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第50卷第24期广州化工Vol.50No.242022年12月GuangzhouChemicalIndustryDec.2022∗GCMS研究胡椒木精油成分变化及生物活性对比刘彩英,李俭云,马玄昊,孙楠,伍燕(兴义民族师范学院生物与化学学院,贵州兴义562400)摘要:气相色谱质谱联用仪分析四月和七月胡椒木精油的成分,找出变化趋势并对比两种精油的抑菌、趋避和抗氧化活性。结果表明:四月提取的胡椒木精油可鉴定30种成分,七月提取的胡椒木精油可鉴定14种成分,均以柠檬烯和肉桂酸甲酯为主。两种胡椒木精油对常见病原菌有抑制作用,但七月胡椒木精油抑菌效果较好;四月和七月胡椒木精油对斜纹夜蛾24h平均拒食率分别为19.82%和29.55%;七月胡椒木精油对ABTs和DPPH自由基的清除效果优于四月胡椒木精油。关键词:胡椒木;精油;气相色谱-质谱联用仪;生物活性中图分类号:O657.63;TQ654+.2文献标志码:A文章编号:1001-9677(2022)24-0053-04ComparativeAnalysisonVolatileComponentsandBiological∗ActivitiesReleasedfromZanthoxylumpiperitumbyGCMSLIUCai-ying,LIJian-yun,MAXuan-hao,SUNNan,WUYan(XingyiNormalUniversityforNationalities,GuizhouXingyi562400,China)Abstract:InordertounderstandthevariationtendencyofcompositionandbiologicalactivitiesoftheessentialoilfromZanthoxylumpiperituminAprilandJuly,essentialoilswereanalyzedandidentifiedbygaschromatography-massspectrometry(GC-MS).Theinhibitoryactivity,antioxidantactivitiesandantifeedantactivityoftwokindsofoilsweremeasuredandcompared.Theresultsshowedthat30compoundswereidentifiedinessentialoilcollectedfromZanthoxylumpiperituminApril,and14compoundswereidentifiedinJuly,ofwhichthemajorsubstancewerelimoneneandmethyl-cinnamate.Bothoftheoilshadobviouslyantibacterialeffect,especiallyoilinJulyhadabetterinhibitoryeffectonexperimentalstrainsthanthatofoilcollectedinApril.Theaverageanti-feedantwithin24hoftheoilsfromAprilandJulywere19.28%and29.55%,respectively.AntioxidantexperimentsdemonstratedthatJuly'oilwasslightlystrongerscavengingeffectonABTsradical,DPPHradicalthanthatofApril'oil.Keywords:Zanthoxylumpiperitum;essentialoil;GasChromatograph-MassSpectrometry;biologicalactivities胡椒木(ZanthoxylumpiperitumBenn.)为芸香科Rutaceae花精油对常见病原菌大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌椒属Zanthoxylum常绿灌木,奇数羽状复叶,叶面有透明的油和肺炎克雷伯菌的抗菌活性差异,对斜纹夜蛾幼虫的拒食活性点,揉碎后会散发出浓郁的芳香气味,胡椒木枝叶青翠,树形及对ABTs、DPPH自由基的抗氧化活性差异,找出引起差异的[1-2]关联成分,以便对胡椒木的开发利用有更好的了解。优美,是常见的绿篱造型植物。胡椒木叶和果实中富含油脂,研究表明主要成分是柠檬烯、肉桂酸甲酯、蒈烯、蒎烯、1实验水芹烯、石竹烯等萜烯类和酯类物质,散发的混合芳香气味具[3]有抑菌、趋避和杀虫活性作用,因此在种植胡椒木的周围环1.1材料与设备境病虫害少,可以减少化学农药的施用,进而减小对土壤和水1.1.1实验材料[4]源的污染。胡椒木还能运输和吸收土壤中的重金属,修复被四月份采摘胡椒木的叶和七月份采摘胡椒木的果实。[5]农药和过度施肥引起的土壤污染。供试细菌:大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、枯草芽孢杆菌、金目前,有研究者在不同季节提取和研究了胡椒木精油中的黄色葡萄球菌(本实验室保存)。