顶空-固相微萃取法与水蒸气蒸馏法提取山银花挥发性组分的比较顶空-固相微萃取法与水蒸气蒸馏法提取山银花挥发性组分的比较 张鹏云1,2,管 维1,李 蓉1,*,龙春霞3,卢俊文1,林淑绵1,张 峰4 (1.中山海关技术中心,广东 中山 528400;2.洛阳市疾病预防控制中心,河南 洛阳 471000;3.广东药科大学公共卫生学院,广东 中山 528458;4.中国检验检疫科学研究院食品安全研究所,北京 100176) 摘 要:通过单因素试验和正交试验优化顶空-固相微萃取(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)法提取山银花挥发性成分的条件,并采用气相色谱-串联质谱仪和气相色谱-四极杆-飞行时间质谱仪分别对HS-SPME法和水蒸气蒸馏(steam distillation,SD)法的提取物进行分析。结果显示,HS-SPME法的优化条件为萃取温度60 ℃、平衡时间25 min、萃取时间60 min、解吸时间5 min,该条件下鉴定出59 种组分,占总量的97.17%,主要成分为萜烯类、醇类和醛类;SD法的提取物鉴定出68 种组分,占总量的91.69%,主要成分为醇类、醛类和酮类。两种方法提取的挥发油组分种类及含量差异较大。该研究为山银花的质量鉴定和开发利用提供了科学依据。 关键词:山银花;顶空固相微萃取法;水蒸气蒸馏法;挥发性成分 山银花(Flos Lonicerae)为忍冬科植物灰毡毛忍冬、红腺忍冬、华南忍冬或黄揭毛忍冬的干燥花蕾或带初开的花[1],主要分布我国的华南地区,如四川、广东、湖南、贵州、浙江等[2]。2014年国家卫生健康委员会将山银花列入药食同源产品目录中[3]。山银花含有黄酮类、有机酸类、皂苷类和挥发油等多种功效成分[4],在抗炎退热、抗肿瘤、抗过敏与抗动脉粥样硬化等方面有很强的生理活性[5]。其挥发油中的柠檬烯具有抑菌、抗肿瘤、抗氧化、抗炎、祛痰平喘、利胆溶石等作用[6];α-姜黄烯有助于内分泌调节,且具有抗病毒、抗肿瘤、抑癌、抑菌等生理活性[7];α-松油醇对多种常见病原菌有较强的抑制作用,还具有抗痉挛、抗炎等生理活性[8];芳樟醇具有镇痛、抗焦虑、抗炎、抗肿瘤、抗菌、抗氧化等药理活性,在临床中应用广泛[9]。因此,研究山银花挥发油成分,对其开发利用、质量控制具有重要作用。 就目前的阴道分娩接产情况来看,采用的常规方法,接产人员利用手掌向上的推力,尽量的在产妇分娩过程中胎儿在阴道下降的过程中进行适度的托举,使得胎儿能够缓慢的下降,尽量的减弱胎儿对会阴的冲击力度,来减弱胎儿对产妇会阴造成的损伤[5]。采用常规的保护方法,虽然能够在一定程度的上减弱分娩时对会阴的损伤,但是在进行操作时,接产人员的手掌的力量和胎儿下降的合力会给会阴带来很大的的压力,容易在接产时造成会阴的水肿和充血[6]。一旦发生这种情况,会阴的表面会变得更加脆弱,损伤程度可能会加重[7]。因此为了寻找一种更加适合的会阴保护方法,我院对一年来在我院阴道分娩的产妇进行了本次的研究。 目前,对山银花挥发油的提取多采用水蒸气蒸馏(steam distillation,SD)法和超临界CO2流体萃取等方法[10-12],而顶空-固相微萃取(head space-solid phase microextraction,HS-SPME)技术是近些年发展起来的前处理方法,它集采样、萃取、浓缩、进样于一体,提取温度低、样品用量少、易实现自动化、操作简便[13-14],还未发现其用在山银花挥发油的提取中。另外,天然植物挥发油的化学成分存在许多同系物或同分异构体,仅凭谱库检索容易出现定性错误[15],保留指数作为色谱的定性参数,能够反映组分与色谱柱固定相间的相互作用,具有标准统一、准确度高和重复性好的优点,可用于鉴定复杂样品的组分[16-17]。 本研究以山银花为研究对象,通过正交试验优化HS-SPME法提取山银花挥发性成分的条件,并比较HSSPME法和SD法提取物的组成,以期得出两种手段的共同点和差异性,为山银花的鉴别与品质评价提供技术保障,为山银花的进一步研究开发提供数据支持。 李林校长带头学习,积极参与各种学术研讨活动,经常为老师们的教学业务进行培训,而且,想方设法为青年教师提供走出去,请进来的机会,为大家的专业成长搭建扎实与交流的平台。近年来,在他的带领下,教师们业务能力不断提升,涌现出一大批省、市级骨干教师和学科带头人。目前,教育科研已逐步推进,学校拥有了浓厚的学习与研究氛围。学校被省教育厅命名为“河南省教师发展学校”。 1 材料与方法1.1 材料与试剂山银花干花(产地:湖南;批号:160501;水分质量分数9.7%) 湖南省南国药都中药饮片有限公司;氯化钠、无水硫酸钠、正己烷(均为分析纯) 广州化学试剂厂;正构烷烃混合标准品(C7~C40) 美国o2si公司。 1.2 仪器与设备TSQ 8000气相色谱-三重四极杆串联质谱仪(配电子电离源及Xcalibur数据处理系统、SPME自动进样手柄) 美国Thermo Fisher公司;7890B-7200气相色谱-四极杆-飞行时间质谱(gas chromatography-quadrupole timeof-flight mass spectrometry,GC-QTOF MS)仪(配有电子电离源、MassHunter B.07 SP2工作站) 美国安捷伦公司;50/30 μm DVB/CAR/PDMS SPME萃取头 美国Supelco公司。 