固相微萃取和溶劑萃取結(jié)合GC-MS分析八角茴香化學(xué)成分

王強(qiáng)強(qiáng)，廖惠云，姚忠，孫蕓*

(1.南京工業(yè)大學(xué) 食品與輕工學(xué)院，南京 211816；2.江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，南京 210019)

八角茴香，俗稱大料、大茴香、八角等，是木蘭科八角屬植物八角茴香樹的果實(shí)，主產(chǎn)于我國廣西、云南、貴州、福建等省區(qū)[1,2]。八角茴香味甘、性溫，香氣濃郁，可除腥膻、增芳香，是食品加工中常用的香辛料[3]。香辛料揮發(fā)性成分是影響其香氣形成及食品加工品質(zhì)的重要因素[4,5]，其化學(xué)組分分析可為香辛料在食品中的應(yīng)用提供依據(jù)。目前香辛料成分的分析一般采用水蒸氣蒸餾法、固相微萃取法、溶劑萃取法、超臨界CO2提取法、同時蒸餾萃取法等[6-8]提取和富集揮發(fā)性成分，并結(jié)合GC-MS進(jìn)行組分分析及鑒定。不同提取方法對八角茴香成分的提取效果也有所不同[9]，直接影響著八角茴香化學(xué)成分的分析結(jié)果。陳卓逐等[10]對八角有效成分的研究表明，與水蒸氣蒸餾法和同時蒸餾萃取法相比，有機(jī)溶劑(95%乙醇)萃取物得率較高，其成分也更加復(fù)雜；李瑞紅等[11]采用溶劑法提取八角茴香油，確定了石油醚為最佳提取溶劑；黎強(qiáng)等[12]對八角茴香揮發(fā)性風(fēng)味成分的研究表明，固相微萃取法可以萃取到很多水蒸氣蒸餾法無法得到的物質(zhì)。固相微萃取法和溶劑法在化學(xué)成分提取中各有特點(diǎn)，但二者在八角茴香化學(xué)成分分析中的比較研究還未見報道。

本研究采用固相微萃取和溶劑萃取2種方法，選擇2種不同的固相萃取頭和3種不同極性的有機(jī)溶劑提取，結(jié)合GC-MS分析鑒定八角茴香中的成分，為八角茴香化學(xué)組分的分析及利用提供了數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：八角茴香，購于南京市浦口區(qū)永輝超市。

試劑：甲醇、二氯甲烷、正己烷，均為色譜純。

1.2 儀器與設(shè)備

7890A-5975C型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、DB-5MS毛細(xì)管柱(30 m×250 μm×0.25 μm) 美國Agilent公司；手動SPME進(jìn)樣器、75 μm CAR/PDMS萃取頭、100 μm PDMS 萃取頭 美國Supelco公司；HYG-A全溫?fù)u瓶柜 蘇州培英實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 八角茴香化學(xué)組分提取

固相微萃取：稱取5 g八角茴香粉末于20 mL頂空瓶中，加蓋。將頂空瓶置于水浴鍋中45 ℃下平衡5 min，之后插入老化好的萃取頭吸附40 min，萃取完成后將萃取頭取出，立即插入GC-MS進(jìn)樣口熱解吸5 min，進(jìn)樣口溫度260 ℃，同時開啟儀器采集數(shù)據(jù)。

溶劑萃?。壕_稱量1 g八角茴香于50 mL錐形瓶中，按照料液比1∶10 (g/mL)加入有機(jī)溶劑，封口。放入搖瓶柜，在25 ℃下，150 r/min振蕩45 min。取出錐形瓶，用雙層濾紙過濾，用無水硫酸鈉除水。過有機(jī)膜，移入色譜瓶等待檢測分析。

1.3.2 GC-MS測定條件

氣相色譜條件：熱解吸溫度為260 ℃，不分流模式熱解吸時間5 min，色譜柱為DB-5MS非極性毛細(xì)管色譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm)。載氣為He，流速1 mL/min，不分流。進(jìn)樣口溫度260 ℃，接口溫度260 ℃；采用單段式升溫程序，起始溫度60 ℃，不保留，5 ℃/min升溫至300 ℃，保留20 min。

質(zhì)譜條件：接口溫度250 ℃，離子源溫度200 ℃；電離方式EI；電子能量70 eV；燈絲電流150 μA；質(zhì)量掃描范圍為33～450 amu。

1.3.3 定性定量方法

使用Agilent自帶軟件進(jìn)行分析，將檢測的結(jié)果與NIST質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，篩選匹配度大于80%的分析結(jié)果。相對含量為默認(rèn)積分設(shè)置下歸一化所得的相應(yīng)計算結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 固相微萃取GC-MS結(jié)果分析

兩種不同萃取頭萃取八角茴香成分的總離子流圖見圖1。共檢測鑒定出60種化合物(見表1)，主要有烯烴類、烷烴類、醇類、酮類、酸類、酚類、醛類、酯類、芳香烴類，化合物數(shù)量較多的有烯烴類14種，芳香烴類10種，酮類8種，酯類8種。其中75 μm CAR/PDMS萃取頭鑒定出51種化合物，100 μm PDMS萃取頭鑒定出32種化合物。

圖1 固相微萃取法提取八角茴香成分總離子圖譜Fig.1 The total ion chromatogram for extraction of the components from star anise by solid-phase microextraction method

表1 固相微萃取法提取八角茴香成分及相對含量Table 1 The components and relative content of star anise extracted by solid-phase microextraction method %

