頂空固相微萃取-GC/MS分析艾葉燃燒前后易揮發(fā)性成分

張 婕，李美萍，張生萬

（山西大學生命科學學院，山西太原030006）

頂空固相微萃取-GC/MS分析艾葉燃燒前后易揮發(fā)性成分

張 婕，李美萍，張生萬

（山西大學生命科學學院，山西太原030006）

采用頂空固相微萃取（HS-SPME）與氣相色譜/質(zhì)譜（GC/MS）聯(lián)用方法，對艾葉燃燒前后易揮發(fā)性成分進行分析并對比。結(jié)果表明，經(jīng)GC/MS分析，結(jié)合質(zhì)譜解析和保留指數(shù)，艾葉燃燒前共檢出196種化合物，確定結(jié)構(gòu)132種，占易揮發(fā)性成分總量的94.00%，其中主要易揮發(fā)性成分是3-氨基吡唑、桉油精、β-杜松烯、順-β-松油醇；艾葉燃燒后共檢出143種化合物，確定結(jié)構(gòu)104種，占易揮發(fā)性成分總量的88.22%，其中主要易揮發(fā)性成分是苯酚、乙酸、吲哚、2（5H）-呋喃酮；艾葉燃燒前后共有的易揮發(fā)性成分有桉油精、石竹烯、氧化石竹烯、1，4，6-三甲基-萘，其中，氧化石竹烯、桉油精含量在二者中均較大。其結(jié)果為艾葉燃燒前后易揮發(fā)性成分及其功能性成分確定提供理論依據(jù)。

頂空固相微萃??；氣相色譜/質(zhì)譜；艾葉；燃燒前后；易揮發(fā)性成分

本實驗采用頂空固相微萃取（Head Space Soli d-Phase Micro-Extractions，HS-SPME）與氣相色譜 -質(zhì)譜聯(lián)用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC/MS）方法對艾葉燃燒前后易揮發(fā)性成分進行分析并對比，結(jié)合質(zhì)譜解析和保留指數(shù)的定性方法確定其結(jié)構(gòu)，為艾葉功能性成分的確定及產(chǎn)品的開發(fā)利用提供科學的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 儀器、材料及試劑

7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Agilent公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS（聚二乙烯苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷）固相微萃取頭及萃取手柄，美國Supelco公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，鄭州長城科工貿(mào)有限公司。

供試艾葉于2016年6月采自山西省霍州市（東經(jīng) 111.7°，北緯 36.1°）霍山，并自然風干；C7～C40正構(gòu)烷烴（色譜純），上海安譜科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法及條件

1.2.1 艾葉燃燒前后頂空固相微萃取 艾葉燃燒前：準確稱取0.8 g艾葉置于20 mL頂空瓶中，用帶有橡膠隔墊的瓶蓋密封，放入集熱式恒溫加熱磁力攪拌器中，于75℃下平衡30 min，然后將50/30 μm DVB/CAR/PDMS微萃取頭插入頂空瓶中距樣品1 cm處，萃取50 min。

艾葉燃燒后：準確稱取0.8 g艾葉，剪碎后將其壓實成圓柱狀，在自制通風容器中暗火燃燒，并用漏斗倒置收集艾煙，將50/30 μm DVB/CAR/PDMS微萃取頭放置在漏斗管口處，萃取大約3 min。

1.2.2 GC/MS分析條件 氣相色譜條件：HP-5MS色譜柱（30.0 m×250 μm×0.25 μm），進樣口溫度250℃；載氣He，流速1 mL/min；分流進樣，分流比為5∶1；程序升溫條件為35℃保持10 min，以0.5℃/min升至45℃，以1℃/min升至125℃，以5℃/min升至300℃保持10 min。

質(zhì)譜條件：電子電離源（EI）；電子電離能量70 eV；離子源溫度230℃；四級桿溫度150℃；輔助區(qū)溫度280℃；質(zhì)量掃描范圍15～500 amu；質(zhì)譜庫為NIST 11；掃描模式為全掃描。