1.3 样品前处理方法1.3.1 HS-SPME法 互联网的发展为企业发展带来了有利的一面,但同时网络安全也引起了人们的关注。企业通过网络作为媒介进行财务管理,就存在了相当大的安全风险。如果财务管理的机制有漏洞,可能会导致企业受到严重的经济损失。因此要健全风险管理机制,及时的规避因互联网网络安全问题造成的损失。 准确称取1.0 g山银花置于20 mL顶空瓶中,自动进样器将顶空瓶放在60 ℃的孵化炉中平衡25 min后,将老化过的50/30 μm DVB/CAR/PDMS SPME萃取头插入样品瓶顶空部分进行60 min热吸附,然后将吸附后的萃取头插入气相色谱进样口,在250 ℃解吸5 min,最后进入气相色谱-串联质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)系统进行分离检测。 1.3.2 SD法 将山银花剪成约1 cm的小段,准确称取120.0 g放入2 000 mL的圆底烧瓶中,加入1 200 mL饱和氯化钠溶液,浸泡过夜,参照挥发油测定法甲法提取6 h,静置30 min,加入2 mL正己烷萃取[1],在萃取液中添加适量无水硫酸钠除水干燥,最后经0.45 µm有机滤膜过滤后作为供试样品进入GC-QTOF MS系统检测。 1.3.3 仪器条件 服装企业设计、制造、销售所围绕的核心从根本上讲是服装产品,以产品数据管理作为主线可以将企业运营各方面数据贯穿为一个有机的整体。以往产品数据管理 (PDM)系统受制于行业需求以及供应商开发能力与服务水平,应用情况并不理想。产品数据管理 (PDM)系统在其他行业应用已成熟,有完善的实施过程且成效显著,然而服装行业整体所处的发展阶段,对PDM系统尚未产生足够需求,同时,考虑到PDM系统对于行业标准化的要求和业务流程适应性等因素,传统行业既有的成熟PDM系统很难嫁接应用于服装行业。 长白山的维管植物共计183科638属2853种,分别占中国维管植物科、属、种总数的61.1%、18.7%和9.2%;海棠山的维管植物共计130科472属2504种,分别占中国维管植物科、属、种总数的43.2%、13.8%和8.0%;百花山的维管植物共计130科456属2604种,分别占中国维管植物科、属、种总数的43.2%、13.3%和8.4%。 1.3.3.1 GC-MS分析条件 色谱条件:TR-PESTICIDE弹性石英毛细柱(30 mh0.25 mm,0.25 μm);升温程序:初始温度40 ℃,保持2 min,然后以5 ℃/min的速率升温至200 ℃,保持2 min,再以10 ℃/min的速率升温至250 ℃并保持2 min;分流比10∶1,色谱柱流速1.2 mL/min;进样口温度为250 ℃;载气:99.999%高纯度氦气。 质谱条件:电子电离源;离子源温度280 ℃;传输线温度280 ℃;电子轰击能量70 eV;扫描方式全扫描;质量扫描范围m/z 40~450 。 1.3.3.2 GC-QTOF MS分析条件 色谱条件:色谱柱为HP-5SILMS毛细管柱(30 mh 0.25 mm,0.25 μm);载气为高纯氦气,流速为1.2 mL/min(恒流模式),分流比为10∶1;进样口温度为250 ℃;程序升温条件:初始温度40 ℃,保持2 min,然后以5 ℃/min的速率升温至250 ℃并保持5 min;进样量1 µL。 质谱条件:电子电离源;离子源温度230 ℃;电子能量70 eV;四极杆温度150 ℃;全扫描范围m/z 35~450;溶剂延迟4.0 min。 1.3.4 保留指数的计算 C7~C40正构烷烃混标在与山银花样品相同的气相条件下得到总离子流图后,工作站根据保留指数计算公式自动得出各挥发性组分的保留指数。 1.3.5 定性分析 对1.3.3.1节方法得到的总离子流图通过自动质谱退卷积定性系统(automated mass spectral deconvolut ion and identification system,AMDIS)进行处理,所分辨的质谱在NIST 2.2标准谱库中检索,根据匹配度和保留指数进行核对,只记录正匹配和反匹配均大于800的化合物,并用峰面积归一化法计算山银花各挥发性物质的相对含量。 (1)某保障性住宅小区C14#楼由某国有房地产公司开发建设,建筑面积为4157m2,L=58.72m,W=11.3m结构型式为框架结构,半地下一层,上部六层。 对1.3.3.2节方法得到的总离子流图根据谱库检索结果,结合准确质量测定和保留指数对色谱峰进行定性分析,并运用峰面积归一化法计算山银花挥发油各组分的相对含量。 2 结果与分析2.1 HS-SPME条件的选择HS-SPME法的萃取效果受萃取时间、萃取温度、平衡时间、解吸时间等因素的影响[18],因此本研究用峰面积代表萃取物质的量,出峰数代表萃取物质的种类,选择总峰面积和总峰数两个指标考察各因素的萃取效果,确定HS-SPME山银花挥发性成分的较优条件。 动态成本管控中的难点在于已确认的变更签证已上报至投资方成本部,预估的变更签证可预见并可控,后者较前者更难于实现管控,要求管控人员经验丰富,对成本变化有很高的灵敏度。这些情形一旦发生,往往需要合约规划的余量进行填补,故在合约规划时,需进行强制余量的预留,预留量一般占合同金额的3%~5%。 2.1.1 单因素试验结果 2.1.1.1 萃取温度的选择
