測定化妝品常用二十種精油螯合金屬離子之抗氧化能力及羅勒精油主要化學...

．弘光學報51期．

133*通訊作者

測定化妝品常用二十種精油螯合金屬離子之抗氧化能力及羅勒精油主要化學成分分析之研究

王曉芬1��王有綱2��易光輝3*

1弘光科技大學�生物產業科技研究所

2羅瑞那生技股份有限公司

3弘光科技大學�化妝品應用系

收到日期：96.4.17　��修訂日期：96.4.24　��接受日期：96.5.2

摘要

本研究目的在鑑定化妝品常用之二十種精油對於螯合金屬離子之抗氧化能力評估，並分析其中

主要螯合金屬離子之主要成分之化學成分鑑定。結果顯示試驗樣品中以羅勒精油之螯合能力最為顯

著，當樣品濃度1mg/mL時，能螯合57.48%之金屬離子，半數有效抑制濃度（EC50）為984µg/mL，

以氣相層析質譜儀鑑定其主要之化學成分，發現羅勒精油中主要含有甲基醚蔞葉酚、沈香醇與薄荷

醇三種成分，其中以甲基醚蔞葉酚之含量最高，佔86.48%。將羅勒精油內之主要成分甲基醚蔞葉酚

、沈香醇與薄荷醇進行螯合率之分析，發現甲基醚蔞葉酚之金屬螯合能力最佳，證明甲基醚蔞葉酚

為羅勒精油中螯合金屬離子之主要成份。

關鍵詞：羅勒精油、金屬螯合、半數有效抑制濃度（EC50）、氣相層析質譜儀、甲基醚蔞葉酚

．測定化妝品常用二十種精油螯合金屬離子之抗氧化能力及羅勒精油主要化學成分分析之研究．

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壹、前言

氧是維持多數生命的重要成分，人體藉由

氧氣以進行體內各項機能的運作，但氧在體內

代謝時約有2%會轉變成不安定的自由基（free radical）或活性氧分子（reactive oxygen species, ROS）1。

自由基（free radicals）係指含有一個或多個不成對電子的原子、分子或離子，依其未成

對電子所在位置可再區分成以碳、氧、氮或硫

為中心的自由基2-3。其化性大部分處於極不穩

定的活躍狀態，反應性較其他分子高，不成對

的電子會搶奪鄰近軌域分子的電子形成電子對

，使其達到穩定的狀態，被搶奪電子的分子則

會變得不穩定，因而造成鏈鎖反應4-5。另外，

生物體內有些活性氧亦是自由基，含氧的自由

基就稱為氧自由基（oxyradicals），氧自由基和其他非自由基活性氧合稱為活性性氧分子6，

活性氧分子是因為大氣中的三重態氧（triplet state oxygen, 3O2）經由電子轉移及能量轉移兩

種途徑活化成為反應性較強的超氧陰離子、過

氧化氫及羥基等中間產物，最後還原成水7-8，

這些中間產物都會對生物體內的其他分子造成

傷害9，另外發炎或老化過程等因素，也會破壞

氧化作用與抗氧化防禦系統的平衡狀態，當抗

氧化能力降低或不足時，即會造成自由基攻擊

蛋白質使細胞質內胞器功能不正常、攻擊細胞

膜引起脂質過氧化，最終造成細胞的損害，引

起各種病變及疾病的產生10。

然而，於氧化反應中，金屬離子的促氧化

作用經常是造成脂質過氧化的主要原因之一11

。在多種金屬離子中，亞鐵離子經常是最具影

響力的促氧化劑，它會促進脂質氧化作用的進

行，因此化合物對亞鐵離子的螯合能力往往與

其抗氧化有密切的關係12-13。

植物體內的化學物質，包括多酚類、類黃

酮、類胡蘿蔔素、花青素等，都具有抗氧化能

力及抑制自由基鏈鎖反應的開始或擴散作用14-15

。因此，如何運用植物體內二次代謝產物之天

然抗氧化物，以對抗因自由基所衍生出的相關

疾病及老化問題，已然成為近年醫藥界研究主

力之一16。

然而，對於單獨探討某種植物萃取液或精

油之濃度、純度、螯合金屬離子等資料雖然不

少，但是廣泛性研究多種植物精油，並比較其

差異之資料卻較為缺少，目前本國化妝品業界

仍缺乏科學性的實驗證明精油內有效成分的組

成、濃度、純度與螯合金屬離子能力等抗氧化

作用之相關數據。因此，為了確立精油產品之

有效性並應證相關文獻中提及精油於臨床試驗

上之功效，本試驗採用羅瑞那生技股份有限公

司之二十種精油為研究對象，探討其螯合金屬

