灵香草挥发性成分HS-SPME-GC/MS分析
胡然
华中师范大学第一附属中学，湖北 武汉430223
摘要：采取顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱（HS-SPME-GC/MS）技术对灵香草粉挥发性成分进行分析，并对SPME条件进行优化，包括三种萃取头的选择、萃取温度和时间。结果表明，最佳SPME试验条件为100 μm PDMS萃取头，60 ℃下萃取40 min，共鉴定出59种挥发性成分，包括烷烃类13种，酯类8种，烯类7种，醇类6种，酚类6种，酮、醛、苯各1种，其他及杂环化合物等12种。所有这些挥发性成分揉和在一起，赋予灵香草粉丰富自然辛香、药香、水果香和清凉感。
关键词：灵香草；挥发性成分；顶空固相微萃取；气相色谱-质谱
Analysis of Volatile Compounds of Lysimachia foenum-graecum Powder by HS-SPME-GC/MS
HU Ran
NO.1 Middle School Affiliated to Central China Normal University, Wuhan 430040, China
Abstract：The volatile constituents of Lysimachia foenum-graecum powder were analyzed by Headspace Solid Phase Microextraction combined with Gas Chromatography-Mass Spectrometry，and the SPME conditions were optimized, including the selection of three extraction heads, extraction temperature and time. The results shows that the optimum extraction conditions were 100 μm PDMS extraction heads, 60 ℃, and 40 min extraction. A total of 59 volatile compounds were identified, including 13 alkanes, 8 esters, 7 alkenes, 6 alcohols, 6 phenols, 1 ketones, 1 aldehydes and 1 benzene, 12 kinds of other heterocyclic compounds and so on. All of these volatile components together, endow Lysimachia foenum-graecum powder with rich natural spice, medicine aroma, fruit aroma and cool feeling.
Key words: Lysimachia foenum-graecum Powder；volatile components；SPME；GC/MS
灵香草（Lysimachia foenum-graecum Hance）又名零陵香, 为报春花科(Primulaceae)排草属(Lysimachia L.)植物, 主产广西、云南、广东、四川、贵州等地[1] ，性味甘、淡、平，具有散风寒，辟秽浊和活血取痛的功能［2］，药理实验证明具有抑制流感病毒作用[3]，临床上用于治疗腹满痛、烦闷、血气腹痛和伤寒头痛等症, 极具药用研究价值。灵香草全草含类似香豆素芳香油，可提炼香精，用作烟草及香脂等香料，是我国特产的名贵芳香植物[4]。
目前对灵香草的化学成分的研究还不是很透彻，杨瑞云等[5] 采用正交实验法优化灵香草中总皂苷提取工艺，研究了灵香草中总黄酮的提取工艺[6]，杨叶昆等[7]采用在线裂解-气相色谱-质谱法研究灵香草浸膏的热裂解，闫旭宇等[8] 研究了灵香草精油的提取及其防腐保鲜效果，刘贤贤等[9]进行了灵香草浸膏及其净油的抗氧化活性研究，郑娜等[10]对灵香草乙酸乙酯部分抗菌活性及成分进行了研究。本实验对灵香草粉挥发性成分进行了固相微萃取条件优化和气相色谱质谱分析，为灵香草进一步开发利用提供依据。
1 材料与方法
1.1 药品和仪器
灵香草（广西），粉碎，过40目筛；
数显恒温水浴锅AHYQ HH-6：常州澳华仪器有限公司；天平CP 2202S-OCE：Sartorius AG Germany；
