Comparison of different extraction methods for the analysis of volatile compounds in coniferous needles

Abstract

Secondary volatile metabolites in needles of conifer (Chamaecyparis pisifera, Chamaecyparis obtusa and Thuja orientalis) were analyzed and compared to distinguish 3 different cultivars according to volatiles composition. Then, the effects of extraction conditions on volatiles composition and also their enantiomeric distribution were elucidated. Volatiles in coniferous needles were extracted using solid phase micro-extraction (SPME), steam distillation (SD) and solvent extraction (SE), respectively. Main secondary volatile components in all samples were terpenes such as α-pinene, sabinene, limonene, β-phellandrene, 4-terpineol, bornyl acetate, γ-muurolene, caryophyllene and γ-curcumene with enantiomeric isomers. For the quantification of volatiles, both area percent method and internal standard method were applied. According to volatile profiles, oxygenated monoterpenes and sesquiterpenes were major components responsible for discrimination of 3 cultivars. On the other hand, they undergo transformation by thermal or acidic condition during SD and SE, leading to the change in enantiomeric excess of those terpene isomers.;본 연구에서는 측백나무과 식물의 휘발성 향기성분을 추출 및 분석하여 휘발성 성분에 따라 편백나무, 화백나무 그리고 측백나무를 분류하였고 추출법에 따른 휘발성 성분을 비교 분석하여 이에 미치는 추출법의 영향 및 작용기작을 규명하고자 하였다. 측백나무과 식물의 휘발성 성분을 프로파일링하기 위하여 고체상미세추출법 (solid phase micro-extraction), 수증기증류추출법 (steam distillation) 그리고 용매추출법 (solvent extraction)을 이용하여 휘발성 성분을 추출하고, 가스 크로마토그래피-질량분석법 (gas chromatography-mass spectrometry)으로 분석하였다. 주요 방향성 성분은 terpene류 이었으며, α-pinene, sabinene, limonene, β-phellandrene, 4-terpineol, bornyl acetate, γ-muurolene, caryophyllene 그리고 γ-curcumene이 거울상이성질체로 분리되었다. 휘발성분 정량을 위해 넓이백분율법 (area percent method)와 내부표준법 (internal standard method)을 수행하였다. 서로 다른 3 종류의 측백나무과 식물간 차이에 기여한 주요한 성분은 oxygenated monoterpene류와 sesquiterpene류로 나타났다. 또한 이 성분들은 수증기증류추출동안 pH, 열에 의하여 다른 terpene 성분의 생성에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히, 수증기증류법과 용매추출시 4-terpineol, bornyl acetate, γ-muurolene, caryophyllene 그리고 γ-curcumene과 같은 terpene류의 거울상 이성질체 과잉률 (enantiomeric excess)과 연관성을 보였으며 거울상체 구성 및 순도에 기여하는 것으로 나타났다.