蒜叶不同生长期提取液中有机硫化物组分含量研究

蒜叶不同生长期提取液中有机硫化物组分含量研究
孙锡泉;李欢;李丽;姜勤;孙乔乔;杨迪;马兆立;孙典亭
【摘要】大蒜植株中含有一定量具有生理活性及药理性质的有机硫化物，采用有机溶剂提取法和气相色谱-质谱（ GC-MS）技术，对4个不同生长时期新鲜蒜叶提取液中的有机硫化物进行分析和鉴定。

四个时期包括：生长到1个月、生长到2个月、生长到5个月（包括2～3个月的冬季休眠期）和生长到7个月（成熟）。

结果表明，蒜叶提取液中有机硫化物主要成分可分为3类：烯丙基类硫化物、杂环类硫化物和烷基类硫化物，其中包含一定量的大蒜油成分。

在大蒜植株生长过程中，各阶段蒜叶提取液组分及相对含量有一定的差别，在其生长到2个月和7个月时，提取液中的有机硫化物含量相对较高。

其中具有代表性的二烯丙基二硫醚在4次试验提取液中的相对含量分别是6.09％，15.67％，2.35％和13.09％，3-乙烯基-1，2-二硫杂-5-环己烯在4次试验中的相对含量分别是4.00％，10.58％，2.30％和14.9％。

%Based on the biological activity and pharmacological effects of garlic , we analyzed and identified organic sulfides contained in fresh garlic leaf extracts at four developmental stages with GC -MS by organic solvent extraction method.Four different periods included: one month, two months, five months (including 2 -3 months of winter hibernation) and seven months (mature) after planting.The results showed that the main composition of garlic leaf extracts could be divided into three categories: allyl sulfides, heterocyclic sulfides and alkyl sulfides , containing a number of components of garlic oil .Garlic leaf extract's composition and relative contents varied during development and ripening.A significant increase in organic sulfur was observed when the
garlic was two months and seven months old.The most representative compositions were diallyl disulphide and 3-vinyl-1, 2-dithiacyclohex-5-ene, whose relative contents were 6.09%,15.67%,2.35%and
13.09%;4.00%,10.58%,2.30%and 14.9%, respectively .
【期刊名称】《浙江农业学报》
【年(卷),期】2014(000)004
【总页数】6页(P1062-1067)
【关键词】蒜叶;有机硫化物;相对含量;生长期;药理性质
【作者】孙锡泉;李欢;李丽;姜勤;孙乔乔;杨迪;马兆立;孙典亭
【作者单位】青岛大学化学科学与工程学院，山东青岛 266000;青岛大学化学科学与工程学院，山东青岛 266000;青岛大学化学科学与工程学院，山东青岛266000;青岛大学化学科学与工程学院，山东青岛 266000;青岛大学化学科学与工程学院，山东青岛 266000;青岛大学化学科学与工程学院，山东青岛 266000;青岛大学化学科学与工程学院，山东青岛 266000;青岛大学化学科学与工程学院，山东青岛 266000
【正文语种】中文
【中图分类】S633.4
大蒜(Allium sativum L.)是百合科葱属二年生植物，大蒜中的活性成分蒜酶(Alliinase)催化蒜氨酸(Alliin)产生大蒜素(Allicin)［1－2］。

大蒜素具有抗菌抗病
毒［3－4］、抗癌抗肿瘤［5－6］、消炎、预防心脑血管疾病［7］等多种效能
［8－9］。

大蒜素很不稳定，容易在提取过程中分解为各种烯丙基类硫化物及其他多种有机硫化物，这些硫化物是大蒜油中的主要成分，也具有一定的类似大蒜素的药理性质，有很大实用价值［10］。

目前，提取蒜油的方法主要是采用水蒸气蒸馏法、溶剂浸出法和超临界 CO2(CSF-CO2)萃取法［11－13］，原材料主要为大蒜的鳞茎，新鲜蒜叶中是否能提取出一定量的具有药理作用的有机硫化物以及它们在大蒜生长中的变化，还少有人涉足。