图1 不同因素对山银花挥发性成分萃取效果的影响
Fig. 1 Effect of various factors on the extraction of volatile compounds from Flos Lonicerae
称取山银花样品1.0 g,在萃取时间30 min、平衡时间10 min、解吸时间3 min的条件下,研究不同萃取温度(50、60、70、80、90 ℃)的萃取效果,每个水平重复3 次,结果如图1A所示。随着萃取温度的升高,山银花挥发性成分的总峰面积先增大后减小,在70 ℃时达到最大值,而峰数目也呈先增加后减小的趋势,在80 ℃时达到最大。进一步分析时发现当萃取温度超过70 ℃时,先出峰的一些组分响应变低,峰面积减小,而这些组分是山银花挥发性物质的主要成分。这可能是因为温度升高后加快了分子运动速率,使目标物更易被富集吸附,才出现峰数目和峰面积都增大的现象[19],但温度过高时,低沸点组分在竞争吸附中处于劣势地位,造成部分流失[20-21]。为了能更真实地反映山银花的香气组成,本研究选择70 ℃为较优萃取温度。 1.2 检测方法 ①血清学指标:所有受检对象与晨起空腹抽取静脉血3 ml,置于普通肝素管中,静置20 min,3 000 r/min离心10 min,取上层血清放置于-20 ℃冰箱中待测;采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测视黄醇结合蛋白(RBP)、白细胞介素-4(IL-4)、免疫球蛋白E(IgE),试剂盒购自上海晶美生物试剂有限公司,严格按照说明书操作规范进行;②哮喘控制测试(ACT)评分和痰EOS测定:ACT评分[5]根据患者自身情况如实填写各项分值,算出总分,痰液EOS检测参照支气管哮喘防治指南[4]计数方法测定,采用百分比表示。 2.1.1.2 萃取时间的选择 在2.1.1.1节结果的基础上,研究萃取时间(30、40、50、60 min)对山银花挥发性成分的影响,每个水平重复3 次,结果如图1B所示。随着萃取时间的延长,挥发性成分的总峰面积不断增大,当萃取时间超过50 min时变化不明显;而峰数目随着萃取时间的延长呈先上升后降低趋势,并在50 min时达到最大值。这是因为萃取时间可以影响顶空和萃取头纤维涂层之间分析物的平衡[22]。当萃取时间不足时,目标物被吸附不充分;萃取时间过长时,已经被吸附的组分可能出现脱附现象,造成峰数减少[23-24]。综合考虑,本研究将萃取时间设为50 min。 在电力行业科学技术水平提高的促进下,我国的智能电网调度监控技术水平有了显著的提高。当前的电力调度监控系统应用计算机及网络技术对各管理环节进行监视和控制。以此为基础,调度员能够便捷清楚的掌握目前电网运行状况以及需要,从整体出发做出准确合理的调度操作。 2.1.1.3 解吸时间的选择 在2.1.1.1节和2.1.1.2节结果的基础上,研究不同解吸时间(3、4、5、6、7 min)的萃取效果,每个水平重复3 次,结果如图1C所示。当解吸时间延长时,挥发性物质的峰数目基本不变,而总峰面积在3~5 min时变化不明显,超过5 min时略有减小,说明5 min时已解吸完全。若解吸时间不足,不但影响检测结果,还会污染后续样品,但解吸时间过长会缩短萃取头的使用寿命[25-26]。因此,本研究选择5 min为较佳的解吸时间。 2.1.1.4 平衡时间的选择 在以上结果的基础上,研究不同平衡时间(10、15、20、25、30 min)的萃取效果,每个水平重复3 次,结果如图1D所示。随着平衡时间的延长,挥发性成分的总峰面积和峰数目均呈上升趋势,当平衡时间超过25 min时,变化平缓。这说明25 min时挥发性物质在气相中已达到平衡状态,因此本研究选择平衡时间为25 min。 2.1.2 正交试验结果 在单因素试验基础上,选择萃取温度、萃取时间和平衡时间作为3 个影响因素,采用L9(33)正交表进行3因素3水平正交试验,优化试验参数,试验设计及结果如表1所示。 表1 正交试验设计及结果