1.2.3 定性與定量分析 按1.2.2的GC/MS分析條件，將頂空固相微萃取后的萃取頭插入GC進樣口，解吸4 min，進行色譜掃描。采用計算機標準質(zhì)譜庫NIST 11，結(jié)合保留指數(shù)和人工解譜共同確定物質(zhì)結(jié)構(gòu)。保留指數(shù)定性是在與樣品測定相同的氣相色譜條件下，對C7～C40正構(gòu)烷烴進行色譜掃描，按文獻[9]計算得到各化合物的保留指數(shù)（RI）值并與標準值[10-11]對比，采用面積歸一化法對各化合物的相對百分含量進行定量分析。

2 結(jié)果與分析

艾葉燃燒前后易揮發(fā)性成分的總離子流色譜圖如圖1所示，其易揮發(fā)性成分種類和相對含量的比較如表1所示。

表1 艾葉燃燒前后易揮發(fā)性成分種類的比較

艾葉燃燒前易揮發(fā)性成分經(jīng)GC/MS分析共分離得到196種化合物，確定結(jié)構(gòu)132種，占艾葉揮發(fā)性成分的94.00%。這些易揮發(fā)性成分中相對含量在1%以上有16種，主要是3-氨基吡唑、桉油精、β-杜松烯、順-β-松油醇、3-甲基-2-丁烯酸-4-硝基苯基酯、β-蒎烯、2-甲基-5-（1-異丙基）-雙環(huán)[3，1，0]己烷-2-醇、石竹烯、氧化石竹烯等。在艾葉燃燒后易揮發(fā)性成分中，共分離得到143種化合物，確定結(jié)構(gòu)104種，占易揮發(fā)性成分總量的88.22%。含量為1%以上的物質(zhì)有25種，主要有苯酚、乙酸、吲哚、2（5H）- 呋喃酮、3- 甲基 -6-（1- 異丙基）-2-環(huán)己烯-1-酮、桉葉雙烯、苯乙腈等。

艾葉揮發(fā)性成分中含量較高，并在燃燒時發(fā)生氧化、熱解反應的物質(zhì)有3-氨基吡唑、β-杜松烯、3-甲基-2-丁烯酸-4-硝基苯基酯、β-蒎烯等；艾葉燃燒前后共同的揮發(fā)性成分有桉油精、石竹烯、氧化石竹烯、1，4，6- 三甲基 - 萘、雙環(huán)[7，2，0]10，10- 二甲基 -2，6- 二亞甲基 -5，β- 十一醇、2-異丙烯基 -4a，8- 二甲基 -1，2，3，4，4a，5，6，7- 八氫萘、2-甲基-萘、十七烷、15-十七烷醇、十八烷、乙烷基-環(huán)十二烷、十九烷、十六酸甲酯、二十烷、十六烷、2- 甲基 -5-（1- 異丙基）- 雙環(huán)[3，1，0]己烷-2-醇、苯甲醛，共17種，其中，氧化石竹烯、桉油精含量在二者中均較大；艾葉燃燒后特有的揮發(fā)性成分主要有苯酚、乙酸、吲哚、2（5H）-呋喃酮、苯乙腈、1，4-二甲基萘、糠醇。

本研究所用的頂空固相微萃取富集方法優(yōu)點在于操作簡單、選擇性強、無溶劑污染、靈敏度高及適用范圍廣。由表2可知，用該方法所得化合物個數(shù)較文獻[5，6，8]多，并且結(jié)構(gòu)鑒定方法較全面。

表2 本試驗與文獻的比較

3 討論

本實驗表明，氧化石竹烯、桉油精含量在燃燒前后均較大，前人報道它們具有抗菌消炎、平喘、鎮(zhèn)咳祛痰、治療老年慢性支氣管炎等藥理作用[12]。艾葉燃燒后含量較高的易揮發(fā)性成分是苯酚、乙酸、2（5H）-呋喃酮等。苯酚可凝固蛋白質(zhì)，具有殺菌能力，3%～5%的苯酚水溶液還可用于消毒外科手術(shù)器械[13]；乙酸具有殺滅霉菌、收斂、止癢的作用[14]；研究發(fā)現(xiàn)，2（5H）-呋喃酮有廣泛的生物活性，如抗菌、抗真菌、抗炎、抗病毒、抗癌等活性[15]。