本试验用有机溶剂萃取法及气相色谱分析(GC-MS)［14］，研究了4个不同生长阶段新鲜蒜叶提取液中有机硫化物的成分和相对含量变化，填补了蒜叶研究的空白，更进一步认识了大蒜植株的生长特性，也为实现对大蒜植株更有效的利用提供了一定的依据和研究方向。

1 材料与方法
1.1 材料
本试验所用蒜苗来自山东济宁金乡，该蒜苗于2012年10月8日种植。

第一次试验所用蒜苗于2012年11月8日下午摘取，2012年11月10日用;第二次试验所用蒜苗于2012年12月13日下午摘取，2012年12月15日用;第三次试验所用蒜苗于2013年3月21日下午摘取，2013年3月23日用;第四次试验所用蒜苗于2013年5月9日下午摘取，2013年5月11日用 (由于冬季蒜苗有2～3个月休眠期，所以第二次和第三次试验间隔时间比较长)。

每次试验新鲜蒜叶用量均为200 g。

1.2 试剂
环己烷(分析纯)，无水乙醚(分析纯)，乙酸乙酯(分析纯)，丙酮(分析纯)，无水乙醇(分析纯)，试剂均来源于莱阳经济技术开发区精细化工厂。

1.3 仪器装置
研钵(500 mL)，回流烧瓶(500 mL)，球形冷凝管，循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司生产，型号 SHBIVAA)，电热鼓风干燥箱(天津市泰斯特仪器有限
公司，型号101-3AB)，旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂，型号 RE-52A)，数显
恒温水浴锅(常州国华电器有限公司，型号HH-6)，砂芯过滤装置(SH/TOO93)，
架盘天平(天津市天马仪器厂，型号JPT-2)，气相色谱仪—质谱联用仪(岛津公司生产 GCMSQP2010S联用仪，色谱柱为 Rtx-1MS的30 m×0.25 mm石英毛细管
色谱柱。

柱温为程序升温，初始柱温60℃，保持 1 min，以10℃·min－1升至240℃，保持6 min，运行时间25 min;进样口温度250℃，气化室温度为230℃。

载气为高纯氦气，柱前压为 57.5 kPa，流量为1.0 mL·min －1。

进样量为1 μL;
溶剂延迟时间为 2 min;分流比为100∶1。

EI离子源，电子能量为 70 eV，离子源温度为230℃，接口温度280℃，扫描质量范围为45～200。

分析结果通过工作
站检索 NIST08标准质谱图库，确认所分析的挥发油中各组分。

通过工作站数据处理系统按峰面积归一化法计算出各化学成分的百分含量。

1.4 试验步骤
试验共分4次进行，且步骤基本一致，具体如下:(1)取洗净并晾干表面水分后的新鲜蒜叶200 g，剪碎，在研钵中研磨30 min;(2)将200 mL有机溶剂倒入研钵中，研磨5 min后，转移到回流烧瓶中，于30℃下恒温水浴1 h，使其提取充分;(3)将上述物质从回流烧瓶中取出，用砂芯漏斗抽滤，滤饼倒入研钵中，待用下一种溶剂萃取，滤液用旋转蒸发仪蒸馏，水浴温度为该有机溶剂的沸点，待溶剂蒸出后，分别收集馏出液和残留液;(4)所用有机溶剂依次为环己烷、无水乙醚、乙酸乙酯、丙酮、乙醇，重复(2)和(3)的过程;(5)用气相色谱仪—质谱联用仪分析各收集液的组
成成分。

依照上述气质联用分析条件对各次提取液进行GC-MS总离子流色谱检测，对总离子流图中的各峰经质谱扫描后得到质谱图，经计算机质谱图数据库系统检索后，用气相色谱仪对组分进行定量分析。

检测出的主要有机硫化物成分及其在提取液中的相对含量总结后列入表1。

表1 不同生长阶段新鲜蒜杆蒜叶提取液中主要有机硫化物的组分及其相对含量
Table 1 Main organic sulfides contained in fresh garlic stem and leaf extracts and their relative content注:表中“1个月、2个月、5个月、7个月”为大蒜植株正常生长的月数;*包括冬季休眠期两个月。

