頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法檢測(cè)山藥揮發(fā)油成分

李雅萌，郭文英，王亞茹，楊娜，劉金平，李平亞，曲淵立※

（1.吉林大學(xué)藥學(xué)院，長(zhǎng)春 130021；2.吉林金寶藥業(yè)股份有限公司，吉林 通化 135000）

山藥為薯蕷科（DioscoreaL）植物薯蕷（Dioscorea oppositaThunb.）的干燥根莖[1]，又名淮山藥、薯藥、白山藥等。我國(guó)自夏朝、商朝起就開(kāi)始種植山藥，明朝、清朝以來(lái)逐漸形成道地藥材。河南省焦作市一帶所產(chǎn)山藥具有很高的藥用和食用價(jià)值，習(xí)稱懷山藥，被譽(yù)為“懷參”。山藥是人所共知的滋補(bǔ)佳品，許多古典醫(yī)籍都對(duì)山藥作了很高的評(píng)價(jià)，據(jù)《神農(nóng)本草經(jīng)》記載，山藥具有“主治傷中、補(bǔ)虛贏、除寒熱邪氣、補(bǔ)中益氣、長(zhǎng)肌肉、久服耳聰目明、經(jīng)身不饑延年”等功效。山藥性溫、味甘，溫補(bǔ)而不驟，微香而不燥，具有補(bǔ)脾養(yǎng)胃、生津益肺、補(bǔ)腎澀精的作用[2]。山藥不僅是一味健脾補(bǔ)氣的良藥，也是傳統(tǒng)的保健食品，是衛(wèi)生部公布的藥、食兼用植物之一。山藥的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值已逐步被人們發(fā)現(xiàn)和認(rèn)可。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)、外學(xué)者對(duì)山藥中多種化學(xué)成分進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，多糖是山藥的主要有效成分，也是山藥化學(xué)和藥理研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)[3，4]。藥理學(xué)研究表明，山藥不僅能健脾胃、益肺腎，還具有降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老、抗突變、調(diào)節(jié)免疫、改善消化功能、抗腫瘤等藥理活性[5～10]。分離提取中藥材中揮發(fā)油成分的方法有液液萃取法、吹掃補(bǔ)集法、靜態(tài)頂空法、固相萃取法、蒸餾萃取及超臨界流體萃取法[11，12]、固相微萃取法、同位素稀釋和攪拌棒萃取法等多種方法。壓榨法、溶劑萃取法、水蒸氣蒸餾法為傳統(tǒng)的提取方法，水蒸氣蒸餾法最為常用。這些傳統(tǒng)方法都不同程度地存在著某些缺點(diǎn)，或提取時(shí)間長(zhǎng)、溫度高、系統(tǒng)不密閉，或容易造成揮發(fā)油中某些熱敏物質(zhì)成分發(fā)生氧化、聚合和分解反應(yīng)而導(dǎo)致變性，或使用的是對(duì)人體有害的有機(jī)溶劑，對(duì)操作者造成潛在的危害。固相微萃取技術(shù)（Solid Phase Microextraction，SPME）是20世紀(jì)90年代以來(lái)出現(xiàn)的樣品處理方法，它幾乎克服了傳統(tǒng)方法的所有缺點(diǎn)，無(wú)需有機(jī)溶劑，樣品用量少，具有簡(jiǎn)單方便、操作時(shí)間短、重現(xiàn)性好、精度高、檢測(cè)限低等優(yōu)點(diǎn)。SPME能夠集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體，直接與氣相色譜-質(zhì)譜儀（Gaschromatography-massspectrometry，GC-MS）、高效液相色譜儀（High performance liquid chromatography，HPLC）、毛細(xì)管電泳儀（Capillary electrophoresis，CE）等聯(lián)用，快速、有效地分析樣品中的痕量有機(jī)物[13]。SPME是根據(jù)有機(jī)物與溶劑之間的“相似相溶”的原理，對(duì)樣品的前處理過(guò)程利用萃取頭表面的萃取涂層的吸附作用，將組分從樣品基質(zhì)中分離、富集。SPME的操作方式有2種：一種是將SPME萃取頭直接插入較潔凈的液體樣品中，稱為直接SPME法；另一種是將SPME萃取纖維置于液體或固體樣品的頂空進(jìn)行萃取，即頂空-固相微萃?。℉eadspace solid phase microextraction，HS-SPME）法[14，15]。

目前，采用HS-SPME提取山藥中的揮發(fā)油成分還未見(jiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)首次采用HS-SPME方法提取山藥的揮發(fā)性成分，應(yīng)用GC-MS對(duì)山藥的揮發(fā)油成分進(jìn)行分析和鑒定，旨在為山藥的開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與儀器

