基于HS-SPME-GC-MS的小羅傘根揮發性成分分析條件優化

李德仁 白婷婷 李小佳 成栢吉 呂鎮城

基于HS-SPME-GC-MS的小羅傘根揮發性成分分析條件優化

李德仁 白婷婷 李小佳 成栢吉 呂鎮城

（惠州學院生命科學學院 廣東惠州 516007）

建立基于HS-SPME-GC-MS法的快速測定小羅傘根揮發性成分的方法。以總峰面積為考察指標，在單因素（萃取頭極性、萃取溫度、萃取時間、平衡時間、解吸時間等）實驗的基礎上，通過9（34）四因素三水平正交實驗進行優化。結果顯示：最佳條件為萃取針CAR/DVB/PDMS，萃取溫度80℃、平衡時間20 min、萃取時間50 min、解吸時間4 min；在此條件下，從羅浮山小羅傘根部鑒定出27種揮發性成分，主要為-古巴烯（27.59%）、水楊酸甲酯（9.04%）、-姜黃烯（8.58%）、-雪松烯（8.46%）。本研究結果可為快速分析小羅傘根的揮發性成分提供科學依據。

小羅傘根；揮發性成分；頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用法；萃取條件優化

小羅傘學名為山血丹（Lindl），又名血黨、活血胎，屬于紫金牛科（Myrsinaceae）紫金牛屬（）灌木，具有活血調經、祛風散瘀、消腫止痛等功效，藥用部位主要是根部[1-2]。目前，對其研究主要集中在化學成分方面[3-4]。小羅傘根部是制作羅浮山百草油的68種原料之一。羅浮山百草油是國家級非物質文化遺產，傳承至今已有1 600多年歷史。小羅傘根揮發性成分是評價其藥材質量的重要指標，但是，目前鮮見有關廣東羅浮山小羅傘根揮發性成分的報道。因此，有必要建立一種基于HS- SPME-GC-MS技術的快速分析小羅傘根揮發性成分的方法，以期為該藥材的質量評價及功效挖掘提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試材 小羅傘于2019年3月采集自廣東惠州羅浮山，標本經惠州學院生命科學學院呂鎮城博士鑒定為小羅傘（Lindl），將小羅傘根粉碎后過篩備用。

1.1.2 儀器 氣相色譜-質譜聯用儀7890B- 5977A（Agilent公司，美國）；HP-5MS色譜柱（30 m×250 μm×0.25 μm）（Agilent公司，美國）；自動頂空固相微萃取裝置（Agilent公司，美國）。萃取針型號：65 μm PDMS/DVB；50/30 μm DVB/CAR/PDMS；85 μm CAR/PDMS；85 μm PA（美國Agilent公司）。

1.2 方法

1.2.1 單因素實驗 分別考察不同極性萃取針（65 μm PDMS/DVB、50/30 μm DVB/CAR/ PDMS、85 μm CAR/PDMS、85 μm PA）、萃取溫度（50、60、70、80、90℃）、萃取時間（10、20、30、40、50 min）、平衡時間（10、15、20、25、30 min）和解吸時間（2、4、6、8、10 min）對小羅傘根揮發性成分總峰面積的影響，實驗設3次重復。

1.2.2 正交實驗設計 在單因素實驗基礎上，采用CAR/DVB/PDMS萃取針，以萃取溫度、萃取時間、解吸時間和平衡時間為因素，進行四因素三水平正交實驗（表1），以總峰面積為考察指標，優化小羅傘根揮發性成分的最佳萃取條件。

表1 小羅傘根揮發性成分正交實驗因素與水平表

1.2.3 GC-MS分析條件 氣相色譜（GC）升溫程序：起始溫度40℃，以8℃/min速率升溫到130℃，再以2℃/min速率升溫到150℃，最后以15℃/min速率升到250℃，保留5 min。進樣口溫度250℃，氣質傳輸口溫度280℃；載氣為高純度氮氣（99.999%），不分流進樣，流速為1.0 mL/min。