Table 1 Results and analysis of orthogonal array experiments 试验号 A萃取温度/℃B萃取时间/min C平衡时间/min 峰数目i 总峰面积j 1 80 60 20 47 1 353 872 349 2 60 50 30 33 1 608 155 297 3 80 40 30 45 1 292 050 554 4 60 60 25 37 1 696 715 074 5 70 60 30 41 1 572 470 649 6 80 50 25 46 1 417 238 217 7 70 50 20 42 1 448 924 348 8 70 40 25 40 1 372 637 749 9 60 40 20 32 1 585 896 158 k1i 34.0 39.0 40.3 k2i 41.0 40.3 41.0 k3i 46.0 41.7 39.7 Ri 12.0 2.7 1.3 k1j 1 630 255 509.2 1 416 861 487.0 1 462 897 618.3 k2j 1 464 677 582.1 1 491 439 287.1 1 495 530 346.5 k3j 1 354 387 039.9 1 541 019 357.2 1 490 892 166.5 Rj 275 868 469.3 124 157 870.2 32 632 728.2
由表1可知,当以峰数目为萃取效果考察指标时,较优组合为A3B3C2,从极差可知,3 个因素对萃取效果的影响程度为A>B>C,即萃取温度影响最大,萃取时间和平衡时间次之;当以总峰面积为考察指标时,较优组合为A1B3C2,从极差可知,3 个因素对萃取效果的影响大小同样为A>B>C。由此可以看出,萃取温度对峰数目和峰面积影响均较大,但是2 个考察指标得到的萃取温度不一致,这可能是因为温度较高时,高沸点化合物析出被萃取,峰数目增多,但是竞争吸附使低沸点组分被吸附量减少,响应降低,总峰面积减小。而从离子流图中看出,山银花挥发性成分主要是低沸点化合物,综合考虑最终确定HS-SPME法萃取山银花挥发性成分的较优组合为A1B3C2,即:萃取温度60 ℃、萃取时间60 min、平衡时间25 min。 1.2.3 食物成分调整 适当增加精神分裂症并2型糖尿病患者高纤维素等食物的摄入量,此类食物能够对胃排空的速度控制,从而将患者的餐后血糖水平降低。若患者存在胃瘫的情况,则应减少其高纤维素食物的摄入量,同时增加维生素C的摄入量[8]。 2.2 HS-SPME-GC-MS法的结果与分析按照2.1节得到的HS-SPME条件对山银花挥发性成分进行萃取并通过GC-MS进行检测,得到山银花挥发性物质的总离子流图(图2),再利用AMDIS和保留指数进行定性分析。结果显示,共检测到73 个峰,鉴定出59 种组分(表2),占挥发性物质总量的97.17%,分别为17 种萜烯类化合物(61.63%)、13 种醇类化合物(12.98%)、9 种醛类化合物(8.23%)、5 种酮类化合物(2.65%)、7 种酯类化合物(2.60%)和8 种其他种类化合物(9.08%)。其中,柠檬烯的含量最高,占挥发性物质总量的51.52%,其次为4-异丙基甲苯(7.46%)、正己醛(4.52%)、β-蒎烯(3.80%)、正辛醇(2.96%)、正己醇(2.37%)、苯乙醇(1.69%)、壬醛(1.67%)、樟脑(1.25%)、β-月桂烯(1.24%)等。 图2 HS-SPME提取物的总离子流图
Fig. 2 Total ion current chromatogram of HS-SPME extract
表2 HS-SPME提取物的GC-MS分析
Table 2 Results of GC-MS analysis of HS-SPME extract 序号 组分 分子式 CAS号 保留指数 匹配度 相对含量/%计算值 参考值 正匹配 反匹配1 1-penten-3-ol 1-戊烯-3-醇 C5H10O 616-25-1 684 684 884 884 1.22 2 pentanal 戊醛 C5H10O 110-62-3 699 699 929 929 0.45 propanoic acid 丙酸 C3H6O2 79-09-4 710 700 939 939 0.66 4 1-pentanol 1-戊醇 C5H12O 71-41-0 768 765 943 943 0.45 5 (Z)-2-pentenol 顺-2-戊烯醇 C5H10O 1576-95-0 773 767 955 955 1.15 6 hexanal 正己醛 C6H12O 66-25-1 802 800 962 968 4.52 7 2-methyl-2-pentenal 2-甲基-2-戊烯醛 C6H10O 623-36-9 834 837 891 891 0.18 8 (E)-2-hexenal (E)-2-己烯醛 C6H10O 6728-26-3 856 854 920 920 0.15 9 cis-3-hexene-1-ol 顺-3-己烯-1-醇 C6H12O 928-96-1 859 857 916 916 0.16 10 4-methyl-3-penten-1-ol 4-甲基-3-戊烯-1-醇 C6H12O 763-89-3 863 868 858 874 0.51 11 1-hexanol 正己醇 C6H14O 111-27-3 872 868 973 974 2.37 12 heptanal 庚醛 C7H14O 111-71-7 904 901 914 914 