馏提取黄参籽精油具有强烈刺激性气味，而超临界CO2流体萃取黄参籽精油刺激性气味较柔和，这主要是由精油化学组成的差异造成的。

2.3 不同提取方法对黄参籽超微结构的影响

采用扫描电镜对水蒸气蒸馏、超临界CO2流体萃取和固相微萃取精油后的黄参籽超微结构进行了观察，结果见图1。

图1 不同提取方法对黄参籽超微结构的影响

由图1可以看出，水蒸气蒸馏和超临界CO2流体萃取完精油的黄参籽结构与未提取精油的黄参籽结构（正常对照）存在明显的差别。正常黄参籽表面有纵细棱，且上面有附着物（图1a）；超临界CO2流体萃取完精油的黄参籽表面纵细棱消失，出现了许多不规则的空腔（图1b）；水蒸气蒸馏提取完精油的黄参籽表面纵细棱遭到破坏，但依稀可见（图1c）；然而，固相微萃取完精油的黄参籽表面与正常黄参籽相同，纵细棱完整，且上面有颗粒状附着物（图1d）。

植物原料中有效成分的溶出，与原料细胞结构的破坏程度有关。超临界CO2流体萃取黄参籽精油的过程中，对黄参籽细胞结构的破坏程度比水蒸气蒸馏提取严重，黄参籽中的成分能更好的溶解到超临界CO2流体中，从而使精油得率较高，这与表2的研究结果一致。顶空固相微萃取是依靠萃取头将植物原料中挥发性的成分吸附到萃取头上，达到富集和萃取的目的，对黄参籽结构未造成破坏。精油化学组成的分析结果显示，α－细辛醚在固相微萃取黄参籽精油中含量甚微，表明α－细辛醚主要存在于黄参籽细胞内部，只有将植物原料细胞结构破坏才能将其提取出来，单纯的依靠吸附很难萃取出来。

3 结论

3.1 不同提取方法所得黄参籽精油在化学组成、得率、颜色状态以及气味方面差异较大。水蒸气蒸馏提取和超临界CO2流体萃取黄参籽精油的主要成分相同，为对伞花烃、γ－松油烯和α－细辛醚，而固相微萃取黄参籽精油主要成分为对伞花烃、γ－松油烯和β－蒎烯；超临界CO2流体萃取得率较高，精油呈淡黄色透明液体，具较柔和刺激性气味，水蒸气蒸馏得率较低，精油呈无色透明液体，具强烈刺激性气味。

3.2 不同提取方法对黄参籽超微结构具有显著影响。与未提取精油的黄参籽（正常对照）相比，水蒸气蒸馏和超临界CO2流体萃取完精油的黄参籽超微结构发生了巨大的改变，均受到一定程度的破坏，而固相微萃取完精油的黄参籽超微结构无明显改变。

［1］吴征镒，路安民，汤彦承，等.中国被子植物科属综论［M］.北京：科学出版社，2003：848

［2］周以良.黑龙江省植物志［M］.哈尔滨：东北林业大学出版社，1998：384－385

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［5］郭本兆.青海经济植物志［M］.西宁：青海人民出版社，1987：417

［6］Deng CH，Li N，ZhangX M.Rapid determination of essential oil in Acorus tatarinowii Schott.by pressurized hotwater extraction followed by solidphase microextraction and gas chromatography－mass spectrometry［J］.Journal of Chromatography A，2004，1059（1－2）：149－155

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［8］马玉花.苦杏仁精油提取及其杀虫活性研究［D］.杨凌：西北农林科技大学，2007

［9］李天祥.米槁精油提取与分离及其化学成分的研究［D］.天津：天津大学，2004.

Effects of Different Extraction Methods on the Chemical Composition，Yield，Color，Status and Odor of the Essential Oil fromS．gracilisSeeds

Gao Chunyan1Tian Chengrui2Lu Yuehong3
（College of Public Health，Dali University1，Dali 671000）
（College of Food Engineering and Nutritional Science，Shaanxi Normal University2，Xi′an 710062）
（College of Agronomy and Biological Science，Dali University3，Dali 671003）

The essential oil fromS．gracilisseeds has been extracted by steam distillation，supercritical carbon dioxide and solid－phase microextraction.The chemical composition of oil has been analyzed by GC－MS.Meanwhile，the effects of differentextractionmethods on the chemical composition，yield，color，status and odor of the essential oil fromS．gracilisseeds have been studied.Additionally，the effects of differentextractionmethods on the ultrastructure ofS．gracilisseeds have been investigated by scanning electron microscopy（SEM）.The results showed that the essential oil obtained by steam distillation was colorless，pungent，lower yield，and the main constituents werep－cymene，γ－terpinene andα－asarone.The essential oil extracted by supercritical carbon dioxide was light yellow，lightly seasoned，higher yield and the major components werep－cymene，γ－terpinene andα－asarone. Themain constituents of the essential oil extracted by solid－phasemicro－extraction wereβ－pinene，p－cymene andγ－terpinene.The ultrastructure of theS．gracilisseed treated by steam distillation and supercritical carbon dioxide extraction was greatly damaged.However，no significant destroy was observed on theS.gracilisseed treated by solid－phasemicro－extraction.

extraction，S．gracilisseed，essential oil，ultrastructure

Q946

A

1003－0174（2015）03－0066－05

2013－11－06

高春燕，女，1981年出生，博士，植源性食品资源开发与利用

卢跃红，男，1981年出生，讲师，植物功能性成分分析及功能活性评价