分子蒸馏和同时蒸馏萃取法分析树苔浸膏的化学成分

朱怀远，庄亚东*，张 映，熊晓敏，万 敏，曹 毅，刘献军

(江苏中烟工业有限责任公司技术研发中心，江苏 南京 210019)

分子蒸馏和同时蒸馏萃取法分析树苔浸膏的化学成分

朱怀远，庄亚东*，张 映，熊晓敏，万 敏，曹 毅，刘献军

(江苏中烟工业有限责任公司技术研发中心，江苏 南京 210019)

采用分子蒸馏法和同时蒸馏萃取法与气相色谱-质谱仪联用对树苔浸膏的化学成分进行分析。结果表明：采用同时蒸馏萃取法共鉴定出85种化学成分，分子蒸馏法鉴定出61种成分，两种不同前处理方式所得萜类物质差异较大，同时蒸馏萃取法所得萜类成分种类多于分子蒸馏法，但两种不同方式提取的主要成分相同，均鉴定出苔黑酚单甲醚、分歧扁枝衣素单甲醚、扁枝衣酸乙酯、柔扁枝衣酸甲酯、β-苔黑酚羧酸甲酯、赤星衣酸乙酯、苔黑酚羧酸乙酯、柔扁枝衣酸乙酯、棕榈酸乙酯、油酸乙酯、亚麻酸乙酯和亚油酸乙酯等成分，而且所占比例较大(相对含量76%以上)，为构成树苔浸膏典型苔清香的关键成分，同时，这些成分在分子蒸馏的重组分中得到较好的富集。

树苔浸膏；分子蒸馏；同时蒸馏萃取；化学成分

树苔浸膏(treemoss concrete)是一种膏状的植物性天然香料，由于具有独特的干果香和浓郁的树脂香[1]，在多种香精的调配中具有重要作用。作为一种天然香料，其组成十分复杂，因此，如何准确地对其化学组分进行定性定量分析一直是研究热点[2-4]。浸膏类物质一般需要经过一系列的前处理后才能进行色谱分析[5]，目前常用的前处理方法主要有固相微萃取[6]、同时蒸馏萃取[7]以及水蒸气蒸馏[8]等，但是，不同的前处理方式均存在一定的局限性[9]。

作为一种新型的液-液分离技术[10-11]，分子蒸馏技术具有蒸馏压强低、受热时间短、分离程度高等优点，能极好地保护热敏性物质，特别适合于天然物质的提取与分离，已被广泛应用于石油化工、食品香料等领域[12-14]。而截至目前，分子蒸馏技术在浸膏类天然香料的应用领域仍基本处于空白状态。本实验首先利用分子蒸馏技术对树苔浸膏进行分级分离，然后采用气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS)联用技术对各级馏分进行定性和半定量分析，同时辅以同时蒸馏萃取(simultaneous distillation extraction，SDE)的前处理手段，探讨不同的前处理方法进行浸膏组分分析之间的差异性。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

树苔浸膏 江苏中烟工业有限责任公司某卷烟厂。无水硫酸钠为分析纯；乙醇、二氯甲烷均为色谱纯。6890GC-5975MSD气相色谱-质谱联用仪 美国Agilent公司；RE-52AA旋转蒸发仪 瑞士Bu..chi公司；400刮膜分子蒸馏仪 美国POPE科学公司；同时蒸馏萃取装置 自制；AL204-IC电子天平(感量0.1mg) 瑞士梅特勒-托利多公司。

1.2 样品处理

1.2.1 分子蒸馏分级分离

树苔浸膏为一种糊状植物香料，非常黏稠，不易流动，需加入溶剂将其分散后，再采用分子蒸馏仪分离。首先，准确称取一定比例的树苔浸膏和乙醇(1:5，m/m)，置于锥形瓶中搅拌均匀后，超声脱气5min，加入分子蒸馏仪器的料液瓶中。蒸馏温度为60℃，转子转速为250r/min，1级冷凝水的温度为5℃、2级冷凝水的温度为2℃、3级馏分采用液氮冷凝，绝对压力为0.5Pa，加料速度约为6mL/min，收集到足够馏分后，停止加料。

1.2.2 同时蒸馏萃取

称取浸膏样品16.63g于250mL平底烧瓶中，加入400mL蒸馏水及少许沸石。装置的一端接盛有浸膏的平底烧瓶，使用可控制电压的电热套加热，装置的另一端接盛有40mL二氯甲烷的100mL平底烧瓶，于60℃水浴中加热。同时蒸馏萃取2.5h后停止加热。将二氯甲烷萃取物加无水硫酸钠干燥后，再用旋转蒸发仪于40℃减压浓缩至2mL，备用。

