頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜法測定香青蘭揮發性成分

摘要" ［目的］建立一種通過頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術方法快速測定香青蘭揮發性成分的方法。［方法］采用該方法對香青蘭揮發性成分進行測定分析，參照色譜峰和保留時間進行定性分析，并選用面積歸一化法進行定量分析，計算出各成分的相對百分含量。［結果］共檢測出59種揮發性成分，主要有醛類（59.50%）、酯類（13.61%）、烯烴類（10.99%）、酮類（8.13%）、醇類（4.82%）、雜環類（2.82%）、呋喃類（0.13%）。［結論］該方法的使用具有試樣用量少，省去了樣品前處理過程，可以防止有機試劑帶入的雜質對分析結果造成干擾，減少對色譜柱及進樣口的污染，分析過程中減少揮發性成分的損失等優點，可以有效地分離出樣品中揮發性成分，適用于香青蘭揮發性成分的檢測。

關鍵詞" 香青蘭；揮發性成分；頂空固相微萃取法；氣相色譜-質譜聯用法

中圖分類號" R284" 文獻標識碼" A" 文章編號" 0517-6611（2024）05-0204-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.048

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Determination of Volatile Components in Dracocephalum moldavica by Headspace Solid Phase Microextraction-Gas Chromatography-Mass Spectrometry

LI Jing，DING Zu-ying，Gulimire·Nulaji et al

（Xinjiang Academy of Analysis and Testing，Urumqi，Xinjiang 830011）

Abstract" ［Objective］ To establish a rapid method for determining the volatile components of Dracocephalum moldavica by headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry.［Method］This method was used to determine and analyze the volatile components of Dracocephalum moldavica.Qualitative analysis was conducted based on chromatographic peaks and retention time，and quantitative analysis was performed using area normalization method to calculate the relative percentage content of each component.［Result］A total of 59 volatile components were detected，including aldehydes （59.50%），esters （13.61%），olefins （10.99%），ketones （8.13%），alcohols （4.82%），heterocycles （2.82%） and furans （0.13%）.［Conclusion］The use of this method has the advantages of low sample size，omitting the sample pre-treatment process，preventing impurities brought in by organic reagents from interfering with the analysis results，reducing pollution to the chromatographic column and sample inlet，and reducing the loss of volatile components during the analysis process.It can effectively separate volatile components in the sample and is suitable for the detection of volatile components in Dracocephalum moldavica.

Key words" Dracocephalum moldavica;Volatile component;Headspace solid phase microextraction;GC-MS method

基金項目" 新疆維吾爾自治區自然科學基金項目（2022D01A113）；新疆維吾爾自治區科技支疆項目（2020E02122）；新疆維吾爾自治區天山創新團隊計劃項目（202110498）。

作者簡介" 李晶（1987—），女，甘肅白銀人，實驗師，從事食品營養與食品安全研究。*通信作者，副研究員，博士，從事營養與食品安全研究。

收稿日期" 2023-03-14

據《維吾爾藥志（上）》［1］所述，香青蘭（Dracocephalum moldavica L.）為唇形科青蘭，屬一年生草本植物，維吾爾名為巴德蘭吉布牙［2］，在新疆主要是維吾爾族民間用藥。香青蘭遍布于我國東北、西北、華北等地區，大部分都生長在山地或者干旱的地區，在我國具有很豐富的資源［3-5］，根據維醫藥理論，其藥性屬二級溫熱，具有很強的香味［1］。香青蘭中主要含有黃酮類化合物、苯丙素類、揮發油、萜類化合物、甾體類、氨基酸及多種微量元素等，具有保護心腦血管、改善心肌缺血、鎮靜催眠、抗動脈粥樣硬化、抗氧化等藥理作用［6-18］。香青蘭入藥后解毒作用也尤為明顯，通常當人們意外食物中毒時，可以將其切碎，然后直接加水煎煮服用后，中毒癥狀可迅速緩解。香青蘭經現代工藝技術制成無糖顆粒劑，經過長期的臨床實踐，已廣泛應用于臨床，其效果顯著、服用簡單、方便攜帶。香青蘭這種植物不僅可以作為草藥使用，同時幼嫩莖葉也可以作為食材添加到日常飲食中，而其干燥的莖葉和種子則可以經過加工制作成各種茶飲、調味料或者是香料。香青蘭還是人工合成檸檬香系香料的關鍵原材料。除了這些實用價值，香青蘭還富含多種醫療保健功效，其獨特的香味更是讓人記憶猶新。這也意味著香青蘭成為一種極具研發潛力的天然藥用植物資源和芳香植物資源［2，19］。

目前，國內外對香青蘭的研究主要集中在化學成分和相關藥理研究，揮發性成分研究相對較少，主要是通過水蒸氣蒸餾提取揮發油。水蒸氣蒸餾法具有試樣用量多、試驗過程冗長繁雜、試驗成本高等缺點。而頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜（HS-SPME-GC-MS）方法具有不添加任何試劑、防止有機試劑帶入的雜質對分析結果造成干擾、可以減少對色譜柱及進樣口的污染、快速分析等優點，被大量用于環境、食品、藥品、石油化工等研究［20-24］。該研究使用此方法，在GC-MS 程序升溫中不斷改變時間、溫度等條件下反復進行試驗，選取較優程序升溫條件，參照色譜峰和保留時間進行定性分析，再進行定量分析，計算出各成分的相對百分含量，為開發利用香青蘭的藥理作用提供理論依據。