手动SPME进样手柄、手动萃取纤维头（100μm PDMS（聚二甲基硅氧烷）、65μm PDMS/DVB（聚二乙烯基苯）、75μm CAR(碳分子筛)/PDMS）、15mL专用顶空萃取样品瓶：美国Supelco公司； TRACE GC Ultra-DSQⅡ型气相色谱／质谱（GC/MS）联用仪：美国热电科技有限公司。
1.2 方法
1.2.1固相微萃取条件
称取灵香草粉1g，置于 15mL专用顶空萃取样品瓶中，插入已老化的不同萃取头，在一定温度下预平衡10min，萃取一定时间，通过评估萃取能力大小和萃取物质种类的多少，采用单因素试验法，依次对萃取头的种类、萃取温度和萃取时间进行优化。
萃取头选择：选用100μm PDMS、65μm PDMS/DVB、75μm CAR/PDMS 3种萃取头，分别以250℃ 30 min、250 ℃ 30 min、300 ℃ 30 min条件进行老化，再插入装有灵香草粉的15mL专用顶空萃取样品瓶，在60 ℃萃取30 min 后比较萃取结果。
萃取温度选择：采用最优萃取头分别在40、50、60、70、80 ℃温度下萃取30 min 后比较萃取结果。
萃取时间优化：采用最优萃取头在最优萃取温度下分别萃取30、40、50、60、70、80 min后比较萃取结果。
1.2.2 GC/MS分析条件
1.2.1.1色谱条件
柱初温50 ℃，保持2 min，以8℃/min 的速率升温到180 ℃，保持1 min，再以18 ℃/min的速率升温到280 ℃，保持30 min；载气为氦气（He，纯度 99.99%），恒流模式，流速为1.0 mL/min；分流进样方式，1:10，无溶剂延迟；进样口温度250 ℃。
1.2.1.2质谱条件
电离方式：EI 源；电子能量: 70 eV；倍增管电压：1.2 kV；离子源温度：230 ℃；四级杆温度: 150 ℃；接口温度：280 ℃，传输线280 ℃；扫描范围：33 m/z~350 m/z。使用NIST 标准谱库进行检索分析，按峰面积归一化法计算化合物相对百分含量。
2结果与分析
2.1萃取条件优化
2.1.1 萃取头的选择
比较分析选用不同萃取头时灵香草粉挥发性物质的萃取结果，见图1，不同材质的萃取头对不同化合物的萃取率不同，因此萃取头的选择对挥发性化合物的分析结果有重要影响。萃取头的萃取效果主要受萃取头涂层极性与表面积的影响。
图1 3种萃取头的萃取效果 图2 萃取温度的选择
Fig.1 Extraction efficiencies of three SPME fibers Fig.2 Selection of extraction temperature
图1显示，3种萃取头中，100 μm PDMS萃取头的萃取量较大，且有效峰较多，其次是65 μm PDMS/DVB和 75 μm CAR/PDMS。因此选取100 μm PDMS萃取头。
2.1.2 萃取温度的选择
比较分析不同萃取温度条件下灵香草粉挥发性物质的分析结果，见图2。温度升高时，有利于分析物在基质中的扩散，缩短萃取时间，但升高温度也会使分析物在涂层中的分配系数降低，导致吸附量减小，影响萃取头的灵敏度。图2显示，60 ℃条件下的萃取峰面积最大，且得到的有效峰最多。因此，实验选择将60 ℃作为灵香草粉挥发性成分的萃取温度。
2.1.3 萃取时间的选择
比较分析不同萃取时间条件下灵香草粗粉挥发性成分的分析结果，见图3。
图3 萃取时间的选择
Fig.3 Selection of extraction time
结果显示，就总峰面积而言，随着萃取时间的延长，总峰面积明显增加，当萃取时间超过40 min后，总峰面积略有降低。从有效峰个数上看，萃取时间超过40 min后，有效峰个数变化不大，说明超过一定时间后萃取时间的延长对有效峰个数的影响不大。综合以上结果，选择40 min作为灵香草粉挥发性成分的萃取时间。
2.2灵香草粗粉挥发性成分分析
根据上述所得的最佳萃取实验条件（100 μm PDMS萃取头，60 ℃下萃取40 min），通过GC/MS分析灵香草粉挥发性成分，如下表1。
表1灵香草粉挥发性香气成分的HS-SPME-GC/MS分析
Table 1 HS-SPME-GC/MS results of the volatile compounds in Lysimachia foenum-graecum powder
|
序号 |
保留时间min |
英文名称 |
化合物名称 |
相对含量 % |
|
1 |
14.38 |
Menthol |
薄荷醇 |
3.32 |
|
2 |
17.33 |
Phenol, 2-methoxy-4-methyl- |
4-甲基愈创木酚 |
1.89 |
|
3 |
22.73 |
3-Amino-4,5-dimethyl-2(5H)-furanone |
3-氨基-4,5-二甲基-2（5H）呋喃酮 |
2.22 |
|
4 |
25.92 |