質譜（MS）條件：電離方式為EI，離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃，氣質傳輸線溫度280℃；電子能量為70eV，掃描方式選擇Scan全掃描模式；質量掃描范圍為50～500 m/z。

2 結果與分析

2.1 極性萃取針對小羅傘根揮發性成分影響

由于萃取針纖維涂層極性不同，其對樣品的揮發性物質萃取效果也各不相同。從圖1可知，不同萃取頭吸附的小羅傘根揮發性成分的總面積大小為50/30 μm DVB/CAR/PDMS>85 μm CAR/ PDMS>65 μm PDMS/DVB> 85 μm PA。在這4種不同極性萃取針涂層中，PA屬于高極性，CAR/ PDMS屬于低極性，而DVB/CAR/PDMS萃取針則介于二者之間，屬于中極性，對醇類、醛類、酸類、酮類、酯類等化合物均具有高的吸附性[5]。因此，選擇50/30 μm DVB/CAR/PDMS作為萃取針進行后續實驗。

圖1 不同極性萃取針下小羅傘根揮發性成分總峰面積

2.2 萃取溫度對小羅傘根揮發性成分影響

萃取溫度是影響揮發性成分從樣品里揮發的重要因素。從圖2可以看出，在萃取溫度50～90℃時，小羅傘根揮發性成分總峰面積隨著萃取溫度的升高而增大，在90℃時總峰面積最大。但是，萃取溫度過高，也可能會導致某些揮發性成分分解或不同的揮發性成分之間發生反應，從而使實驗結果失真[5]。有報道指出，萃取溫度對萃取效果的影響表現為，升高溫度能加快待測組分的運動，促進富集，但過高的溫度會影響待測物在氣相與涂層間的分配系數，反而不利于萃取的平衡[6]。

圖2 不同萃取溫度下小羅傘根揮發性成分總峰面積

2.3 平衡時間對小羅傘根揮發性成分影響

平衡時間即加熱時間，是樣品中的揮發性物質成分在氣相中達到平衡所需要的時間。如圖3所示，平衡時間從10～15 min時，揮發性成分總峰面積呈上升趨勢；而平衡時間在15～30 min時，總峰面積呈現降低的趨勢。表明在磁力恒溫振搖器振搖作用下，小羅傘根揮發性成分在15 min即達到平衡狀態。

圖3 不同平衡時間下小羅傘根揮發性成分總峰面積

2.4 萃取時間對小羅傘根揮發性成分影響

由圖4可知，在萃取時間10～40 min時，小羅傘根揮發性成分的總峰面積隨著萃取時間的增加而逐漸增加，萃取時間為40～50 min時，總峰面積變化不大。結果提示，萃取40 min后，揮發性成分在氣相與萃取針之間達到了動態平衡，總峰面積趨于穩定。

圖4 不同萃取時間下小羅傘根揮發性成分總峰面積

2.5 解吸時間對小羅傘根部揮發性成分影響

從圖5可以看出，隨著時間從2～4 min時，揮發性成分的總峰面積隨著解吸時間的延長而增大；在4 min以后，總峰面積則隨著時間延長而降低。由于解吸溫度高達250℃，一方面，待測樣品中一些熱不穩定成分可能因此而分解；另一方面，長時間的高溫解吸會縮短萃取針的使用壽命。結果提示，4 min左右已經能夠將大部分揮發性成分從萃取針中解吸出來。

圖5 不同解吸時間下小羅傘根揮發性成分總峰面積

2.6 正交實驗

通過分析各因素極差可以直觀地比較出實驗的主次因素，從而選出最優水平。如表2所示，以總峰面積作為考察指標，結果顯示，R>R>R>R，表明萃取時間C是影響小羅傘根揮發性成分提取的主要因素；萃取溫度次之，第三為平衡時間，第四為解吸時間。根據各因素的極差值大小選出最大值，可以得出最優組合2332，即最優分析條件為：萃取溫度80℃、平衡時間20 min、萃取時間50 min、解吸時間4 min。