山藥藥材由吉林金寶藥業(yè)股份有限公司提供，由吉林大學(xué)李平亞教授鑒定為植物薯蕷（D.opposita Thunb.）的干燥根莖。

固相微萃取裝置、PDMS/DVB萃取纖維頭（涂層厚度65cm）（美國(guó)Supelco公司）；5975-6890N氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)Agilent公司）；FA1104N型電子分析天平（上海菁華科技儀器有限公司）。

2 方法

2.1 HS-SPME前處理

取樣品1g，放入20mL頂空瓶中，密封。利用PDMS-100固相微萃取針萃取60min，萃取溫度60℃，解析溫度260℃，解析時(shí)間2min。

2.2 GC-MS條件

GC條件 色譜柱：HP-35氣相毛細(xì)管柱（30m×0.25mm，0.25m）；程序升溫：起始溫度60℃，保持3min，以10℃/min升溫到280℃；進(jìn)樣口溫度：260℃；載氣：氦氣（純度99.99%）；柱流量：1.0mL/min，不分流進(jìn)樣。

MS條件 離子源：電子電離源（Electronionization，EI）；電子轟擊能量：70eV；離子源溫度：230℃；采集模式：全掃描；質(zhì)量掃描范圍（m/z）：20～600；掃描速度：150u/s。

3 結(jié)果與分析

應(yīng)用HS-SPME技術(shù)收集山藥中的揮發(fā)油成分，熱脫附后經(jīng)GC-MS分析，共檢出76個(gè)色譜峰（圖1）。

圖1 山藥中揮發(fā)油成分的總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile oil in chinese yam

通過(guò)HPMSD化學(xué)工作站，檢索NIST02.L標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖庫(kù)，結(jié)合人工圖譜解析，共鑒定出73種化學(xué)成分。已鑒定的化合物主要包括烷烴、烯烴、芳香類、有機(jī)酸、醇、醛、酮、酯、雜環(huán)等化合物，占總流出峰面積的100%，采用面積歸一化法確定各組分的相對(duì)含量（表1）。揮發(fā)油中主要為不飽和烴類化合物（22種），含量高達(dá)68.05%，其中，含量較高的成分有-姜黃烯（28.46%）、-法呢烯（9.08%）、-倍半水芹烯（5.66%）、-沒(méi)藥烯（5.70%）、白菖烯（1.45%）-柏木萜烯（2.70）等。

表1 山藥揮發(fā)油成分的GC-MS分析Table 1 Analysis of Volatile Oil from Chinese Yam by GC-MS

續(xù)表1

續(xù)表1

4 討論

本實(shí)驗(yàn)采用HS-SPME結(jié)合GC-MS聯(lián)用技術(shù)分析山藥中的揮發(fā)油成分。HS-SPME技術(shù)是一種綠色的樣品制備前處理方法，具有傳統(tǒng)提取方法所不具有的優(yōu)勢(shì)[16]，廣泛應(yīng)用于氣體、液體、固體以及生物等樣品中化學(xué)成分檢測(cè)和分離鑒定[17]，尤其是對(duì)有強(qiáng)揮發(fā)性的物質(zhì)，通過(guò)優(yōu)化各種條件，可以達(dá)到較好的檢測(cè)效果。HS-SPME在中藥揮發(fā)性成分定性、定量研究及中藥質(zhì)量控制等方面已有較多的運(yùn)用[18]，已積累了比較成熟的經(jīng)驗(yàn)。隨著 HS-SPME技術(shù)在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用研究不斷深入、完善，HS-SPME技術(shù)將有利于促進(jìn)中藥揮發(fā)性成分研究、中藥新藥開(kāi)發(fā)、中藥質(zhì)量控制及中藥材規(guī)范化種植的發(fā)展[19]。根據(jù)化合物鑒定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，山藥揮發(fā)油中的主要成分以具有多種藥理和生物活性的萜烯類化合物和多環(huán)芳烴為主，其中-姜黃烯（28.46%）、-法呢烯（9.08%）、-倍半水芹烯（5.66%）、-沒(méi)藥烯（5.70%）等均為萜烯類化合物。萜烯類化合物是植物次生代謝物質(zhì)，在生物學(xué)上具有抗腫瘤、殺蟲(chóng)、抑菌、抗病毒、抗氧化、抗炎癥等多種生物活性[20～30]。含有大量單萜烯類化合物的植物被研制成各種藥劑，用于消炎鎮(zhèn)痛、美容護(hù)膚、祛風(fēng)利尿等。通過(guò)對(duì)山藥揮發(fā)油的化學(xué)成分分析，為進(jìn)一步開(kāi)展其藥理、藥效的研究奠定基礎(chǔ)。