0.30 13 α-thujene α-侧柏烯 C10H16 2867-05-2 928 929 926 926 0.26 14 α-pinene α-蒎烯 C10H16 80-56-8 934 937 933 933 0.73 15 camphene 莰烯 C10H16 79-92-5 949 952 907 907 0.11 16 sabinene 桧烯 C10H16 3387-41-5 975 974 915 917 0.84 17 β-pinene β-蒎烯 C10H16 127-91-3 978 979 937 937 3.80 18 5-hepten-2-one, 6-methyl- 甲基庚烯酮 C8H14O 110-93-0 990 986 882 882 0.48 19 β-myrcene β-月桂烯 C10H16 123-35-3 993 991 938 942 1.24 20 octanal 正辛醛 C8H16O 124-13-0 1 006 1 003 919 919 0.31 21 α-terpinene α-松油烯 C10H16 99-86-5 1 019 1 017 881 881 0.29 22 p-cymene 4-异丙基甲苯 C10H14 99-87-6 1 027 1 025 939 942 7.46 23 D-limonene 柠檬烯 C10H16 5989-27-5 1 032 1 030 913 913 51.52 24 γ-terpinene γ-松油烯 C10H16 99-85-4 1 062 1 060 951 951 0.84 25 1-octanol 正辛醇 C8H18O 111-87-5 1 076 1 071 962 962 2.96 26 pyrazine, 3-ethyl-2,5-dimethyl-3-乙基-2,5-甲基吡嗪 C8H12N213360-65-1 1 084 1 082 881 881 0.11 27 terpinolene 萜品油烯 C10H16 586-62-9 1 091 1 088 865 865 0.16 28 linalool 芳樟醇 C10H18O 78-70-6 1 104 1 099 886 890 0.31 29 nonanal 壬醛 C9H18O 124-19-6 1 107 1 104 952 952 1.67 30 phenylethylalcohol 苯乙醇 C8H10O 60-12-8 1 123 1 116 944 944 1.69 3
续表2 序号 组分 分子式 CAS号 保留指数 匹配度 相对含量/%计算值 参考值 正匹配 反匹配31trans-1-methyl-4-(1-methylvinyl) cyclohex-2-en-1-ol反式-1-甲基-4-(1-甲基乙烯基)环己-2-烯-1-醇 C10H16O 7212-40-0 1 127 1 123 903 906 0.87 32 chrysanthenone 菊油环酮 C10H14O 473-06-3 1 131 1 123 921 921 0.40 33 camphor 樟脑 C10H16O 76-22-2 1 151 1 145 941 941 1.25 34 trans-menthone 胡薄荷酮 C10H18O 89-80-5 1 160 1 154 893 893 0.29 35 undecane, 3-methyl- 3-甲基十一烷 C12H26 1002-43-31 171 1 170 878 878 0.21 36 menthol 薄荷脑 C10H20O 89-78-1 1 180 1 174 803 819 0.26 37 naphthalene 萘 C10H8 91-20-3 1 192 1 182 908 914 0.11 38 decanal 癸醛 C10H20O 112-31-2 1 209 1 206 941 941 0.35 39 β-cyclocitral β-环柠檬醛 C10H16O 432-25-7 1 228 1 220 842 860 0.31 40 trans-chrysanthenyl acetate 反式-乙酸菊酯 C12H18O250764-55-1 1 240 1 239 944 947 0.94 41 D-carvone 右旋香芹酮 C10H14O 2244-16-8 1 253 1 246 861 868 0.23 42 linalyl acetate 乙酸芳樟酯 C12H20O2 115-95-7 1 259 1 257 911 911 0.20 43 1-decanol 1-癸醇 C10H22O 112-30-1 1 278 1 273 933 933 0.81 44 bornyl acetate 乙酸冰片酯 C12H20O2 76-49-3 1 292 1 285 900 900 0.24 45 thymol 百里酚 C10H14O 89-83-8 1 316 1 306 882 887 0.30 46 tridecane, 3-methyl- 