HS-SPME-GC/MS 對比分析四棱豆葉和花中揮發性成分研究

張 偉，朱曉娣，張娟娟，張 勇，尹震花*

1黃河科技學院，鄭州 450063;2 河南大學中藥研究所，開封 475004

四棱豆為豆科四棱豆屬植物，原產于亞洲熱帶地區，我國云南、廣西、廣東、海南和臺灣均有栽培。四棱豆的嫩葉、嫩莢、種子和塊根可作蔬菜食用［1］，均含有豐富的可溶性總糖和黃酮類等成分［2，3］，此外，種子中還富含蛋白質。四棱豆種子中蛋白質和脂肪油含量較高，具有較高的營養價值，目前對其研究較多，但鮮見對該植物揮發性成分的報道［4-7］。此外，文獻研究發現，四棱豆葉的甲醇提取物對綠膿桿菌具有較顯著的抑制活性，且對鹵蟲無明顯的毒殺效果［8］;四棱豆提取物具有抗氧化活性，可能與其總多酚含量較高有關［9，10］。目前，未見對四棱豆葉和花揮發性成分的報道，本文首次采用頂空固相微萃取(HS-SPME)四棱豆葉和花中揮發性成分，氣相色譜/質譜聯用(GC-MS)技術對其揮發性成分進行分析，為進一步開發利用四棱豆資源提供理論基礎。

1 材料與儀器

四棱豆的葉與花于2013年7月采集于海南省，由河南大學李昌勤教授鑒定為豆科四棱豆屬植物四棱豆Psophocarpus tetragonolobus(Linn.)DC.的葉和花，標本存放于河南大學中藥研究所。

手動固相微萃取(SPME，美國Supelco 公司)，GC 6890 N GC/5975 MS 氣相色譜-質譜聯用儀(美國安捷倫公司)，聚二甲基硅氧烷(PDMS-DVB)萃取纖維頭(65 μm，美國Supelco 公司)，C6-C26正構烷烴(美國Alfa Aesar 公司)。

2 實驗方法

2.1 揮發性成分的提取

使用前先將SPME 萃取纖維頭在氣相色譜的進樣口老化10 min，老化溫度為250 ℃，載氣體積流量為1.0 mL/min。取陰干并粉碎的四棱豆的葉與花少量，置于5 mL 的樣品瓶中，蓋上蓋子，插入萃取纖維頭，于80 ℃下頂空取樣30 min 后，取出后立即插入色譜儀進樣口(溫度250 ℃)脫附1 min。

2.2 GC/MS 分析條件

氣相色譜:色譜柱為DB-5 ms 石英彈性毛細管柱(0.25 μm×30.0 m ×250.0 μm)，載氣為高純氦氣(99.999%)，流速1.0 mL/min，進樣口溫度250℃;升溫程序為:初始溫度為50 ℃，保持2.0 min，以8 ℃/min 升溫至120 ℃，保持2 min，最后以4 ℃/min 升溫至220 ℃，保持5 min。分流進樣，分流比為10:1。

質譜條件:離子源為EI 源，電離能量70 eV;離子源溫度為230 ℃;四極桿溫度150 ℃;傳輸線溫度為280 ℃;電子倍增器電壓1776 V。質量掃描范圍m/z30～400，譜圖檢索采用Nist08.L 進行檢索。

2.3 保留指數測定

按照文獻［11，12］進行Kovats 保留指數(Kovats index，KI)計算。

3 結果與討論

按上述實驗方法和條件進行實驗，對肉四棱豆的葉與花的揮發性成分進行頂空固相微萃取，GCMS 分析，峰面積歸一化法確定各組分在揮發性物質中的相對含量。根據所得的質譜信息并結合有關文獻從基峰、相對豐度和KI 值等幾個方面進行直觀比較，從而確定了其中的部分化學成分。其結果見表1。由表1 可知，四棱豆葉揮發油中共鑒定出32 個化學成分，占揮發油總量的65.60%，其主要成分為十七烷(5.75%)、2-甲基-十六烷(5.29%)、姥鮫烷(5.05%)、3-甲 基-十 六 烷(4.26%)、棕 櫚 酸(3.76%)、2-溴-十二烷(3.14%)、六氫法尼基丙酮(2.95%)、二氫獼猴桃內酯(2.89%)和肉豆蔻醚(2.59%);四棱豆花揮發油中共鑒定出33 個化學成分，占揮發油總量的76.91%，其主要成分為棕櫚酸(11.42%)、六氫法尼基丙酮(10.77%)、十七烷(4.79%)、十六烷(4.69%)、肉豆蔻醚(3.88%)、姥鮫烷(3.42%)、2-溴-十二烷(3.10%)、3-甲基-十六烷(2.97%)、油酸(2.50%)和己酸(2.43%)。