2.7 小羅傘根揮發性成分分析

在正交實驗優化出的萃取條件下，對小羅傘根揮發性成分進行分析，總離子流圖TIC見圖6。通過GC-MS分析、計算機檢索和NIST譜庫比對，共鑒定出27個化合物，含量1%以上的成分見表3，主要為-古巴烯（27.59%）、水楊酸甲酯（9.04%）、-姜黃烯（8.58%）、-雪松烯（8.46%）、順-卡拉馬尼烯等（6.91%）等。而產自廣西地區的小羅傘根揮發性成分主要有桉葉油醇（11.95%）、龍腦（8.51%）、喇叭茶醇（5.08%）等[4]，表明不同產地的小羅傘根揮發性成分存在一定的差異。

圖6 小羅傘根揮發性成分總離子流圖

表2 小羅傘根揮發性成分L9（34）正交實驗結果與極差分析表

表3 小羅傘主要揮發性化學成分及其相對含量

3 結論

與因素輪換實驗法相比，正交實驗設計法具有工作量小、數據分析直觀簡便等優點。本實驗首先通過單因素實驗考察不同萃取頭、萃取溫度、平衡時間、萃取時間、解吸時間等對小羅傘根部揮發性成分總峰面積的影響，初步優化萃取條件，并在單因素實驗的基礎上進行四因素三水平正交實驗，得到最優萃取條件為：CAR/DVB/PDMS萃取頭，萃取溫度80℃、平衡時間20 min、萃取時間50 min、解吸時間4 min。

在小羅傘根的主要揮發性成分中，-古巴烯具有提高細胞抗氧化能力的功效[7]。水楊酸甲酯類物質屬于非甾體抗炎藥，在臨床上常用于解熱，鎮痛和抗炎[8]。-檸檬烯是精油中常見的香氣成分，具有鎮咳、祛痰、抑菌等作用[9]。研究表明，香檸檬烯具有抗衰老功效[10]。雪松烯主要存在于雪松葉片中，具有抗炎、調節血糖等作用[11-12]。

綜上，本研究建立了一種基于HS-SPME-GC- MS技術的快速分析小羅傘根揮發性成分的方法，明確了羅浮山小羅傘根的揮發性成分，可為小羅傘藥材的質量評價提供參考，同時為進一步挖掘其藥理作用提供科學依據。

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Optimization of Extraction Conditions of Volatile Components forLindl. Roots Based on HS-SPME-GC-MS

LI Deren BAI Tingting LI Xiaojia CHENG Baiji Lü Zhencheng

(School of Life Science, Huizhou University, Huizhou, Guangdong 516007, China)

To establish a rapid method for the determination of volatile components ofLindl. roots based on HS-SPME-GC-MS. Based on the single factor (polarity of extraction fiber, extraction temperature, extraction time, balance time, desorption time, etc.) experiments, the total peak area was carried out as index,an9(34) orthogonal experiments were carried out to optimize the extraction conditions. The optimum conditions were as follows: CAR/DVB/PDMS extraction head, temperature of 80 ℃, equilibrium time of 20 min, extraction time of 50 min and desorption time of 4 min. Under these conditions, 27 volatile components were identified fromLindl. roots, they were mainly-cubanene (27.59%), methyl salicylate (9.04%),-curcumene (8.58%) and-cedarene (8.46%). The results can provide scientific basis for rapid analysis of the volatile components ofLindl. roots.

roots; volatile components; HS-SPME-GC-MS; optimization of extraction conditions

S567.19

A

10.12008/j.issn.1009-2196.2022.06.016

2022-02-28；

2022-03-16

廣東省科技創新戰略專項資金項目（No.pdjh2020b0566）。

李德仁（1999—），男，在讀本科，研究方向為天然產物化學，E-mail：hzubio@126.com。

呂鎮城（1982—），男，博士，副教授，研究方向為天然產物化學，E-mail：szsky@126.com。

（責任編輯 林海妹）