2',6'-Dihydroxyacetophenone |
2,6-二羟基苯乙酮 |
1.85 |
|
5 |
26.30 |
Benzene, 1-methoxy-4-(1-propenyl)- |
茴香脑 |
6.62 |
|
6 |
31.66 |
Cyclohexanol, 5-methyl-2-(1-methylethyl)-, (1à,2à,5à)- |
（1à，2à，5à）-5-甲基-2-（1-甲基乙基）-环己醇 |
3.58 |
|
7 |
32.47 |
exo-8-(2-Propenyl)-endo-8-methyl-3-oxabicyclo[4.2.0]oct-5-ene |
表多糖-8-（2-丙烯基）-内-8-甲基-3-氧杂双环[4.2.0]辛-5-烯 |
0.63 |
|
8 |
34.52 |
Di-epi-.alpha.-cedrene |
Di-epi-α-柏木烯 |
0.55 |
|
9 |
35.04 |
Caryophyllene |
β-石竹烯 |
0.87 |
|
10 |
35.36 |
Phenol, 2,4-bis(1,1-dimethylethyl)- |
2,4-二叔丁基苯酚 |
0.19 |
|
11 |
35.44 |
Acetamide, 2-(3,4-dimethoxyphenyl)-N-[4-(4-methoxyphenyl)-tetrahydropyran-4-ylmethyl]- |
2（3,4-二甲氧苯基-）-N-[4-(4-甲氧苯基）-四氢呋喃基甲基]-乙酰胺 |
0.33 |
|
12 |
35.88 |
Phenol, 2,5-bis(1,1-dimethylethyl)- |
2,5-二叔丁基苯酚 |
0.18 |
|
13 |
37.15 |
1,2,3-Trimethoxybenzene |
1,2,3-甲氧基苯 |
1.72 |
|
14 |
40.51 |
Pentadecane |
正十五烷 |
0.54 |
|
15 |
42.58 |
5-tert-Butylpyrogallol |
5-叔丁基焦棓酚 |
0.93 |
|
16 |
46.30 |
Diethyl Phthalate |
邻苯二甲酸二乙酯 |
1.15 |
|
17 |
49.68 |
4-Methoxy-isophthalic acid |
4-甲氧基-间苯二酸 |
0.20 |
|
18 |
50.75 |
1H-Indene, 1-ethylideneoctahydro-7a-methyl-, (1Z,3a.alpha.,7a.beta.)- |
(1Z,3a.α.,7a.β.)-1 -乙基叉八氢-7a-甲基-1H-茚 |
0.53 |
|
19 |
50.99 |
2-Ethylacridine |
2 -乙基吖啶 |
2.05 |
|
20 |
51.53 |
1,4-Benzenediol, 2,6-bis(1,1-dimethylethyl)- |
2,6-二叔丁基对苯二酚 |
0.96 |
|
21 |
51.88 |
1H-Indene, 2,3-dihydro-1,1,3-trimethyl-3-phenyl- |
2,3-二氢-1,1,3-三甲基-3-苯基-1H-茚 |
2.33 |
|
22 |
52.67 |
Heptadecane |
正十七烷 |
1.82 |
|
23 |
52.83 |
Heptadecane, 2,6-dimethyl- |
2,6-二甲基十七烷 |
1.08 |
|
24 |
53.38 |
Cholestan-3-one, oxime, (5.alpha.)- |
(5.α.)-胆甾烷酮、肟 |
0.49 |
|
25 |
53.53 |
(5-Ethoxycarbonylamino-2,6-dimethylpyridin-3-yl)carbamic acid, ethyl ester |
（5-乙氧基羰基氨基-2-二 吡啶基）氨基甲酸乙酯 |
0.59 |
|
26 |
53.64 |
3-Cholestene, 4-(2-aminophenyl)- |
4-（2-氨基苯基）-3-胆甾烯 |
0.42 |
|
27 |
53.94 |
Piperazine-1-ethanol, 4-(2-diethylaminosulfonyll-4-nitrophenyl)- |
4-（2-乙基氨基磺酰-4-硝基苯基）-枸橼哌哔嗪-1-乙醇 |
0.60 |
|
28 |
54.16 |
Benzamide, N,N-didecyl-3-methyl- |
N，N -二癸基-甲基苯甲酰胺 |
1.11 |
|
29 |
54.28 |
2,4-Diphenyl-4-methyl-1-pentene |