1.3 实验方法

1.3.1 色谱条件

色谱柱：J&W DB-17MS石英毛细柱(60m×0.25mm，0.25μm)；升温程序：50℃保持2min，以2℃/min升至170℃，保持10min，再以2℃/min升至260℃，保持20min；载气(He)流速1.0mL/min，进样口温度250℃，进样量1μL；分流比：20:1。

1.3.2 质谱条件

电子轰击(electron impact，EI)离子源；电子能量70eV；传输线温度280℃；离子源温度230℃；四极杆温度150℃；同时蒸馏萃取法样品的溶剂延迟4min；分子蒸馏各级馏分的溶剂延迟时间为8min；采用SCAN扫描方式，质量扫描范围m/z30～480。

1.3.3 数据统计

采用Nist 08、Wiley 7.0谱库检索，结合质谱图解析技术对组分定性，峰面积归一化法计算各组分的相对含量。

2 结果与分析

对树苔浸膏进行分级分离后采用GC-MS分析，各色谱峰经过图谱解析以及谱库检索定性，其名称与相对含量见表1。树苔浸膏经过分级分离后，其3级馏出物中共鉴定出61种成分，第1级鉴定出33种、第2级22种、第3级37种。从鉴定出来的成分看，第1级馏分与第2级馏分的成分基本相同。第1、2级馏分(重组分)中多为一些羧酸酯类成分(相对含量大于80%)，而第3级馏分(轻组分)中，多为一些萜类、烃类物质，其中1,13-十四二烯的相对含量最高，相对含量在20%以上，表明采用分子蒸馏技术能够将树苔浸膏中的轻质组分和重质组分有效分离纯化。

在重组分中，苔黑酚单甲醚、分歧扁枝衣素单甲醚、扁枝衣酸乙酯、柔扁枝衣酸甲酯、β-苔黑酚羧酸甲酯、赤星衣酸乙酯、苔黑酚羧酸乙酯、柔扁枝衣酸乙酯、棕榈酸乙酯、油酸乙酯、亚麻酸乙酯和亚油酸乙酯等12种成分的相对含量较高，所占比例较大，而在轻组分中，这些物质的相对含量均有显著降低。如柔扁枝衣酸甲酯的相对含量在第1级中为18.434%，第2级中为21.406%，而在第3级中仅为3.850%，油酸乙酯、亚麻酸乙酯和亚油酸乙酯等成分则仅存在于第1和第2级馏分中，说明在该蒸馏条件下，这些成分在重组分中得到了较好的富集，同时，也间接反映出这些成分的沸点相对较高。表1显示，在轻组分中，萜类物质的种类较多，其总含量约占被鉴定出来成分总量的20%以上。

表1 树苔浸膏化学成分GC-MS分析结果Table 1 GC-MS analysis of chemical components in treemoss concrete

续表1

从表1可以看出，鉴定出的组分中主要为羧酸酯类和萜类物质，羧酸酯类物质种类最多，有32种，所占比例也较大，其中，柔扁枝衣酸甲酯、 柔扁枝衣酸乙酯等12种成分的相对含量约占被鉴定出来成分总量的76.8%。另外还鉴定出醇类7种、酚类6种、醚类2种、醛类7种、酮类1 0种、烃类2 2种、酸类1种。

采用两种不同的前处理方式时，鉴定出来的组分相同的有36种，而且主要成分相同，即均鉴定出了苔黑酚单甲醚、分歧扁枝衣素单甲醚、扁枝衣酸乙酯、柔扁枝衣酸甲酯、β-苔黑酚羧酸甲酯、赤星衣酸乙酯、苔黑酚羧酸乙酯、柔扁枝衣酸乙酯、棕榈酸乙酯、油酸乙酯、亚麻酸乙酯和亚油酸乙酯等成分，上述成分在挥发性和半挥发性组分中的相对含量较高，可能为构成树苔浸膏典型苔清香香气特征的主要物质。如其中的苔黑酚单甲醚具有酸涩的、胡桃样的木香香气，扁枝衣酸乙酯具有青苔样的香气特征，并且具有一种独特的、干枯的甜气[15-16]，这些有强烈香气特征的单芳基化合物含量的不同，使得不同产地、不同工艺生产的树苔浸膏产品香气质和香气量的差异。本工作中，柔扁枝衣酸甲酯、柔扁枝衣酸乙酯的相对含量较高，而扁枝衣酸乙酯的相对含量相对较低，与以往的研究报道[2]略有差异，也有可能正是由于树苔浸膏样品之间的差异所导致。