组分相对含量/%1个月 2
个月 5个月* 7个月(成熟)烯丙基硫化物烯丙基甲基二硫0.055 0.185 0.012
0.770二烯丙基三硫醚 1.590 1.180 0.200 0.733二烯丙基二硫醚 6.090 15.670 2.350 13.090 3-丁烯基甲基亚砜 0.005 无无无二烯丙基四硫醚 0.080 3.770
0.410 2.140烯丙基丙基硫醚无无 0.008 0.007二烯丙基硫醚无无 0.104 0.476 3-甲基磺酰基丙烯无无 0.028 无烯丙基硫醇 0.090 无无无杂环类硫化物 1，2-
环硫丙烷 0.280无无无1，2-二硫杂环戊烷 0.280 0.520 0.045 0.676 3-乙烯基-1，2-二硫杂-4-环己烯 1.350 0.140 1.085 7.200 3-乙烯基-1，2-二硫杂-5-环己
烯 4.000 10.580 2.300 14.910 1，3-二噻烷 0.240 2.020 0.140 无1，1-二氧-1，2-二噻烷 0.160 无无无噻莫西酸无无无 0.018 2-(三甲基硅基)-1，3-二噻烷无无无 0.010烷基类硫化物甲基二硫 0.160 无0.048 0.014硫酸二丁酯 0.069 无
无无二甲基二硫醚的硫氧化物 0.004 0.083 0.032 无二甲基三硫醚 0.480 0.170 0.059 0.012 1，1，3-三甲基-2-硫脲无无无0.168
2 结果与分析
2.1 各生长阶段提取液中的有机硫化物主要成分
2.1.1 各阶段提取液中有机硫化物主要成分
播种后生长到一个月时，新鲜蒜叶提取液中的有机硫化物主要成分共16种，其中含量较多的成分有二烯丙基三硫醚、二烯丙基二硫醚、3-乙烯基-1，2-二硫杂-4-
环己烯、3-乙烯基-1，2-二硫杂-5-环己烯、1，2-环硫丙烷、1，3-二噻烷等(表1);播种后生长到2个月时，新鲜蒜叶提取液中的有机硫化物主要成分共10种，其中含量较多的成分有二烯丙基三硫醚、二烯丙基二硫醚、二烯丙基四硫醚、1，2-二硫杂环戊烷、3-乙烯基-1，2-二硫杂-5-环己烯、1，3-二噻烷等(表1);播种后生
长到5个月时(包括冬季2～3个月的休眠期)，新鲜蒜叶提取液中的有机硫化物主
要成分共14种，其中含量较多的成分有二烯丙基二硫醚、3-乙烯基-1，2-二硫杂-4-环己烯、3-乙烯基-1，2-二硫杂-5-环己烯等(表1);播种后生长到7个月时(包
括冬季2～3个月的休眠期)，新鲜蒜叶提取液中的有机硫化物主要成分共14种，其中含量较多的成分有二烯丙基二硫醚、二烯丙基四硫醚、3-乙烯基-1，2-二硫
杂-4-环己烯、3-乙烯基-1，2-二硫杂-5-环己烯等(表1)。

2.1.2 各阶段提取液中有机硫化物主要成分变化
在不同生长阶段的新鲜蒜叶提取液中相对含量较多的有机硫化物成分有一定的差异，但其中对相对含量起决定性作用的成分并没有变化，这些成分包括:二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚、二烯丙基四硫醚、3-乙烯基-1，2-二硫杂-4-环己烯、3-乙烯基-1，2-二硫杂-5-环己烯。

上述5种成分是蒜叶捣碎时产生的大蒜素的过热分解产物。

大蒜素，有时亦称大
蒜辣素，是一种含有亚砜基团的极不稳定的有机硫氧化物，在过热条件下会生成闭环硫化物和烯丙基硫化物［15］。

其中二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚、二烯
丙基四硫醚等烯丙基含硫化合物是大蒜油的主要成分，由于它们具有较好的药理性质且较大蒜素的性质稳定，成为用于医药的主要形式。