3-甲基十三烷 C14H30 6418-41-3 1 371 1 371 802 802 0.11 47 copaene 可巴烯 C15H24 3856-25-51 383 1 376 829 829 0.13 48 α-cedrene α-雪松烯 C15H24 469-61-4 1 422 1 411 817 847 0.17 49 caryophyllene 石竹烯 C15H24 87-44-5 1 429 1 419 941 941 0.53 50 α-bergamotene α-香柑油烯 C15H24 17699-05-7 1 442 1 435 889 889 0.17 51 (E)-β-famesene (E)-β-金合欢烯 C15H24 18794-84-8 1 461 1 457 808 808 0.16 52 α-curcumene α-姜黄烯 C15H22 644-30-4 1 490 1 483 941 943 0.54 53 dihydroactinidiolide 二氢猕猴桃内酯 C11H16O217092-92-1 1 548 1 548 933 933 0.31 54 caryophyllene oxide 石竹烯氧化物 C15H24O 1139-30-6 1 597 1 593 854 854 0.13 55 cedrol 雪松醇 C15H26O 77-53-2 1 618 1 598 820 828 0.22 56 1,1’-biphenyl, 2,2’,5,5’-tetramethyl-2,2’,5,5’-四甲基联苯基 C16H18 3075-84-1 1 673 1 663 804 804 0.13 57 diisobutyl phthalate 邻苯二甲酸二异丁酯 C16H22O4 84-69-5 1 879 1 870 944 944 0.45 58 dibutyl phthalate 邻苯二甲酸二丁酯 C16H22O4 84-74-2 1 972 1 965 904 904 0.15 59 hexanedioic acid, bis(2-ethylhexyl) ester己二酸二(2-乙基己)酯 C22H42O4 103-23-1 2 406 2 398 915 915 0.33
2.3 SD-GC-QTOF MS法分析 图3 SD提取物的总离子流图
Fig. 3 Total ion current chromatogram of SD extract
利用GC-QTOF MS检测SD法提取的山银花挥发油,得到山银花挥发油总离子流图(图3),并对各色谱峰进行定性分析。结果显示,共检测到102 个峰,鉴定出其中68 种组分(表3),占挥发性物质总峰面积的91.69%,分别为20 种醇类化合物(36.44%)、7 种醛类化合物(14.20%)、10 种酮类化合物(10.35%)、6 种酚类化合物(9.54%)、10 种酯类化合物(7.85%)、3 种酸类化合物(1.70%)和12 种其他种类化合物(11.62%)。其中含量最高的组分为α-松油醇(9.45%),其次是芳樟醇(8.23%)、苯甲醛(7.00%)、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚(5.54%)、大马士酮(4.61%)、苯乙腈(4.54%)、脱氢芳樟醇(4.20%)、3-乙烯基吡啶(3.75%)、3-糠醛(2.95%)、顺-芳樟醇氧化物(2.83%)等。 表3 SD提取物的GC-QTOF MS分析结果
Table 3 Results of GC-QTOF MS analysis of SD extract 序号 组分 分子式 CAS号 匹配得分保留指数 准确相对分子质量 相对含量/%计算值 参考值 实验值 理论值1 3-furaldehyde 3-糠醛 C5H4O2 498-60-2 91.62 829 832 96.021 2 96.021 1 2.95 2 2-hexenal,(E)- (E)-2-己烯醛 C6H10O 6728-26-3 81.36 851 854 98.072 3 98.073 2 0.25 3 ethanone,1-(2-furanyl)- 2-呋喃基甲基酮 C6H6O2 1192-62-7 86.81 909 911 110.036 3 110.036 8 0.32 4 benzaldehyde 苯甲醛 C7H6O 100-52-7 81.23 959 962 106.041 8 106.041 9 7.00 5 pyridine,3-ethenyl- 3-乙烯基吡啶 C7H7N 1121-55-7 86.36 966 975 105.058 3 105.057 8 3.75 6 hexanoic acid 己酸 C6H12O2 142-62-1 83.48 983 990 ü 116.083 7 0.55 7 2-cyclopenten-1-one, 3,4-dimethyl-3,4-二甲基-2-环戊烯酮 C7H10O 30434-64-181.00 995 