氣相－質譜聯用法檢測花椒揮發油條件優化的研究

羅 凱 黃秀芳 胡 江 王洪偉 闞建全

(西南大學食品科學學院1，重慶 400716)

(重慶市農產品加工及貯藏重點實驗室2，重慶 400716)

(重慶三峽學院生命科學與工程學院3，重慶 404000)

花椒是指蕓香科植物花椒(Zanthosylum Bungeanum Maxim)和青椒(Zanthoxylum Schinifolium Sieb．et Zucc．)的干燥成熟果皮[1]。我國是世界上種植花椒面積最大的國家，有45種13變種，較常見的約18種，分布于全國20多個省份，以南部各省區最多，尤其是川西南地區[1]。花椒的果實、根、莖和葉都可作藥用[2]。作為一種重要的香料和藥用經濟作物，花椒種植規模每年以20%～30%的速度遞增，目前種植面積已經超過12萬公頃，形成了一個年產值達40億元左右的巨大特色農產品產業[3]，并形成了陜西的韓城、甘肅的武都和秦安、山東的萊蕪、山西的芮域、四川的金陽和漢源、重慶的江津等全國聞名的花椒種植基地[4]。

花椒的香氣成分來自于其組織中所含的揮發油[5]。揮發油是由萜烯等有機化合物及其含氧衍生物醇、醛、酮、酯等成分組成[6]，是一種揮發性的油狀物質。對于花椒揮發油的檢測文獻有一些報道[7]，也有文獻報道用GC－MS方法進行檢測[8]，但都是采用現有的檢測條件，鮮有文獻報道對于花椒揮發油GC－MS檢測方法的優化。本試驗對花椒揮發油GC－MS檢測條件進行了優化研究，旨在為花椒揮發油的檢測提供更加科學的檢測方法，為花椒化學成分分析以及品質鑒定提供檢測依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

花椒:采集新鮮花椒果實，放入恒溫鼓風干燥箱烘干(45℃)至殼籽分離，取果皮做為試驗樣品。

1.2 主要儀器設備

GC－MS QP2010氣相質譜聯用儀:日本島津公司；FA2004電子天平上海精科有限公司；KQ3200DB超聲波清洗器:昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 供試品溶液的制備:將干燥花椒粉碎過40目，準確稱取10 g(準確到0.000 1g)放入2 L圓底燒瓶中，加入500 mL純水和數粒玻璃珠，連接同時蒸餾萃取器，取40 mL無水乙醚加入500 mL平底燒瓶中連接在同時蒸餾萃取器另一端，40℃水浴加熱，連續萃取3 h后，向平底燒瓶中加入5 g無水硫酸鈉，冷凍(－18℃)過夜，過濾后將提取的花椒揮發油于50 mL容量瓶中，用無水乙醚稀釋至刻度，即為供試樣品溶液。

1.3.2 色譜條件的優化

色譜柱考察:取樣品供試液，分別用Rtx－5MS毛細管柱(0.25μm×30 m×0.25 mm，5%的二苯基－95%二甲基聚硅氧烷固定相)和Rtx－Wax毛細管柱(0.25μm×30 m×0.32 mm，100%聚乙二醇固定相)，進樣1μL進行GC－MS分析；分流比考察:取樣品供試液進樣1μL，分別在分流比10、25、50條件下進行GC－MS分析；升溫程序考察:取樣品供試液，對升溫程序進行考察。參考相關文獻[9－10]，并經過初步篩選，對以下4種升溫程序進行考察:①柱初始溫度為50℃，保持1 min，以1.5℃/min升至76℃，再以5℃/min升至150℃，然后以15℃/min升至240℃，保持5 min；②柱初始溫度為40℃，保持1min，以2℃/min升至65℃，再以10℃/min升至90℃，然后以2℃/min升至130℃，最后以5℃/min升至230℃，保持2 min；③柱初始溫度為40℃，保持1 min，以2℃/min升至65℃，再以10℃/min升至90℃，然后以3℃/min升至130℃，最后以8℃/min升至240℃，保持2 min；④柱初始溫度為40℃，保持1 min，以3℃/min升至65℃，再以10℃/min升至90℃，然后以 1.5℃/min升至 120℃，最后以10℃/min升至230℃，保持5 min；柱前壓與流速考察:柱前壓的不同導致載氣流速的不同，從而引起成分出峰時間的改變。取樣品供試液，在3種不同柱前壓40、50、60 kPa條件下進行GC－MS分析；接口溫度考察:取樣品供試液，分別在200、230、250℃3種接口溫度下進樣1μL進行GC－MS分析；進樣口溫度考察:取樣品供試液，分別在200、230、250℃3種進樣口溫度下進樣1μL進行GC－MS分析；離子源溫度考察:取樣品供試液，分別在200、220、250℃3種離子源溫度下進樣1μL進行GC－MS分析。

1.3.3 方法學考察

精密度試驗:取樣品供試液，在相同的色譜條件下連續進樣6次，記錄其中10個共有色譜峰的保留時間和峰面積。以8號峰芳樟醇為參照峰(S)，計算圖譜中各個峰的相對保留時間及相對峰面積，并計算它們之間的RSD值。

重復性試驗:取樣品花椒粉6份，按照以上方法制備成供試溶液，在相同的色譜條件下分別進樣，記錄其中10個共有色譜峰的保留時間和峰面積。以8號峰芳樟醇為參照峰(S)，計算圖譜中各個峰的相對保留時間及相對峰面積，并計算它們之間的RSD值。