2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯 |
1.11 |
|
30 |
54.53 |
Benzimidazol-5-amine, 1-(4-ethoxyphenyl)- |
1-（4-乙氧苯基）-苯并咪唑胺 |
8.65 |
|
31 |
54.74 |
3-[p-Methoxyphenyl]-5-methylrhodanine |
3-对甲氧基苯基-5-甲基绕丹宁 |
0.40 |
|
32 |
55.05 |
Octadecane |
正十八烷 |
1.00 |
|
33 |
55.23 |
Hexadecane, 2,6,10,14-tetramethyl- |
植烷 |
0.84 |
|
34 |
55.40 |
2,4-Diphenyl-4-methyl-2(E)-pentene |
2,4-二苯基-4-甲基-2（E）-戊烯 |
2.18 |
|
35 |
55.94 |
5,9-Dimethyl-2-(1-methylethylidene)-1-cyclodecanol |
5，9-二甲基-2-（1-甲基亚乙基）-1-环癸醇 |
0.35 |
|
36 |
56.15 |
Isolongifolene, 4,5,9,10-dehydro |
4,5,9,10-脱氢-异长叶烯 |
0.55 |
|
37 |
56.25 |
Oxirane, tetradecyl- |
1,2-环氧十六烷 |
0.41 |
|
38 |
56.34 |
Phthalic acid, isobutyl octyl ester |
邻苯二甲酸异辛酯 |
1.20 |
|
39 |
56.56 |
N,N-Diethyl-1-oxaspiro[4.4]nonan-2-one-4-carboxamide |
N，N-二乙基-1-氧杂螺[ 4.4 ]壬酮-4-甲酰胺 |
1.33 |
|
40 |
56.65 |
Ethanone, 1-(4-phenoxyphenyl)-, (2E)-[1-(4-phenoxyphenyl)ethylidene]hydrazone, [c(E)]- |
[c(E)]-(2E)-1-（4-苯氧基苯基）亚乙基]苯腙乙缩醛 |
2.54 |
|
41 |
56.84 |
Nonadecane |
正十九烷 |
0.46 |
|
42 |
57.04 |
Resorcinol, 4-[(2-hydroxy-5-methyl-3-pyridyl)azo]- |
4-[(2-羟基-5-甲基-3-吡啶）偶氮-间苯二酚 |
0.67 |
|
43 |
57.20 |
1,4-Methanoazulen-7-ol, decahydro-4,8,8,9-tetramethyl-, (+)- |
(+)-十氢-4,8,8,9-四甲基-1,4-甲醇甘菊环-7-醇 |
0.35 |
|
44 |
57.30 |
Pentadecanoic acid, 14-methyl-, methyl ester |
14-甲基十五烷酸甲酯 |
0.48 |
|
45 |
57.61 |
Indeno[1,2-b]quinolin-11-one, 7-methyl- |
7-甲基-茚并[1,2-b]喹啉-11-酮 |
0.57 |
|
46 |
57.87 |
Dibutyl phthalate |
邻苯二甲酸二丁酯 |
1.82 |
|
47 |
58.01 |
Hexadeca-2,6,10,14-tetraen-1-ol, 3,7,11,16-tetramethyl-, (E,E,E)- |
(E,E,E)-3,7,11,16-四甲基-十六-2,6,10,14-四醇 |
0.27 |
|
48 |
58.34 |
Eicosane |
正二十烷 |
0.44 |
|
49 |
58.70 |
d-Arabinose, diethyl mercaptal |
乙硫醇缩醛-D-阿拉伯糖 |
0.39 |
|
50 |
59.60 |
Undecanoic acid propyl ester, 10-hydroxy-11-morpholin-4-yl- |
10-羟基-11-吗啉基-十一酸丙酯 |
1.39 |
|
51 |
60.55 |
Androstane, (5.alpha.,14.beta.)- |
（5a.14β.）雄甾烷 |
0.05 |
|
52 |
60.74 |
Hexadecanoic acid, 1,1-dimethylethyl ester |
棕榈酸甲酯 |
0.35 |
|
53 |
60.87 |
Eicosane, 9-octyl- |
9-辛基二十烷 |
0.58 |
|
54 |
62.00 |
Tricosane |