1" 材料與方法

1.1" 儀器" 57330-U型手動固相微萃取裝置（Supelco公司，美國）；配有電子轟擊（EI）離子源GC-MS-QP2010Plus型氣相色譜質譜聯用儀（島津公司，日本）；HP-5MS型（30 m×0.25 mm×0.25 μm）色譜柱（Agilent公司，美國）；高速萬能粉碎機（北京市永光明儀器公司，中國）；配置有50/30 μm CAR/DVB/PDMS萃取頭的固相微萃取裝置以及手動固相微萃取進樣手柄（Supelco公司，美國）；BSA124S型電子分析天平（賽多利斯公司，德國）；配有聚四氟乙烯壓蓋的25 mL頂空瓶。

1.2" 試材" 試驗用香青蘭樣品，新疆市場購買。

1.3" 試驗方法

1.3.1" GC-MS 分析條件。

1.3.1.1" GC條件。采用HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；進樣口溫度250 ℃；載氣為高純度（99.999%）的氦氣，流速為1 mL/min；分流比為10∶1；程序升溫：起始溫度40 ℃，柱溫箱保持3 min，以3 ℃/min的速度升溫至190 ℃，平衡3 min，再以15 ℃/min的速度升至260 ℃，保持5 min。

1.3.1.2" MS條件。離子源EI源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；接口溫度280 ℃；電子倍增器電壓為350 V；全掃描方式；掃描范圍（m/z）45～450；無溶劑延遲。

1.3.2" HS-SPME-GC-MS操作方法。準確稱取1.0 g經粉碎后的香青蘭裝于25 mL的頂空瓶中，將已經老化好的萃取頭插入聚四氟乙烯壓蓋頂空瓶內香青蘭樣品上方，固定好SPME手柄，慢慢推出萃取頭開始萃取，常溫吸附1 h后，在氣相色譜的進樣口溫度達到250 ℃時脫附5 min。初次使用萃取頭時，要在GC進樣口270 ℃的溫度下老化1 h后使用。避免在檢測過程中對目標化合物造成干擾，在下次使用前仍需要在此溫度下老化5～10 min。

1.3.3" 分析方法。利用GC-MS solution 2.7.1化學工作站將采集好的數據進行處理，通過檢測出的各組分峰與NIST14

版譜庫進行圖庫檢索；將匹配度85%以上的化合物保留。再進行人工圖譜解析，確定化合物名稱。參照色譜峰和保留時間進行定性分析，再進行定量分析，計算出各成分的相對百分含量。

2 "結果與分析

采用頂空固相微萃取模式，對香青蘭樣品中的揮發性成分進行分析所得出的總離子流圖見圖1。按照“1.3.3”分析方法對采集數據進行譜庫檢索，根據譜庫檢索結果，結合參考資料進行人工圖譜解析，并對香青蘭的揮發性成分進行了鑒定，再通過定量分析，計算出各組分的相對含量，結果見表1。

由表1可知，共檢測出59種香青蘭揮發性成分，其主要成分涵蓋了醛類8種、酯類5種、烯烴類18種、酮類9種、醇類11種、雜環類7種、呋喃類1種，分別占揮發性成分總量的59.50%、13.61%、10.99%、8.13%、4.82%、2.82%、0.13%，在已鑒定的揮發性成分中主要有β-環檸檬醛、檸檬醛、香葉醇乙酸酯、α-檸檬烯、α-環檸檬醛等，這些揮發性成分在化工和醫藥領域有很高的價值。其中β-環檸檬醛含量最高，占總揮發性成分相對含量的27.64%，其次為檸檬醛（26.65%）、香葉醇乙酸酯（10.40%），與文獻報道［25］所測定的多種主要成分相同，相對含量還是有一定的差異，主要原因可能與香青蘭加工方式、采摘時間和采摘部位等有關，也有可能與香青蘭產地、氣候條件、生長環境等因素有關。β-檸檬醛、檸檬醛可用于制造突厥酮、藏紅花醛、柑橘香味食品香料，香葉醇乙酸酯香甜而溫和，似有玫瑰、香檸檬、薰衣草的香味，是所有玫瑰香料必須用到的原料，為香葉酯類中的最重要品種。

3" 討論與結論

HS-SPME-GC-MS方法突出優點在于整個分析過程迅速、可以在短時間內完成樣品的分析；GC-MS的質譜檢測靈敏度很高，能檢測到很低濃度的目標化合物；SPME富集效果比較好；SPME可以用少量的試樣，就可以進行有效的化合物提取和分析；SPME過程中不需要添加溶劑，可以減少對環境的污染，但是此方法對SPME萃取條件的選擇（萃取頭選擇、平衡時間長短、萃取時間長短、萃取溫度高低、頂空瓶體積等）也有很高的要求。所以在檢測過程中要反復試驗，選取的所有條件達到較好的狀態，才能達到更好的檢測效果。

該研究選用HS-SPME-GC-MS方法對新疆香青蘭的揮發性成分進行測定，通過總離子流色譜圖對香青蘭揮發性成分進行了分析，結果表明，共檢測出59種揮發性成分，主要有醛類（59.50%）、酯類（13.61%）、烯烴類（10.99%）、酮類（8.13%）、醇類（4.82%）、雜環類（2.82%）、呋喃類（0.13%）。該研究有利于香青蘭功能性研究與開發，為進一步研究香青蘭資源利用提供了參考依據。

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