成分,对胡椒木精油不同季节的次生代谢产物累积和变化趋势供试昆虫:斜纹夜蛾卵,购于河南省济源白云实业有限公[6]做了研究,但对不同季节提取的精油在活性上的差异未有报司。道,本研究在此基础上,采用水蒸气蒸馏法提取四月份和七月1.1.2试剂和设备份产出的胡椒木叶和果实,对两种精油的可挥发性成分采用气1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2-联氮-二(3-乙质连用分析次生代谢产物在不同月份的积累和变化,检测两种基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS),麦克林试剂公司;SW-∗基金项目:2021年大学生创新创业计划项目(S202110666076);贵州省科学技术基金资助项目(黔科合基础[2018]1168)。通讯作者:伍燕(1974-),女,硕士,教授,研究方向为天然产物应用。
154广州化工2022年12月CJ-2F超净工作台,上海博讯实业有限公司医疗设备厂;YXQ14中进行匹配解析。-SL-75G高压蒸汽灭菌锅,上海东亚压力容器制造有限公司;1.2.3精油的抑菌活性实验7890B-5977A气相色谱-质谱联用仪,美国安捷伦公司。采用对倍稀释法,参照文献[7]进行。1.2实验方法1.2.4精油对斜纹夜蛾幼虫拒食活性实验采用小叶碟法,参照文献[8]进行。1.2.1精油提取1.2.5精油对ABTs、DPPH自由基的清除率实验采用水蒸气蒸馏法提取,饱和氯化钠分层后保留上层精分别称取适量四月胡椒木精油和七月胡椒木精油原液,用油,密封后避光保存。无水乙醇配制成100、80、60、40、20和10mg/mL不同浓度溶1.2.2GC-MS分析条件液待用,ABTs自由基清除试验在734nm波长处测定吸光度值,色谱条件:用10倍甲醇稀释精油原液,HP-5弹性石英毛参照文献[9]进行;DPPH·清除试验在517nm波长处测吸光细管柱(0.25mm×30m,0.25μm),载气为高纯氦气,流速为-1度值,参照文献[10]进行。1.5mL·min,分流比50:1,进样量为1μL,进样口温度-1280℃,程序升温为柱温80℃,2℃·min的速率升至250℃。2结果与讨论质谱条件:电子轰击(EI)能量70eV,离子源温度220℃,接口温度250℃,溶剂延迟2min,全扫描,质量扫描范围为2.1不同月份胡椒木果精油总离子流图50~400m/z。定性定量条件:各组分质谱碎片在质谱检索标准库NIST图1四月(A)和七月(B)胡椒木精油总离子流程图Fig.1TotalioncurrentofvolatileflavorcomponentsofZanthoxylumpiperitumfromApril(A)andJuly(B)不同季节采摘的胡椒木精油可挥发性成分GC-MS总离子2.2不同月份胡椒木精油可挥发性成分对比流图如图1A和图1B所示。利用NIST14谱图库自动检索各组采用峰面积归一化法得到不同月份胡椒木精油各主要成分分的质谱数据并人工校对,四月胡椒木精油检测出30种化合的含量如表1所示,四月份胡椒木精油主要以肉桂酸甲酯为物,七月胡椒木精油检测出14种化合物,从图可知,经过3个主,柠檬烯其次;七月份胡椒木精油萜烯类物质增加,柠檬烯月的生长和积累后,精油的成分和含量有明显变化。含量增加,其它如蒈烯、石竹烯、蛇麻烯、香橙烯含量均有增加,肉桂酸甲酯含量降低。表1不同月份胡椒木挥发油的化学物质组成比较Table1AnalyticalresultofvolatilecomponentsofdifferentmonthsfromZanthoxylumpiperitum相对含量/%序号保留时间/min化合物分子式四月胡椒木七月胡椒木13.3073-Carene3-蒈烯C10H161.7011.8823.550α-phellandrene水芹烯C10H16-0.7534.024D-LimoneneD-柠檬烯C10H1619.5932.8345.108α-terpinoleneα-异松油烯C10H161.87-55.3102-Carene2-蒈烯C10H161.01-65.690Octanoicacid,methylester辛酸异戊酯C9H18O20.10-76.658Isopulegol异苏木精C10H16O0.630.9187.191Octanoicacid,methylester辛酸异戊酯C9H18O2-0.0797.5682-Cyclohexan-1-one,4-(1-methylethyl)C10H16O1.720.12107.742α-terpineolα-松油醇C11H12O20.16-117.821Chrysanthenol菊醇C10H16O0.10-128.245γ-terpineneγ-萜品烯C10H161.062.05138.587Carveol香芹醇C10H160.28-148.773nonanoicAcidMethylEster壬酸甲酯C10H20O20.09-