離子能力之抗氧化活性與其主要化學成分之分

析。

貳、材料與方法

一、實驗材料及儀器設備（一）實驗材料

9 9 . 8 %乙醇與H P L C級甲醇購自T C I、Ferrozine購自Alfa aesar、Iron(Ⅱ) chloride tetrahydrate購自SHOWA、EDTA-2Na購自Aldrich、Methyl chavicol、β-Linalool和Menthol購自Merck，化妝品常用之二十種精油購買自羅瑞那生技股份有限公司，詳見（表1）。（二）儀器設備

紫外光 /可見光光譜儀（ U V - 2 0 0 1 Spectrophotometer, HITACHI）、氣相層析質譜儀（Gas Chromatograph-Mass Spectrometer；GC-MS），GC-MS型號Trace DSQ-Mass spectrometer，為美國Thermo製造之系統組合。


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二、實驗方法（一）螯合金屬離子能力測定

參考Dinis等人17之試驗方法的方法：取

2mM Iron(Ⅱ) chloride 750mL、250mL甲醇以及1mg/mL之試驗樣品500mL，震盪混合30秒，加入5mM Ferrozine1500mL，於室溫下避光靜置30分鐘，待完全反應後以3000rpm離心5分鐘，取上清液，以紫外光/可見光光譜儀（UV-2001 Spectrophotometer, HITACHI）測其562nm之吸光值，另外進行無離心之試驗作為對照組，比

較其吸光值之差異。

利用吸光值的減少百分比，可判斷各試

驗樣品螯合金屬離子能力之強弱，吸光值越

低表示其螯合金屬離子之能力越強。之後取螯

合亞鐵金屬離子能力最為顯著之試驗樣品，配

置成五種不同濃度進行EC50之測定並與標準品

EDTA-2Na進行比較。本試驗為三重複。螯合率（%）＝（1－《實驗組吸收值／

對照組吸收值》）× 100（二）精油主要化學成分之分析

使用氣相層析質譜儀（ G a s Chromatograph-Mass Spectrometer）分析螯合金屬離子能力最佳精油之主要化學成分。層析

管柱為VF-5ms之wcot fused silica column（外徑0.39mm，內徑0.25mm，長度30 m），管柱初溫為40℃停留1分鐘，升溫速度為每分鐘10

℃，升溫至250℃維持40分鐘，終溫300℃; Ion source temp 280℃; Carrier gas：He; Split ratio 1：10；Sample volume：1μL。

參、結果與討論

一、螯合金屬離子能力測定由表2之結果可以發現，試驗樣品是否有

進行離心之步驟確實會影響其吸光值之強弱。

未經離心之受測樣品其吸光值較離心之樣品高

，且有半數樣品之金屬螯合率甚至出現負值，

原因可能為未經離心之受測樣品可能含有會沈

澱的物質，造成散射而干擾562nm吸光值，證明測試螯合金屬離子之能力測試時，應進行離

心步驟。

以離心之試驗結果檢視二十種市售精油之

螯合率，其中，螯合金屬離子之能力以羅勒精

油最為顯著，當樣品濃度為1mg/mL時，金屬螯合率為57.48%，其他樣品則無顯著性之效果，螯合率均未達20%。

將螯合率最佳之羅勒精油分別稀釋成不

同濃度並與標準品EDTA-2Na比較。發現羅勒精油確實具有相當好之螯合率，其EC50為984µg/mL。結果如圖1所示。


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二、精油主要化學成分之鑑定以氣相層析質譜儀分析螯合率最高之羅勒

精油的化學成分。羅勒精油之氣相層析圖如圖

2，在層析圖上每一波峰，表示精油之成分，以質譜搜尋資料庫後再與純成分所得之氣相層析

及質譜圖互相比對，分析鑑定出羅勒精油之三

種主要成分（如表3及圖3），分別為甲基醚蔞葉酚（Methyl chavicol）86.48%、沈香醇（β-Linalool）11.5%及薄荷醇（Menthol）1.25%。