现在市场上的大蒜素类药物生产很多采用人工合成二烯丙基二硫醚的方法，表明人们对于该类烯丙基硫化物的需求还是相当大的。

该结果说明了此类烯丙基硫化物在新鲜蒜叶中的相对高含量存在，若对其进行有效的收集和利用，可以很大程度上增加该类烯丙基硫化物的总产量。

之前人们对于大蒜植株的利用只限于大蒜的鳞茎，该试验结果暗示了将蒜叶投入烯丙基硫化物生产的可能性，将为提高大蒜植株资源利用率提供依据。

2.2 不同生长阶段提取液中的有机硫化物主要成分及相对含量变化
由表1可知，提取液中主要的有机硫化物共有22种，主要可以分为3大类:烯丙
基硫化物、杂环类硫化物和烷基类硫化物。

但在大蒜植株生长过程中，其提取液中
的有机硫化物主要成分的组成及相对含量有一定差别。

2.2.1 烯丙基类有机硫化物的相对含量及组成变化
由图1可知，在植株生长到1个月时，其提取液中的烯丙基类有机硫化物相对含
量并不大，在植株生长到2个月时的提取液中达到一个较高的峰值，等冬季休眠
期过后再生长1个月，其相对含量明显降低，待植株成熟，相对含量再一次升高，仅略低于第二次试验的相对含量。

烯丙基类有机硫化物中最有代表性的物质为二烯丙基二硫醚。

由图2可知，二烯丙基四硫醚的变化趋势同二烯丙基二硫醚大体一致。

但二烯丙基三硫的相对含量在第二次试验时并没有像二烯丙基二硫那样明显增加，而是相应减小。

图1 各类及总的有机硫化物相对含量变化柱形图Fig.1 Changes in relative content of various and total organic sulfides注:阶段1表示生长到1个月时;
阶段2表示生长到2个月时;阶段3表示生长到5个月时;阶段4表示生长到7个月时。

图2 烯丙基硫化物中主要成分变化柱形图Fig.2 Changes in main components
of allyl sulfides注:阶段1表示生长到1个月时;阶段2表示生长到2个月时;阶段
3表示生长到5个月时;阶段4表示生长到7个月时。

2.2.2 杂环类有机硫化物的相对含量及组成变化
由图1可以看出，杂环类与烯丙基类的变化基本同步。

只是在植株成熟后，相对
含量再一次升高，并明显高于第二次的试验相对含量。

杂环类有机硫化物中最有代表性的物质为3-乙烯基-1，2-二硫杂-5-环己烯。

由图3 可知，1，2-二硫杂环戊
烷的相对含量变化趋势与3-乙烯基-1，2-二硫杂-5-环己烯基本一致，但 3-乙烯
基-1，2-二硫杂-4-环己烯的相对含量在第二次试验中没有增加反而减小了，并在
第三、四次试验中又有所增加，但因其相对含量较小，不会造成对总体局势的影响。

图3 杂环硫化物中主要成分的变化Fig.3 Changes in main components of
heterocyclic sulfides注:阶段1表示生长到1个月时;阶段2表示生长到2个月时;阶段3表示生长到5个月时;阶段4表示生长到7个月时。

2.2.3 烷基类有机硫化物的相对含量及组分变化
在提取液有机硫化物组分中，烷基类有机硫化物的相对含量较少。

由图1可以看出，其在几次试验中的相对含量数值稍有起伏但变化不大。

与其他两类相比而言，烷基类有机硫化物对于总体相对含量的改变起到的作用很小。

2.2.4 提取液中有机硫化物总体的相对含量变化
由图1及上述2.2.1节至2.2.3节的数据分析可知，提取液中有机硫化物总体的相对含量变化为:植株生长到一个月时，提取液中有一定的相对含量，在植株生长到
两个月时，提取液中达到一个较高峰值，等冬季休眠期过后再生长一个月，其相对含量有明显降低，待植株成熟后，相对含量再一次升高，并明显高于第二次试验的相对含量。