續(xù) 表

續(xù) 表

圖2 不同萃取頭提取八角茴香化學(xué)組分Fig.2 Extraction of chemical components from star anise with different extraction heads

通過圖2比較發(fā)現(xiàn)，75 μm CAR/PDMS復(fù)合萃取頭萃取的化合物信息更為豐富，萃取的化合物種類更多，在酯類、芳香烴類化合物萃取效果上優(yōu)于100 μm PDMS萃取頭；100 μm PDMS萃取頭的吸附效果更強(qiáng)，鑒定出的化合物總含量明顯高于75 μm CAR/PDMS萃取頭[13]。在部分化合物萃取效果上，如雌二醇、桉葉醇等化合物，100 μm PDMS萃取頭優(yōu)于75 μm CAR/PDMS萃取頭。兩種萃取頭萃取八角茴香中含量較高的化合物有茴香腦、雌二醇、芳樟醇、石竹烯[14]，含量最高的化合物均為茴香腦，分別為15.85%和20.94%。

2.2 溶劑萃取法GC-MS結(jié)果分析

3種不同極性有機(jī)溶劑萃取八角茴香成分的總離子流圖見圖3。一共檢測鑒定出71種化合物(見表2)，主要有烯烴類、烷烴類、醇類、酮類、酸類、酚類、酯類、芳香類，化合物數(shù)量較多的有醇類13種，酯類12種，烯烴類10種，酸類10種。其中以甲醇為提取溶劑檢測鑒定出47種化合物，以二氯甲烷為溶劑鑒定出51種化合物，以正己烷為溶劑鑒定出41種化合物。

圖3 溶劑萃取法提取八角茴香成分總離子圖譜Fig.3 The total ion chromatogram for extraction of thecomponents from star anise by solventextraction method

表2 溶劑萃取法提取八角茴香成分及相對含量Table 2 The components and relative content of star anise extracted by solvent extraction method %

續(xù) 表

續(xù) 表

圖4 不同有機(jī)溶劑提取八角茴香化學(xué)組分Fig.4 Extraction of chemical components from star anise with different organic solvents

由圖4可知，甲醇作為溶劑在提取八角茴香中的醇類、酮類、酸類化合物方面，有較好的提取效果，但是在提取烷烴類化合物方面，有著明顯的劣勢；以二氯甲烷作為溶劑在提取八角茴香中的酯類、芳香烴類化合物方面明顯優(yōu)于甲醇、正己烷；以正己烷作為溶劑在提取八角茴香中化合物方面沒有明顯的優(yōu)勢和劣勢。甲醇、二氯甲烷、正己烷在提取八角茴香時檢測鑒定的揮發(fā)性物質(zhì)總含量相近，含量較高的化合物有茴香腦、(Z，Z)-9,12-十八碳二烯酸、正十六烷酸、4-甲氧基苯甲醛[15]，含量最高的物質(zhì)均為茴香腦，分別為18.81%、18.84%、14.6%。

2.3 固相微萃取和溶劑萃取結(jié)果比較

采用固相微萃取法和有機(jī)溶劑萃取法從八角茴香中提取出的共有化合物有25種，烯烴類7種，烷烴類2種，醇類4種，酮類3種，酸類1種，酚類1種，醛類2種，酯類1種，芳香烴類3種，其他1種。通過比較固相萃取和溶劑萃取，在萃取八角茴香中醇類、酸類、醛類、酯類化合物方面，溶劑萃取法優(yōu)于固相微萃取法；在提取八角茴香中的酮類、烯烴類、芳香烴類化合物方面，固相微萃取法優(yōu)于溶劑萃取法。兩種萃取方法萃取八角茴香中含量最高的物質(zhì)均為茴香腦。

3 結(jié)論

本研究采用固相微萃取法和溶劑萃取法兩種不同方法提取八角茴香中的化學(xué)組分，結(jié)合GC-MS進(jìn)行分析，結(jié)果表明，兩種不同的萃取方法從八角茴香中鑒定的化學(xué)組分有烯烴類、烷烴類、醇類、酮類、酸類、酚類、醛類以及酯類等化合物，共有的化合物有25種。采用固相微萃取法一共鑒定出60種化合物，其中75 μm CAR/PDMS萃取頭鑒定出51種化合物，100 μm PDMS萃取頭鑒定出32種化合物。兩種萃取頭比較發(fā)現(xiàn)，75 μm CAR/PDMS萃取頭萃取的化合物種類更多，并且在萃取八角茴香中酯類和芳香烴類化合物上的效果更好。而100 μm PDMS萃取頭的吸附性更強(qiáng)，吸附八角茴香中的化合物總含量高于75 μm CAR/PDMS萃取頭；采用溶劑萃取法一共測得71種化合物，以甲醇為提取溶劑測定47種化合物，二氯甲烷為提取溶劑測定出51種化合物，以正己烷為提取溶劑測定出41種化合物。結(jié)果表明，甲醇在提取八角茴香中的醇類、酮類、酸類化合物方面效果更好，而在提取烷烴類化合物方面效果不佳，二氯甲烷在提取八角茴香中的酯類、芳香烴類化合物方面效果更好。采用固相微萃取法和溶劑萃取法提取八角茴香中的化學(xué)組分，含量最高的化合物均是茴香腦，可以認(rèn)為茴香腦是八角茴香重要的化學(xué)成分。