2第50卷第24期刘彩英,等:GCMS研究胡椒木精油成分变化及生物活性对比55续表1158.880Citronellol香茅醇C10H12O0.31-propanal,2-methyl-3-phenyl169.259C10H12O0.22-2-甲基-3-苯基丙醛179.391Carvone香芹酮C10H14O0.11-189.816Ocimene罗勒烯C10H160.06-4-isopropylcyclohexa-1,3-dienecarbaldehyde1910.727C10H160.14-4-异丙基-1,3-环己二烯2010.974p-cymen-7-ol对异丙基苯甲醇C10H14O0.22-2113.2903,7-dimethyloct-6-enylethylcarbonate甲酸香草酯C11H20O20.08-2213.670cis-chrysanthenol菊醇C10H16O1.00-2314.478methyl-cinnamate肉桂酸甲酯C10H10O264.0638.242415.652Caryophyllene石竹烯C15H141.323.902516.217α-elemene榄香烯C15H240.260.172616.893Humulene蛇麻烯C15H242.034.292717.932Isoledene异喇叭烯C15H240.150.722818.818Guaiene愈创木烯C15H24-0.202920.520β-humulene律草烯C15H240.15-3020.735Aromandendrene香橙烯C15H241.013.583121.489Guaiol愈创醇C15H240.12-3222.293γ-muurolene摩勒烯C15H240.24-3322.651Alloaromadendreneoxide别香橙烯C15H24O0.21-2.3不同月份胡椒木精油对常见病原菌的抑制活性对比表2胡椒木精油的抑菌活性Table2TheantibacterialactivityofessentialoilsfromZanthoxylumpiperitum浓度concentration/(μg/mL)供试菌株100050025012562.5031.2515.627.813.901.950.97枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis----++++++++++++金黄色葡萄球菌Staphyloccocusaureus---++++++++++++++四月胡椒木大肠杆菌Escherichiacoli--++++++++++++++++肺炎克雷伯氏菌Klebsiellapneumoniae--++++++++++++++++枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis------++++++++金黄色葡萄球菌Staphyloccocusaureus----++++++++++++七月胡椒木大肠杆菌Escherichiacoli---++++++++++++++肺炎克雷伯氏菌Klebsiellapneumoniae---++++++++++++++注:“-”表示澄清且无肉眼可见菌落;“+”表示略浑浊且有肉眼可见菌落;“++”表示十分浑浊。由表2可知,两种精油对4种常见病原菌表现出不同的抑制活性,从结果可知,七月份胡椒木精油对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌的最小抑菌浓度均比四月份胡椒木精油的低,抑制效果好。2.4不同月份胡椒木精油对斜纹夜蛾拒食活性比较从图2可知,不同浓度的胡椒木精油对斜纹夜蛾均有拒食作用,随着精油浓度增加对斜纹夜蛾的拒食效果也加强,七月胡椒木精油表现出较强的拒食活性。图2不同浓度胡椒木精油对斜纹夜蛾的拒食率Fig.2ResultsofantifeedingrateofessentialoilsfromZanthoxylumpiperitum
356广州化工2022年12月[12-18]2.5不同月份胡椒木精油的抗氧化活性比较性,因此,七月份提取的精油萜烯类成分增多,在抑菌、拒食上较四月份活性高。本研究表明,胡椒木作为美化环境的图3所示,胡椒木精油对ABTs、DPPH自由基的清除率随绿篱植物,树形优美,可塑性强,释放的芳香气体可抑菌、拒精油浓度的升高有量效关系。精油浓度在10~100mg/mL范围食和趋避,对减少农药施放起到一定作用,尤其是七月份积累内,七月胡椒木精油对ABTs和DPPH的清除作用优于四月胡的有机物使得药理活性更高。椒木精油。参考文献[1]兑宝峰.正本清源盆景植物名(三)———清香木与胡椒木[J].花卉,2020(9):39-40.[2]李晓东,徐浩,张晓红,程智慧.胡椒木叶片离体培养与植株再生[J].西北农业学报,2009,18(2):213-216.[3]杜丽君,牛先前,林晓红,等.水蒸气蒸馏法与超临界CO2萃取法结合气相色谱-质谱分析胡椒木精油成分[J].分析测试学报,2019,38(1):86-91.[4]元卿,孔源,智勇,等.化学农药对环境的污染及其防控对策建议[J].中国农业科技导报,2014,16(2):19-25.[5]周霞,林庆昶,李拥军,等.花卉植物对重金属污染土壤修复能力的研究[J].安徽农业科学,2012,40(14):8133-8135.