表1 四棱豆葉和花中揮發性成分及相對百分含量Table 1 Volatile components and relative content in leaves and flowers of P.tetragonolobus

注:未標注參考文獻的參考值由www.vcf-online.nl 檢索而得。Note:Reference values that not marked references were retrieved by www.vcf-online.nl.

由化合物結構類型進行分析可以看出，四棱豆葉揮發性成分結構類型主要由烷烴類(38.25%)、酮類(8.49%)、酸類(3.76%)、酯類(6.76%)和醚類(3.51%)組成，此外還含有少量的呋喃類(0.63%)、醛類(1.20%)、芳香族類(1.79%)和烯烴(1.21%);肉豆蔻花主要由烷烴類(29.42%)、酮類(13.29%)、酸類(19.51%)、酯類(5.89%)和醚類(4.71%)組成，另外還含有少量的呋喃類(0.96%)、醛類(0.51%)、芳香族類(0.76%)和醇類(1.86%)，結果見表2。可見，四棱豆葉和花中揮發性成分的種類與種數存在一定差異，且其相對含量也存在明顯差異。

表2 四棱豆葉和花揮發性成分結構類型Table 2 Structure types of volatile components in leaves and flowers of P.tetragonolobus

文獻報道，四棱豆種子揮發性成分主要含有α-桉葉醇(9.36%)、D-橙花叔醇(7.53%)、β-桉葉醇(7.44%)、β-石竹烯(7.19%)、γ-桉葉醇(4.47%)、4-烯丙基-1，2-亞甲二氧基苯(3.52%)、α-石竹烯(2.69%)、1-氯-正十四烷(2.84%)和δ-杜松萜烯(1.85%)等，由烷烴類(4.52%)、烯烴類(15.64%)、醇類(34.61%)、醛類(3.48%)、酮類(27.44%)、酸類(0.31%);酯類(6.25%)、雜環類(0.96%)和芳香族類(3.52%)等組成［15］。這與四棱豆葉和花的揮發性成分種類、總量具有明顯差異，這些成分不同賦予了肉豆蔻種子與花和葉藥理作用的差別。

揮發性成分具有一定的生物活性。在四棱豆葉和花中均含有含量較高的烷烴，如十七烷、十六烷、2-甲基十六烷和3-甲基-十六烷等，飽和脂肪烴是植物體蠟質的主要成分，對植物起著保護的作用，并且一旦形成就不再參與物質代謝，是新陳代謝末端的產物［16］。可見，這些烷烴在葉被和花被上，對其起保護作用，避免其害蟲等成分的破壞;棕櫚酸是一種不飽和脂肪酸，人體最重要的產能脂肪酸，能夠抑制MIN6 細胞的生長和復制，顯示出其對β-細胞的細胞毒性作用［17］，且可以誘導大鼠主動脈內皮細胞凋亡;二氫獼猴桃內酯具有木香、茶香、桃子樣等香氣，用于調配食品香精和煙用香精，能明顯的掩蓋雜氣和增香;六氫法尼基丙酮和香葉基丙酮香味物質的產生與高級脂肪酸的代謝有很大的相關性，根據這些成分的藥效作用就可以推測四棱豆葉和花的藥理作用，同理也可以根據其藥理實驗結果反過來尋找新的藥效成分。

4 結論

本文首次采用頂空固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯用技術快速檢測四棱豆葉和花中的揮發性成分。從四棱豆葉揮發油中鑒定出32 個化學成分，占揮發油總量的65.60%，主要由烷烴類(38.25%)、酮類(8.49%)、酸類(3.76%)、酯類(6.76%)和醚類(3.51%)組成;四棱豆花中共鑒定出33 個化學成分，占揮發油總量的76.91%，主要由烷烴(29.42%)、酮類(13.29%)、酸類(19.51%)、酯類(5.89%)和醚類(4.71%)組成。葉和花中化合物種類與相對含量的差異賦予了其藥理作用的區別。頂空固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯用技術實現了四棱豆葉和花揮發性成分的快速檢測，為進一步開發利用四棱豆資源提供理論基礎。

1 Chinese Academy of Sciencer Chinese Flora Writers (中國科學院《中國植物志》編委會).Chinese Flora (中國植物志).Beijing:Science Press，1995，41:268.