將精油中之3主要純成分配置成1mg/ml與試驗樣品相同濃度，分別再次進行螯合金屬離

子能力之測試。結果如圖4，羅勒精油中甲基醚蔞葉酚最具有螯合金屬離子之能力。由此證明

甲基醚蔞葉酚確實為羅勒精油中螯合金屬離子

之主要成分，次要成分之沈香醇與薄荷醇之金

屬離子螯合能力相較之下則略差。

三、螯合金屬離子能力之可能原因如實驗方法部分所述，螯合金屬離子能

力的測定，是藉由物質螯合金屬離子後，於

562nm之紫外光波長吸收值下降情形，可換算出螯合能力。因此，推測羅勒精油中之主要三

種物質，沈香醇、薄荷醇、甲基醚蔞葉酚可能

螯合金屬離子之原因有：(1)已知分子結構上具有氧、氮、硫、磷之物質，因具有自由電子對

，通常具有配位能力。而羅勒精油中之主要三

種物質，沈香醇、薄荷醇、甲基醚蔞葉酚分別

具有三級醇類、二級醇類與醚類，亦即分子結

構上同時都含有氧原子，但甲基醚蔞葉酚還具

有甲基，而甲基具有推電子之能力，因此能提

高氧的電子密度，使配位能力提高，故其螯合

金屬離子之能力優於沈香醇與薄荷醇（雖然可

能未螯合，僅是配位，但是已生成新的金屬錯

合物，其於562nm的吸收情形改變，計算出之螯合能力將較高）。如圖5。(2)甲基醚蔞葉酚屬於平面分子，而沈香醇與薄荷醇都是立體結

構分子，由於平面分子之立體障礙較小、排斥

力較小，致使配位於金屬離子後產生的金屬錯

合物之穩定性升高，於562nm的吸收情形改變較大，計算出之螯合能力較高。如圖6。


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肆、結論

本論文目的在研究常用之二十種精油對於

螯合金屬離子之抗氧化能力評估，並分析及確

認其中主要螯合金屬離子之主要成分。結果顯

示，二十種測試樣品中以羅勒精油螯合金屬離

子之效果最為顯著，EC50為984µg/mL。以氣相層析質譜儀分析鑑定羅勒精油中主

要含甲基醚蔞葉酚、沈香醇與薄荷醇三種成分

，含量分別為86.48%、11.5%、1.25%。將羅勒精油與其三種主要成分再次進行螯合能力測定

，結果顯示甲基醚蔞葉酚為羅勒精油中螯合金

屬離子之主要成分。

綜合以上試驗之結果可以得知羅勒精油中

甲基醚蔞葉酚的含量與螯合金屬離子之能力成

正相關係。未來，若能將精油中具有抗氧化能

力之化學成分應用於保養品中，則能為精油市

場帶來新的契機，但羅勒對於皮膚可能會引起

刺激反應，較不適孕婦、嬰兒和小孩使用，應

適量為宜。

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Investigation of Commercial used 20 Kinds of Essential Oils in Metal Chelating Activity and the Major Chemical Compositions of Basil Essential Oil

Hsiao-Fen Wang1 Yu-Kang Wang2 Kuang-Hway Yih3＊

1 Department of Science and Technology for Bioindustry, Hungkuang University2 Lorien Vana Biotech, Inc. 3 Department of Applied Cosmetology, Hungkuang University

Received 17 April 2007 ; accepted 2 May 2007

Abstract

20 kinds of commerical used essential oils were employed to investigate the metal chelating activity. The metal chelating activity of Basil is the best in these essential oils. 1mg/mL of Basil essential oil was shown 57.48% of the metal chelating activity and its EC50 is 984µg/mL. 86.48% of methyl chavicol in Basil essential oil was analyzed by GC-MS. Three major compositions of Basil essential oil are methyl chavicol, linalool and menthol and those were used to test metal chelating ability. Methyl chavicol was shown the best metal chelating ability of the three chemical compositions and it is the major metal chelating activity compound of Basil essential oil.

Key words: basil essential oil, metal chelating activity, Effective Concentration 50 (EC50),Gas Chromatography-Mass Spectrometer (GC-MS), methyl chavicol.

*Corresponding author

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