靈香草揮發(fā)性成分HS-SPME-GC/MS分析

胡 然

(華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)，湖北 武漢 430223)

靈香草(Lysimachia foenum-graecum Hance)又名零陵香，為報(bào)春花科(Primulaceae)排草屬(Lysimachia L.)植物，主產(chǎn)廣西、云南、廣東、四川、貴州等地[1]，性味甘、淡、平，具有散風(fēng)寒，辟穢濁和活血取痛的功能[2]，藥理實(shí)驗(yàn)證明具有抑制流感病毒作用[3]，臨床上用于治療腹?jié)M痛、煩悶、血?dú)飧雇春蛡^痛等癥,極具藥用研究價(jià)值。靈香草全草含類似香豆素芳香油，可提煉香精，用作煙草及香脂等香料，是我國特產(chǎn)的名貴芳香植物[4]。

目前對(duì)靈香草的化學(xué)成分的研究還不是很透徹，楊瑞云等[5]采用正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化靈香草中總皂苷提取工藝，研究了靈香草中總黃酮的提取工藝[6]，楊葉昆等[7]采用在線裂解-氣相色譜-質(zhì)譜法研究靈香草浸膏的熱裂解，閆旭宇等[8]研究了靈香草精油的提取及其防腐保鮮效果，劉賢賢等[9]進(jìn)行了靈香草浸膏及其凈油的抗氧化活性研究，鄭娜等[10]對(duì)靈香草乙酸乙酯部分抗菌活性及成分進(jìn)行了研究。本實(shí)驗(yàn)對(duì)靈香草粉揮發(fā)性成分進(jìn)行了固相微萃取條件優(yōu)化和氣相色譜質(zhì)譜分析，為靈香草進(jìn)一步開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 藥品和儀器

靈香草(廣西)，粉碎，過40目篩。

數(shù)顯恒溫水浴鍋AHYQ HH-6：常州澳華儀器有限公司；天平CP 2202S-OCE：Sartorius AG Germany；手動(dòng)SPME進(jìn)樣手柄、手動(dòng)萃取纖維頭(100μm PDMS(聚二甲基硅氧烷)、65μm PDMS/DVB(聚二乙烯基苯)、75μm CAR(碳分子篩)/PDMS)、15mL專用頂空萃取樣品瓶：美國Supelco公司； TRACE GC Ultra-DSQⅡ型氣相色譜/質(zhì)譜(GC/MS)聯(lián)用儀：美國熱電科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 固相微萃取條件

稱取靈香草粉1 g，置于 15 mL專用頂空萃取樣品瓶中，插入已老化的不同萃取頭，在一定溫度下預(yù)平衡10min，萃取一定時(shí)間，通過評(píng)估萃取能力大小和萃取物質(zhì)種類的多少，采用單因素試驗(yàn)法，依次對(duì)萃取頭的種類、萃取溫度和萃取時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化。

萃取頭選擇：選用100 μm PDMS、65 μm PDMS/DVB、75 μm CAR/PDMS 3種萃取頭，分別以250℃ 30min、250 ℃ 30min、300 ℃ 30min條件進(jìn)行老化，再插入裝有靈香草粉的15 mL專用頂空萃取樣品瓶，在60 ℃萃取30min 后比較萃取結(jié)果。

萃取溫度選擇：采用最優(yōu)萃取頭分別在40、50、60、70、80 ℃溫度下萃取30min 后比較萃取結(jié)果。

萃取時(shí)間優(yōu)化：采用最優(yōu)萃取頭在最優(yōu)萃取溫度下分別萃取30、40、50、60、70、80min后比較萃取結(jié)果。

1.2.2 GC/MS分析條件

1.2.2.1 色譜條件

柱初溫50 ℃，保持2min，以8℃/min 的速率升溫到180 ℃，保持1min，再以18 ℃/min的速率升溫到280 ℃，保持30min；載氣為氦氣(He，純度 99.99%)，恒流模式，流速為1.0 mL/min；分流進(jìn)樣方式，1∶10，無溶劑延遲；進(jìn)樣口溫度250 ℃。

1.2.2.2 質(zhì)譜條件

電離方式：EI 源；電子能量: 70 eV；倍增管電壓：1.2 kV；離子源溫度：230 ℃；四級(jí)桿溫度: 150 ℃；接口溫度：280 ℃，傳輸線280 ℃；掃描范圍：33～350 m/z。使用NIST 標(biāo)準(zhǔn)譜庫進(jìn)行檢索分析，按峰面積歸一化法計(jì)算化合物相對(duì)百分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 萃取條件優(yōu)化

2.1.1 萃取頭的選擇

比較分析選用不同萃取頭時(shí)靈香草粉揮發(fā)性物質(zhì)的萃取結(jié)果，見圖1，不同材質(zhì)的萃取頭對(duì)不同化合物的萃取率不同，因此萃取頭的選擇對(duì)揮發(fā)性化合物的分析結(jié)果有重要影響。萃取頭的萃取效果主要受萃取頭涂層極性與表面積的影響。

圖1 3種萃取頭的萃取效果

Fig.1 Extraction efficiencies of three SPME fibers

圖1顯示，3種萃取頭中，100 μm PDMS萃取頭的萃取量較大，且有效峰較多，其次是65 μm PDMS/DVB和 75 μm CAR/PDMS。因此選取100 μm PDMS萃取頭。