穩定性試驗:取樣品供試液，在相同的色譜條件下分別在供試液放置0、2、4、6、8、12、24 h時進樣，記錄其中10個共有色譜峰的保留時間和峰面積。以8號峰芳樟醇為參照峰(S)，計算圖譜中各個峰的相對保留時間及相對峰面積，并計算它們之間的RSD值。

1.3.4 數據處理方法

所有試驗數據均采用統計軟件DPS 9.5進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 氣相色譜質譜條件的確定

2.1.1 色譜柱的選擇優化結果

色譜柱檢測出的成分信息多少是衡量檢測柱優越性的主要指標。Rtx－5MS毛細管柱和Rtx－Wax毛細管柱分析的結果分別見圖1、圖2。比較圖1、圖2，在相同條件下，使用Rtx－Wax毛細管柱檢測出的成分信息明顯多于Rtx－5MS毛細管柱，故選用Rtx－Wax毛細管柱進作為花椒揮發油氣相色譜檢測柱。

圖1 Rtx－5MS毛細管柱分析總離子色譜圖

圖2 Rtx－Wax毛細管柱分析總離子色譜圖

2.1.2 理想分流比優化結果

在分流比為別為10、25、50條件下分析進行樣品總離子色譜圖分析，結果見圖3，比較3種分流比條件下的總離子色譜圖，可以發現在分流比為25條件下所得圖譜較其他2種條件下的色譜圖更為理想。因此選擇分流比為25。

圖3 分流比10、25、50分析總離子色譜圖

2.1.3 升溫程序優化結果

4種升溫程序分析結果見圖4，結果顯示以升溫程序④得到的色譜圖，峰型完整，信息較多，各成分分離程度良好，整體效果好于其他3種升溫程序，故選用升溫程序④進行分析。

2.1.4 柱前壓與流速考察結果

在3種不同柱前壓40、50、60 kPa條件下分析，分析結果見圖5。比較3種條件下的總離子色譜圖可知，柱前壓為50 kPa，所對應的流速為1.0 mL/min時，各主要成分色譜峰的分離效果較好，故確定柱前壓為50 kPa，流速為1.0 mL/min作為優化柱前壓和流速。

圖4 升溫程序分析總離子色譜圖

圖5 柱前壓40、50、60kPa下分析總離子色譜圖

2.1.5 接口溫度考察結果

在3種接口溫度下，花椒揮發油中10種主要成分相對含量的RSD值均較小，說明主成分的相對含量幾乎無差別，同時各主要成分色譜峰的分離效果較好，本試驗確定以250℃為接口溫度。

2.1.6 進樣口溫度考察結果

在3種進樣口溫度下，花椒揮發油中10種主成分相對含量的RSD值均較小，說明主成分的相對含量幾乎無差別，同時各主要成分色譜峰的分離效果較好，考慮到進樣口溫度比樣品分析最高溫度約高20℃，最后確定以250℃為進樣口溫度。

2.1.7 離子源溫度考察結果

在3種離子源溫度下，花椒揮發油中10種主成分相對含量的RSD值均較小，說明主成分相對含量幾乎無差別，同時各主要成分色譜峰的分離效果較好，本試驗確定以220℃為離子源溫度。

通過以上試驗分析，最終確定了GC－MS分析花椒揮發油的最佳條件。氣相色譜條件:石英毛細管柱Rtx－Wax(0.25μm×30 m×0.32 mm，100%聚乙二醇固定相)；程序升溫，柱溫40℃，保持1 min，以3℃/min升至65℃，再以10℃/min升至90℃，然后以1.5℃/min升至120℃，最后以10℃/min升至230℃，保持5 min；分流比25:1；載氣為高純He，柱前壓為50 kPa，流速為 1.0 mL/min；進樣口溫度250℃；接口溫度250℃；溶劑延遲時間2.5 min。質譜條件:EI電子源，離子源溫度220℃，掃描范圍35～450 m/z，標準圖庫 NIST05。

2.2 方法學考察結果

2.2.1 精密度試驗結果

由表1統計結果分析可知，6次測定結果相對保留時間和相對峰面積的RSD均小于3%，說明儀器精密度良好。

2.2.2 重復性試驗結果

由表1統計結果分析可知，6次測定結果相對保留時間和相對峰面積的RSD均小于3%，說明試驗重復性良好。

2.2.3 穩定性試驗結果

由表 1統計結果分析可知，0、2、4、6、8、12、24 h測定結果相對保留時間和相對峰面積的RSD均小于3%，說明樣品穩定性良好。

表1 氣相色譜質譜條件方法學考察結果/%

3 結論

本試驗對花椒揮發油氣相色譜質譜檢測方法的條件進行了優化。得到花椒揮發油氣相色譜質譜檢測的最佳條件為:石英毛細管柱Rtx－Wax；程序升溫，柱溫40℃，保持1 min，以3℃/min升至65℃，再以10℃/min升至90℃，然后以1.5℃/min升至120℃，最后以10℃/min升至230℃，保持5 min；分流比25∶1；載氣為高純He，柱前壓為50 kPa，流速為1.0 mL/min；進樣口溫度250℃；接口溫度250℃；溶劑延遲時間2.5 min。質譜條件:EI電子源，離子源溫度220℃，掃描范圍35～450 m/z，標準圖庫NIST05。方法學考察顯示該條件下，其精密性、重復性和穩定性良好。本試驗結果為花椒揮發油的氣相色譜質譜檢測與分析提供了試驗依據，同時也為花椒品質的鑒定提供了技術平臺。

參考文獻

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