图3胡椒木精油对ABTs、DPPH自由基的清除率[6]蒋冬月,李永红,沈鑫.胡椒木释放挥发性有机物成分及变化规律[J].中南林业科技大学学报,2018,38(10):123-130.Fig.3Scavengingeffectsoftheessentialoilfrom[7]伍燕,何元琴,易君明,等.不同大蒜精油成分及生物活性对比分ZanthoxylumpiperitumonABTsandDPPHfreeradicals析[J].现代食品科技,2020,36(6):75-81,320.[8]伍燕,谢桂梅,汪伟,等.毛叶木姜子精油成分GC-MS分析及活性3结论研究[J].兴义民族师范学院学报,2021(1):113-118.[9]田程飘,朱伟伟,宋雅玲,等.生姜与醋泡姜抗氧化、抑菌和抗肿瘤胡椒木精油经GC-MS鉴定共有33种有机类物质,主要是活性比较研究[J].食品工业科技,2019,40(14):18-23.萜烯类、酯类、醇类和少量醛、酮等,其中萜烯类化合物17[10]伍燕,田程飘,向霞,等.香蓼精油成分及其生理活性分析[J].贵州种,酯类化合物5种,醇类化合物7种,胡椒木的特殊芳香味农业科学,2019,47(12):24-28.来自这些有机物的混合释放。胡椒木在不同月份释放的挥发性[11]LEEJH,JANGMR,SEOJ,etal.Antibacterialeffectsofnatural成分在种类和含量上存在明显差异,四月份可鉴定的挥发性成volatileessentialoilfromZanthoxylumpiperitumA.P.DC.Against分有30种,而七月份挥发性成分只有14种,成分的累积也发foodbornepathogens[J].JFoodBiochem,2012,36(6):667-674.[12]TRABOULSIAF,EL-HAJS,TUENIM,etal.Repellencyandtoxicity生相应变化,四月份萜烯类物质含量低于酯类物质,七月份萜ofaromaticplantextractsagainstthemosquitoCulexpipiensmolestus烯类物质含量高于酯类物质。酯类物质如肉桂酸甲酯四月份含(Diptera:Culicidae)[J].PestManagSci,2005,61(6):597-604.量较高,达到64.06%,七月份减少到38.24%,萜烯类物质如[13]彭映辉,张云,陈飞飞,等,黄谊.岭南花椒果实精油成分的分析及柠檬烯在四月份有19.59%,七月份升高到32.83%,其它的蒈对两种蚊虫的毒杀活性[J].中南林业科技大学学报,2010,30(2):烯、萜品烯、石竹烯、蛇麻烯、水芹烯等烯类含量也有不同程60-64,69.度升高。[14]熊件妹,曹华国,任宇红,等.人工合成β-水芹烯对几种储粮害虫胡椒木不同月份次生代谢物在种类和含量上发生变化,表的毒力测定[J].江西农业大学学报,2000(03):351-355.现在抑菌、拒食和抗氧化活性上也不同。七月份提取的精油在[15]彭映辉,张云,曾冬琴,等.一摸香叶精油对致倦库蚊的生物活性抑菌活性上显示出较强的抑制活性,其最小抑菌浓度MIC值均及其成分分析[J].应用生态学报,2009,20(6):1488-1494.比四月份提取的精油小;在对斜纹夜蛾幼虫的拒食活性上,七[16]翁玉辉,肖转泉,许锡招,等.香茅醛缩醛类化合物的合成及其对月份提取的精油拒食效果也比四月份的强;抗氧化实验表明,小黄家蚁的驱避活性[J].昆虫学报,2014,57(08):921-926.[17]陈金珠,王宗德,宋湛谦,等.薄荷醇酯类衍生物的合成及其驱蚊七月份胡椒木精油对ABTs和DPPH自由基的清除效果较四月活性的初步研究[J].江西农业大学学报,2006,28(5):766-768.份的好。研究表明,胡椒木精油成分中的柠檬烯可抑制多种病[18]石超峰,殷中琼,魏琴,等.α-松油醇对大肠杆菌的抑菌作用及其[11]原菌的生长,对昆虫也具有明显的趋避和拒食作用,蒈烯对机理研究[J].畜牧兽医学报,2013,44(5):796-801.蚊虫具有毒杀作用,水芹烯、石竹烯、香茅醛、薄荷醇、松油醇等萜烯类和醇醛类物质对病原菌和昆虫也具有毒杀和趋避活■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■(上接第49页)[20]TakenouchiA,OkaiY,OgawaA,etal.Enhancingeffectonradical[21]孙瑞坤,章超桦,曾少葵,等.方格星虫酶解工艺优化及酶解物免scavengingactivityofediblebrownalga,Laminariajaponica(Ma-疫活性[J].广东海洋大学学报,2018,38(3):54-61.konbu)byRoastingTreatment[J].JUOEH,2019,41(4):363-373.[22]孙雪萍,徐艳,刘布鸣,等.沙虫蛋白酶解产物抗氧化与免疫调节活性的研究[J].现代食品科技,2017,33(4):67-72.
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