二十三烷 |
0.52 |
|
55 |
62.07 |
Pyrimidine-2,4-dione, hexahydro-3,6-dimethyl-1-(4-morpholinobutyl)- |
六氢-3，6-二甲基-1-（4-吗啉丁基）嘧啶-2,4-二酮 |
0.40 |
|
56 |
62.56 |
Benzo[h]quinoline, 2,4-dimethyl- |
2,4-二甲基-苯并[h]喹啉 |
0.05 |
|
57 |
63.17 |
Tetracosane |
二十四烷 |
0.80 |
|
58 |
64.56 |
Pentacosane |
二十五烷 |
0.61 |
|
59 |
65.46 |
Di-n-octyl phthalate |
邻苯二甲酸二辛酯 |
0.17 |
从表1可以看出，采用HS-SPME-GC/MS方法从灵香草粉中，共鉴定出59种挥发性成分，包括烷烃类13种（9.15%），酯类8种（6.56%），烯类7种（6.31%），醇类6种（8.47%），酚类6种（4.82%），酮类4种（5.04%），醛类1种（2.54%），苯类1种（1.72%），酸类1种（0.2%），其他及杂环化合物等12种。按照面积归一化法来计算这59种挥发性成分的相对百分含量为69.68%；就单一物质而言，单种物质相对百分含量最高的为1-（4-乙氧苯基）-苯并咪唑胺（8.65%），其次为茴香脑（6.62%）、（1à，2à，5à）-5-甲基-2-（1-甲基乙基）-环己醇（3.58%）、薄荷醇（3.32%）、[c(E)]-(2E)-1-（4-苯氧基苯基）亚乙基]苯腙乙缩醛（2.54%）等。薄荷醇具有薄荷香气并有清凉的作用，在医药上用作刺激药，作用于皮肤或粘膜，有清凉止痒作用，内服可用于头痛及鼻、咽、喉炎症等，有止痒、止痛、防腐、刺激、麻醉、清凉和抗炎作用，可治头痛、神经痛、瘙痒及呼吸道炎症、萎缩性鼻炎、声哑等；4-甲基愈创木酚，辛香料的香气，类似丁香、香荚兰、苯酚、药物香气，香气特征酱油、烟熏气息、木甜气息，常用作医药中间体；2,6-二羟基苯乙酮也是医药中间体，还具有苯甲醛、樱桃核、甜香和热带水果的果香香气，带有烟草香韵，并有酚类的尖刺气息；茴香脑，带有甜味，具茴香的特殊香气，有明显的升高白细胞作用，主要升高中性粒细胞，其作用是促进骨髓细胞成熟和释放入外周血液中；紫丁香醇，具紫丁香花香气；β-石竹烯，具有淡的丁香似香味，带有苦味，有平喘、镇咳、祛痰作用，临床上用于治疗气管炎，现在有的妇产科医院也开始使用这种香料治疗产妇生产后的烦躁忧郁情绪；2,4-二叔丁基苯酚可作抗氧剂、稳定剂、紫外线吸收剂的中间体；1,2,3-甲氧基苯有橙花醚香气，略带辛辣味，有机合成中间体及医药原料；等。所有这些揉和在一起，赋予灵香草粉丰富自然辛香、药香、水果香气，并带有清凉感。
3 讨论
采用HS-SPME-GC/MS方法分析灵香草粉的挥发性化学成分，并对固相微萃取头的选择、萃取的温度、时间进行了优化，确定了最佳固相微萃取实验条件，并在此条件下对灵香草粉挥发性化学成分进行了检测，对其香气进行了分析，为灵香草进一步深加工应用开发提供理论基础和科学依据。
参考文献：
[1] 龚复俊，王有为. 广西灵香草挥发油化学成分[J]. 植物资源与环境学报，2004，13(3):59-61.
[2] 胡展育，詹云静.灵香草的研究进展[J].安徽农业科学，2012，40( 29) : 14240－14241.
[3] 江苏新医学院.中药大辞典(下册)[ M].上海:上海科学技术出版社，1986，2470-2472 .
[4] 潘文亮，张祥伟，鲍峰伟. 灵香草精油提取及在卷烟芯线加香中的应用[J]. 食品工业，2016，37（12）:84-87.
[5] 杨瑞云，李远，梁凤琴，等. 正交试验法优化灵香草中总皂苷提取工艺[J].食品研究与开发，2010,31（11）:16-19.
[6] 杨瑞云，李远，梁凤琴，等. 灵香草中总黄酮的提取工艺研究[J].时珍国医国药，2010，21（7）:1718-1720.
[7] 杨叶昆，缪恩铭，耿永勤，等.在线裂解-气相色谱-质谱法研究灵香草浸膏的热裂解[J]. 色谱，2014，32（5）:547-552.
[8] 闫旭宇，李玲，陈婷，等. 灵香草精油的提取及其防腐保鲜效果[J]. 食品与机械，2016，32（11）:111-115.
[9] 刘贤贤，张业，覃雯，等. 灵香草浸膏及其净油的抗氧化活性研究[J]. 食品工业科技，2010，31（12）:138-141.
[10] 郑娜，李远，徐伟锋，等. 灵香草乙酸乙酯部分抗菌活性及成分研究[J]. 时珍国医国药，2015，27（1）:60-61.
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