艾葉燃燒前主要是萜類物質(zhì)，由于萜類具有驅(qū)蚊避蟲[16]等作用，因此，艾葉常用作驅(qū)避劑原料；艾葉燃燒后主要是酚類物質(zhì)，由于酚類具有殺菌[17]、調(diào)節(jié)自由基[18]等作用，因此，人們常用艾葉燃燒（艾灸）來消毒和治療疾病。

但是，這些物質(zhì)也存在安全隱患，如苯酚能使蛋白質(zhì)變性，腐蝕人體黏膜、心血管和中樞神經(jīng)等；中國藥典記載乙酸具有強烈的腐蝕性和刺激性，對皮膚、眼、呼吸道、消化道均有強烈的刺激作用和腐蝕作用[19]。因此，在使用艾葉時要注意使用時間和用量，避免其帶來的危害。對于各物質(zhì)間協(xié)同或抑制作用有待進一步研究。

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Analysis of Volatile Compounds in Artemisia argyi before and after Burning by Head Space Solid-Phase Micro-Extraction and Gas Chromatography/Mass Spectrometry

ZHANGJie，LI Meiping，ZHANGShengwan
（College of Life Science，Shanxi University，Taiyuan 030006，China）

The volatile compounds in Artemisia argyi before and after burning were analyzed and compared by head space solid-phase micro-extraction（HS-SPME）and GC/MS.The results showed that through the analysis of GC/MS,a total of 196 compounds were isolated in Artemisia argyi before burning by mass spectrum analysis and retention index,and the structure of 132 in them was identified,accounting for 94.00%of the total volatile substances.The main volatile components were 3-aminopyrazole,eucalyptol,β-cadinene,cis-β-terpineol.A total of 143 compounds were isolated in Artemisia argyi after burning,and the structure of 104 in them was identified,accounting for 88.22%of the total volatile substances.The main volatile components were phenol,acetic acid,indole,2（5H）-furanone.The common volatile compounds in Artemisia argyi before and after burning were eucalyptol,caryophyllene,caryophyllene oxide,1,4,6-Trimethyl-naphthalene,and the content of caryophyllene and eucalyptol was higher in both.The results provide a theoretical basis for the determination of the volatile constituents and their functional constituents before and after the burning of Artemisia argyi.

head space solid-phase micro-extraction;gas chromatography/mass spectrometry（GC/MS）;Artemisia argyi;before and after burning;volatile compounds

O657.7

A

1002-2481（2017）10-1614-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.09

艾葉（Artemisia argyi）為菊科植物艾草的干燥葉，是一種分布廣泛的多年生草本植物，具有濃烈的香氣。艾葉具有散寒止痛、溫經(jīng)止血的功效，且民間有端午節(jié)懸掛艾葉辟邪驅(qū)蟲或燃燒艾葉驅(qū)趕蚊蟲的習慣[1]。艾灸是一門古老的醫(yī)術(shù)，有2 000多年的歷史[2]，具有溫經(jīng)散寒、活血行氣、回陽固脫、升陽舉陷、消瘀散結(jié)、拔毒瀉熱、防病保健、延年益壽等功效[3]。近年來，艾葉的研究范圍逐漸拓展，主要集中在化學成分、藥理作用、艾葉燃燒物化學成分及藥性和藥理等方面[4]。張小俊等[5]采用頂空-氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用技術(shù)對艾葉中揮發(fā)性成分進行分析，共鑒定出31個峰。靳然等[6]采用SPMEGC/MS技術(shù)對蘄艾絨燃燒生成的煙氣進行定性分析，共分離出61個峰，鑒定出26種成分。劉美鳳等[7]用甲醇吸收艾葉燃燒產(chǎn)生的煙霧，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC/MS）共檢測到19種成分，并與艾葉揮發(fā)油中檢測到的64種化學成分進行對比。洪宗國等[8]用甲醇吸收艾葉燃燒產(chǎn)物得到輕組分、重組分和艾灰提取物，用氣相色譜-質(zhì)譜（GC/MS）分離鑒定得到85種物質(zhì)。而利用頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用對艾葉燃燒前后易揮發(fā)性成分的研究鮮有報道。

2017-05-11

山西大學引進人才建設項目（228545011）

張 婕（1992-），女，山西霍州人，在讀碩士，研究方向：食品化學。李美萍為通信作者。