2 Quan MH (全妙華)，Chen DM (陳東明).The determination of soluble total sugar content in winged bean.J Huaihua Univ(懷化學院學報)，2008，27(8):52-53.

3 Quan MH (全妙華)，Chen DM (陳東明).Study on the flavonoid content in winged bean.Lishizhen Med Mater Med Res(時珍國醫國藥)，2006，17:1907-1909.

4 Mohanty CS，Pradhan RC，Singh V，et al.Physicochemical analysis ofPsophocarpus tetragonolobus(L.)DC seeds with fatty acids and total lipids compositions.J Food Sci Technol，2015，52:3660-3670.

5 Zheng BF (鄭兵福)，Li BY (李白玉)，Fu ZH (傅振華)，et al.Analysis of fatty acid composition of winged bean (Psophocarpus tetragonolobusDC.)seeds oil.Sci Technol Food Ind(食品工業科技)，2010，31:342-344.

6 Higuchi M，Terao J，Iwai K.Cas chromatography-mass spectrometric determination of fatty acids in seed oil of winged bean［Psophocarpus tetragonolobus(L.)DC］.J Nutr Sci Vitaminol，1982，28:511-518.

7 Jiang LW，Zheng BF，Li BY，et al.Analysis of the volatile substances inPsophocarpus tetragonolobusD.C seeds.Med Plant，2011，2(8):37-40.

8 Yoga Latha L，Sasidharan S，Zuraini Z，et al.Antibacterial activity and toxicity ofPsophocarpus tetragonolobus.Pharm Biol，2007，45:31-36.

9 Zhu XD (朱曉娣)，Lian PL (連朋麗)，Zhang D (張丹)，et al.Antioxidant activities ofPsophocarpus tetragonolobus(L.)DC.J Henan Univ，Med Sci(河南大學學報，醫學版)，2015，34:17-20.

10 Mohd Adzim Khalili R，Emynur Shafekh S，Norhayati AH，et al.Total phenolic content andin vitroantioxidant activity of winged bean (Psophocarpus tetragonolobus).Pakistan J Nutr，2013，12:416-422.

11 Zhang YB，Kang WY.Volatiles inPotentilla discolorby HSSPME-GC-MS.Chem Nat Compd，2014，50:982-983.

12 Zhang JJ，Kang WY.Volatiles from Flowers ofLagerstroemia caudateby HS-SPME-GC-MS.Chem Nat Compd，2014，50:806-807.

13 Zhang W (張偉)，Lu Y (盧引)，Li CQ (李昌勤)，et al.HS-SPME-GC-MS analysis of volatiles components in the pulp and flesh ofCucurbita moschatafrom Xinmin of Liaoning province.China Pharm(中國藥房)，2012，23:3706-3708.

14 Wang JM (王金梅)，Ji ZQ (姬志強)，Kang WY (康文藝).Volatiles in buds and flowers ofForsythia suspense.Nat Prod Res Dev(天然產物研究與開發)，2011，23:458-463.

15 Jiang LW (蔣立文)，Zheng BF (鄭兵福)，Liao LY (廖盧燕)，et al.Changes in volatile compounds ofPsophocarpus tetragonolobus［L.］D.C.seeds before and afterAspergillus oryzaefermentation.Food Sci(食品科學)，2010，31:221-224.

16 Kang WY (康文藝)，Ji ZQ (姬志強)，Wang JM (王金梅)，et al.Analysis of the volatile constituents fromPyrrosia petiolosa(Christ)Ching.by HS-SPME-GC-MS.Chin Tradit Herb Drugs(中草藥)，2008，39:994-995.

17 Cui W (崔巍)，Huang T (黃葶)，Liu JL (劉均利)，et al.Effect of palmitate on proliferation and apoptosis of INS-1pancreatic β-cell.Chin J Cell Mol Immunol(細胞與分子免疫學雜志)，2009，25:219-221.