2.2.5 提取液中硫含量的变化
由图1及上述2.2.1节至2.2.4节的数据分析可知，提取液中含量较大的烯丙基类硫化物和杂环类硫化物以及其中具有代表性的二烯丙基二硫醚和3-乙烯基-1，2-
二硫杂-5-环己烯的含量变化趋势与有机硫化物总体的含量变化趋势基本一致，所
以对于提取液中总硫含量的分析讨论也可大致说明各类主要有机硫化物的变化原因。

新鲜蒜叶提取液中的含硫有机化合物含量反映在大蒜植株体内硫元素含量。

大蒜植株物质的代谢与环境条件息息相关，其蒜叶提取物中有机硫化物随生长阶段的变化与自然条件中的光照、温度以及土壤条件等因素密切相关。

大蒜植株对于硫的调控位点主要位于叶片和根系［16］。

大蒜生长初期为第一年的10月份和11
月份，此时温度适宜、光照充足，大蒜幼苗生长较快，光合速率增加，叶绿素含量增加。

由于硫对叶片内的叶绿素含量的提高有一定影响，进而影响植株绿变，影响其光合作用和生长速度［16－17］，所以试验结果中生长初期蒜叶中硫含量增加
的主要作用是促进蒜叶中叶绿素含量的增加，以此来适应大蒜幼苗的快速生长。

硫在大蒜植株的根系以硫酸根的形式被吸收，然后被输送到生长发育快的幼嫩部分［18］。

进入冬季休眠期，由于中国北方气温普遍较低，大蒜植株基本停止生长，蒜叶微微泛黄，植株不需要太多的硫来维持叶绿素含量。

而且冬季山东金乡的土壤低温干燥，大蒜根系活力很小，基本不摄入含硫物质，另外为维持生长对自身硫的消耗，蒜叶中的硫含量在冬季休眠期明显减少。

随着春季的到来，气温逐渐升高，土壤湿度逐渐加大，休眠期结束，大蒜植株开始更为快速地生长。

试验结果中此阶段硫含量的增加为蒜叶中叶绿素含量的提高、光合速率的增加提供了必要的前提条件。

此阶段中，根系发育更为完善，对于周围土壤中硫元素的吸收也更为充分和快速，运送到叶片的有机硫也更多，在试验结果中表现出硫含量的又一次增加。

待大蒜植株生长到成熟期之后，达到所测得的最高值。

通过4次试验数据的比对发现，采集蒜苗以制取含有烯丙基硫化物等成分的大蒜
油的较好时机为大蒜成熟后，此时，植株茎叶的重量最大，既可以收获大蒜鳞茎，又可以采集最高数量的新鲜蒜叶提取大蒜油。

2.3 第4次试验中各溶剂提取油的质量
在第4次试验中对5种提取液的质量分别进行了称量记录，其结果如下:环己烷残
留液:2.9 g;乙醚残留液:5.56 g;乙酸乙酯残留液:21.79 g;丙酮残留液:6.38 g;无水乙醇残留液:9.33 g。

3 结论
本试验成功地从各生长阶段新鲜蒜叶提取液中检测出了多种有生理活性的有机硫化物，并详细研究了主要含硫成分的变化。

在大蒜植株生长过程中，各阶段新鲜提取液组分及相对含量有一定的差别，在其生长到2个月和7个月时，提取液中的有
机硫化物含量相对较高。

其中具有代表性的二烯丙基二硫醚在4次试验提取液中
的相对含量分别为6.09%，15.67%，2.35%和13.09%，3-乙烯基-1，2-二硫杂-5-环己烯在 4 次实验中的相对含量分别为 4.00%，10.58%，2.30%和14.9%。

基于这些硫化物的药理作用及各时期含量大小的差异，该研究结果有助于更好地了解大蒜植株各生长阶段的含硫物，同时对大蒜植株的高效率利用可以起到一定的推动作用。

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