2.1.2 萃取溫度的選擇

比較分析不同萃取溫度條件下靈香草粉揮發(fā)性物質(zhì)的分析結(jié)果，見圖2。溫度升高時(shí)，有利于分析物在基質(zhì)中的擴(kuò)散，縮短萃取時(shí)間，但升高溫度也會(huì)使分析物在涂層中的分配系數(shù)降低，導(dǎo)致吸附量減小，影響萃取頭的靈敏度。圖2顯示，60 ℃條件下的萃取峰面積最大，且得到的有效峰最多。因此，實(shí)驗(yàn)選擇將60 ℃作為靈香草粉揮發(fā)性成分的萃取溫度。

圖2 萃取溫度的選擇

Fig.2 Selection of extraction temperature

2.1.3 萃取時(shí)間的選擇

圖3 萃取時(shí)間的選擇

Fig.3 Selection of extraction time

比較分析不同萃取時(shí)間條件下靈香草粗粉揮發(fā)性成分的分析結(jié)果，見圖3。

結(jié)果顯示，就總峰面積而言，隨著萃取時(shí)間的延長，總峰面積明顯增加，當(dāng)萃取時(shí)間超過40min后，總峰面積略有降低。從有效峰個(gè)數(shù)上看，萃取時(shí)間超過40min后，有效峰個(gè)數(shù)變化不大，說明超過一定時(shí)間后萃取時(shí)間的延長對(duì)有效峰個(gè)數(shù)的影響不大。綜合以上結(jié)果，選擇40min作為靈香草粉揮發(fā)性成分的萃取時(shí)間。

2.2 靈香草粗粉揮發(fā)性成分分析

根據(jù)上述所得的最佳萃取實(shí)驗(yàn)條件(100 μm PDMS萃取頭，60 ℃下萃取40min)，通過GC/MS分析靈香草粉揮發(fā)性成分，如表1。

表1 靈香草粉揮發(fā)性香氣成分的HS-SPME-GC/MS分析

表1(續(xù))

從表1可以看出，采用HS-SPME-GC/MS方法從靈香草粉中，共鑒定出59種揮發(fā)性成分，包括烷烴類13種(9.15%)，酯類8種(6.56%)，烯類7種(6.31%)，醇類6種(8.47%)，酚類6種(4.82%)，酮類4種(5.04%)，醛類1種(2.54%)，苯類1種(1.72%)，酸類1種(0.2%)，其他及雜環(huán)化合物等12種。按照面積歸一化法來計(jì)算這59種揮發(fā)性成分的相對(duì)百分含量為69.68%；就單一物質(zhì)而言，單種物質(zhì)相對(duì)百分含量最高的為1-(4-乙氧苯基)-苯并咪唑胺(8.65%)，其次為茴香腦(6.62%)、(1à，2à，5à)-5-甲基-2-(1-甲基乙基)-環(huán)己醇(3.58%)、薄荷醇(3.32%)、[c(E)]-(2E)-1-(4-苯氧基苯基)亞乙基]苯腙乙縮醛(2.54%)等。薄荷醇具有薄荷香氣并有清涼的作用，在醫(yī)藥上用作刺激藥，作用于皮膚或粘膜，有清涼止癢作用，內(nèi)服可用于頭痛及鼻、咽、喉炎癥等，有止癢、止痛、防腐、刺激、麻醉、清涼和抗炎作用，可治頭痛、神經(jīng)痛、瘙癢及呼吸道炎癥、萎縮性鼻炎、聲啞等；4-甲基愈創(chuàng)木酚，辛香料的香氣，類似丁香、香莢蘭、苯酚、藥物香氣，香氣特征醬油、煙熏氣息、木甜氣息，常用作醫(yī)藥中間體；2,6-二羥基苯乙酮也是醫(yī)藥中間體，還具有苯甲醛、櫻桃核、甜香和熱帶水果的果香香氣，帶有煙草香韻，并有酚類的尖刺氣息；茴香腦，帶有甜味，具茴香的特殊香氣，有明顯的升高白細(xì)胞作用，主要升高中性粒細(xì)胞，其作用是促進(jìn)骨髓細(xì)胞成熟和釋放入外周血液中；紫丁香醇，具紫丁香花香氣；β-石竹烯，具有淡的丁香似香味，帶有苦味，有平喘、鎮(zhèn)咳、祛痰作用，臨床上用于治療氣管炎，現(xiàn)在有的婦產(chǎn)科醫(yī)院也開始使用這種香料治療產(chǎn)婦生產(chǎn)后的煩躁憂郁情緒；2,4-二叔丁基苯酚可作抗氧劑、穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑的中間體；1,2,3-甲氧基苯有橙花醚香氣，略帶辛辣味，有機(jī)合成中間體及醫(yī)藥原料；等。所有這些揉和在一起，賦予靈香草粉豐富自然辛香、藥香、水果香氣，并帶有清涼感。

3 討論

采用HS-SPME-GC/MS方法分析靈香草粉的揮發(fā)性化學(xué)成分，并對(duì)固相微萃取頭的選擇、萃取的溫度、時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化，確定了最佳固相微萃取實(shí)驗(yàn)條件，并在此條件下對(duì)靈香草粉揮發(fā)性化學(xué)成分進(jìn)行了檢測，對(duì)其香氣進(jìn)行了分析，為靈香草進(jìn)一步深加工應(yīng)用開發(fā)提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。