两种方法中均鉴定出多种挥发性萜类成分，如异松油烯、柠檬烯、杜松烯、丁子香烯等，这些物质为缩酚羧酸、缩酚酸环醚等次生代谢产物的降解产物[17-18]，所占的比例尽管较小，但是大多有一定的甜香、木香、青香等特征，因此对树苔的香气具有一定的贡献[19]。两种方法鉴定出的萜类物质的种类并不相同，采用分子蒸馏作为前处理方式鉴定出来的种类(18种)较使用SDE方法(29种)少，如采用分子蒸馏法鉴定出δ-杜松萜烯，同时蒸馏萃取法则鉴定出γ-杜松萜烯、β-杜松萜烯，而石竹烯、α-白菖考烯、别香树烯等几种萜类则仅在同时蒸馏萃取法中鉴定出来。这可能是由于两种处理方法之间的根本差异所造成，即SDE方法的处理条件较分子蒸馏剧烈的多，在处理过程中导致缩酚羧酸类物质水解。另一方面，也可能是因为这些挥发性萜类物质存在多种同分异构体。

两种前处理方式的分析结果还表明树苔浸膏中含有少量的甲苯、二甲苯以及三甲苯等成分，可能为制备浸膏时的残留溶剂。

据文献报道，树苔浸膏中还含有相当数量的黑茶渍素、地钱酸、扁枝衣二酸、巴尔巴地衣酸等缩酚羧酸、缩酚酮类化合物[19-20]，这些化合物经水解、醇解、降解等反应能够形成上述萜类、单芳基等化合物。而本工作采用的两种方法中均未测到这些化合物，可能是因为缩酚羧酸、缩酚酸环醚、缩酚酮这类次生代谢产物的相对分子质量较大，难以挥发，在本实验的分子蒸馏条件下难以将其分离出来，而SDE法的条件又过于剧烈，在处理过程中这些物质已经水解或者降解。因此，也说明在目前的实验条件下，采用同时蒸馏萃取、分子蒸馏中的任何一种单一的前处理方式，均无法全面反映样品的组成信息。

本实验结果表明，SDE方法适合于成分的定量研究，能较多地给出样品的组成信息，但是处理过程较为剧烈，容易产生热解、降解或水解产物。与同时蒸馏萃取相比，分子蒸馏适合于浸膏的分级分离研究，虽然少得到一些物质的峰，但是所得色谱信息还是基本可以反映树苔浸膏的化学组成，而且分子蒸馏的处理条件较为温和，能够较为真实地反映浸膏的组成信息，还可以针对浸膏中的一些关键香气成分，调整分离条件进行富集。

3 结 论

通过分子蒸馏和同时蒸馏萃取两种前处理方法对树苔浸膏成分的分析研究，发现苔黑酚单甲醚、分歧扁枝衣素单甲醚、扁枝衣酸乙酯、柔扁枝衣酸甲酯、β-苔黑酚羧酸甲酯、赤星衣酸乙酯、苔黑酚羧酸乙酯、柔扁枝衣酸乙酯、棕榈酸乙酯、油酸乙酯、亚麻酸乙酯和亚油酸乙酯等成分可能为构成树苔浸膏典型苔清香的关键成分。树苔浸膏中的轻质组分在分子蒸馏方法的第3级馏分中得到富集，而同时蒸馏萃取由于处理过程较为剧烈，会引入一定副产物。分子蒸馏萃取方法更适合于组分复杂，性状黏稠的浸膏类香料的分离、分析。

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Analysis of Chemical Constituents in Treemoss Concrete by Molecular Distillation and Simultaneous Distillation Extraction

ZHU Huai-yuan，ZHUANG Ya-dong*，ZHANG Ying，XIONG Xiao-min，WAN Min，CAO Yi，LIU Xian-jun
(Technology and Research Center of China Tobacco Jiangsu Industrial Co. Ltd., Nanjing 210019, China)

Treemoss concrete was extracted with molecular distillation (MD) and simultaneous distillation extraction (SDE),and the extracts were analyzed by GC/MS. About 85 and 61 chemical components were extracted by SDE method and molecular distillation method, respectively. The terpenoid by two methods were significantly different. The variety of terpenoid by SDE was more than MD, whereas the major chemical components extracted by the two methods were the same. Among these chemical components, some had the higher concentration (above 76%) and they were identified as 3-methoxy-5-methylphenol,divarinol monomethyl ether, ethyl everninate, methyl divaricatinate, benzoic acid,2,4-dihydroxy-3,6-dimethyl-, methyl ester,ethyl hematommate, ethyl 2,4-dihydroxy-6-methylbenzoate, ethyl divaricatinate, ethyl palmitate, ethyl oleate, linolenic acid ethyl ester, linoleic acid ethyl ester and so on. These chemicals are the key components in the treemoss which can provide the special fragrance character of treemoss concrete. And these components are enriched well in the heavy fraction of the molecular distillation.

treemoss concrete；molecular distillation；simultaneous distillation extraction；chemical constituents

TS207.3

A

1002-6630(2012)10-0212-06

2011-04-25

朱怀远(1980—)，男，工程师，硕士，研究方向为烟草化学。E-mail：zhuhy@jszygs.com

*通信作者：庄亚东(1972—)，男，高级工程师，硕士，研究方向为烟草化学。E-mail：zhuangyd@jszygs.com