986 110.072 8 110.073 2 0.09 8 D-limonene 柠檬烯 C10H16 5989-27-5 86.23 1 028 1 031 136.124 8 136.125 2 0.17 9 benzyl alcohol 苯甲醇 C7H8O 100-51-6 81.00 1 033 1 036 108.057 3 108.057 5 0.18 10 benzeneacetaldehyde 苯乙醛 C8H8O 122-78-1 86.83 1 042 1 045 120.057 6 120.057 5 1.00 11 cis-linalool oxide 顺-芳樟醇氧化物 C10H18O2 5989-33-3 87.98 1 070 1 074 170.130 3 170.130 7 2.83 12 pyrazine, 2,6-diethyl- 2,6-二乙基吡嗪 C8H12N2 13067-27-184.89 1 077 1 084 136.098 5 136.100 0 0.22 13 trans-linalool oxide (furanoid)反式-芳樟醇氧化物(呋喃) C10H18O2 34995-77-2 88.39 1 086 1 086 ü 170.130 7 1.29 14 linalool 芳樟醇 C10H18O 78-70-6 90.11 1 099 1 099 154.135 9 154.135 8 8.23 15 hotrienol 脱氢芳樟醇 C10H16O 29957-43-588.00 1 102 1 107 152.120 1 152.120 1 4.20 16 phenylethyl alcohol 苯乙醇 C8H10O 60-12-8 87.66 1 111 1 116 122.072 6 122.073 2 0.37 17 benzyl nitrile 苯乙腈 C8H7N 140-29-4 94.39 1 135 1 144 117.057 9 117.057 8 4.54 18 camphor 樟脑 C10H16O 76-22-2 85.14 1 146 1 145 152.119 7 152.120 1 0.20 19 cis-ocimenol 顺-罗勒烯醇 C10H18O 7643-59-6 84.76 1 153 1 157 154.135 7 154.135 8 0.50 20 trans-ocimenol 反-罗勒烯醇 C10H18O 7643-60-9 87.55 1 164 1 169 154.136 2 154.135 8 0.98 21 terpinen-4-ol 4-萜烯醇 C10H18O 562-74-3 85.05 1 180 1 177 154.136 1 154.135 8 0.22 22 p-cymen-8-ol 对伞花烃-8-醇 C10H14O 1197-01-9 81.09 1 186 1 183 150.104 0 150.104 5 0.39 23 α-terpineol α-松油醇 C10H18O 98-55-5 92.04 1 194 1 189 154.136 1 154.135 8 9.45 24 safranal 藏花醛 C10H14O 116-26-7 88.65 1 198 1 201 150.104 1 150.104 5 0.08 25 2-(4-methylcyclohex-3-en-1-yl)propanal 2-(4-甲基-3-环己烯-1-基)丙醛 C10H16O 29548-14-9 86.17 1 219 1 229 152.119 5 152.120 1 2.75 26 neraniol 橙花醇 C10H18O 106-25-2 81.07 1 224 1 228 154.135 8 154.135 8 0.32 27 D-carvone 右旋香芹酮 C10H14O 2244-16-8 85.07 1 243 1 246 150.104 3 150.104 5 0.20 28 benzene, 1,3-bis(1,1-dimethylethyl)-1,3-二叔丁基苯 C14H22 1014-60-4 85.82 1 247 1 247 190.172 0 190.172 2 0.11 29 geraniol 香叶醇 C10H18O 106-24-1 88.23 1 250 1 255 154.136 1 154.135 8 1.91 30 thymol 百里酚 C10H14O 89-83-8 90.61 1 290 1 291 150.104 9 150.104 5 0.55 31 carvacrol 香芹酚 C10H14O 499-75-2 94.17 1 297 1 299 150.104 2 150.104 5 1.06 32 4-hydroxy-3-methoxystyrene 4-乙烯基-2-甲氧基苯酚 C9H10O2 7786-61-0 90.99 1 308 1 317 ü 150.068 1 5.54 33 (E)-3,7-dimethyl-2,6-octadienoic acid(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯酸 C10H16O2 4698-08-2 82.94 1 349 1 355 168.115 4 168.115 0 0.31 34 eugenol 丁香酚 C10H12O2 97-53-0 94.34 1 350 1 357 164.083 9 164.083 7 0.53 35 naphthalene, 1,2-dihydro-1,1,6-trimethyl-1,1,6-三甲基-1,2-二氢萘 C13H16 30364-38-6 85.27 1 353 1 354 172.125 7 172.125 2 0.14 36 benzoic acid, 2-formyl-, methyl ester 2-醛基苯甲酸甲酯 C9H8O3 4122-56-9 85.05 1 364 ü 164.047 1 164.047 3 0.22 37 β-damascenone 大马士酮 C13H18O 23726-93-493.37 1 378 1 386 190.135 7 190.135 8 4.61 38 naphthalene, 1,2-dihydro-1,4,6-trimethyl-1,4,6-三甲基-1,2-二氢萘 C13H16 55682-80-9 89.24 1 389 ü 172.125 4 172.125 2 0.24 39 β-lonone β-紫罗酮 C13H20O 79-77-6 84.96 1 478 1 486 192.151 4 192.151 4 0.34 40 α-curcumene α-姜黄烯 C15H22 644-30-4 83.18 1 480 1 483 202.172 3 202.172 2 0.57 41 2,4-di-tert-butylphenol 2,4-二叔丁基苯酚 C14H22O 96-76-4 87.78 1 505 1 503 206.167 1 206.167 1 0.29
续表3 序号 组分 分子式 CAS号 匹配得分保留指数 准确相对分子质量 相对含量/%计算值 参考值 实验值 理论值42 nerolidol 橙花叔醇 C15H26O 7212-44-4 83.22 1 560 1 564 ü 222.198 4 0.11 43 cedrol 雪松醇 C15H26O 77-53-2 90.76 1 609 1 608 222.198 2 222.198 4 0.35 44 α-bisabolol oxide B α-甜没药萜醇氧化物B C15H26O2 26184-88-3 93.11 1 655 1 655 238.193 5 238.193 3 2.48 45 bisabolol oxide B甜没药萜醇氧化物B C15H26O2 55399-12-7 91.38 1 660 1 666 238.193 4 238.193 3 0.61 46 1,1’-biphenyl, 2,2’,5,5’-tetramethyl-2,2’,5,5’-四甲基联苯基 C16H18 3075-84-1 90.42 1 672 1 663 210.14 13 210.140 9 1.05 47 1,1’-biphenyl, 3,4-diethyl-3,4’-二乙基-1,1’-联苯 C16H18 61141-66-0 82.16 1 683 1 692 210.141 3 210.140 9 0.45 48 2,6-diisopropylnaphthalene 2,6-二异丙基萘 C16H20 24157-81-1 88.13 1 718 1 728 212.156 5 212.156 5 0.20 49 benzyl benzoate 苯甲酸苄酯 C14H12O2 120-51-4 89.21 1 765 1 762 212.084 0 212.083 7 0.68 50 phenanthrene 菲 C14H10 85-01-8 86.26 1 779 1 775 178.077 9 178.078 3 0.21 51 cis-9-hexadecenal 顺-9-十六烯醛 C16H30O 56219-04-6 80.77 1 781 1 780 ü 238.229 7 0.19 52 hexahydrofarnesyl acetone 植酮 C18H36O 502-69-2 87.95 1 840 1 844 268.276 8 268.276 6 1.41 53 di-sec-butyl phthalate 邻苯二甲酸二仲丁酯 C16H22O4 4489-61-6 86.75 1 856 1 855 278.151 2 278.151 8 1.25 54 2-heptadecanone 2-十七酮 C17H34O 2922-51-2 87.78 1 899 1 902 254.261 5 254.261 0 2.17 55 farnesyl acetone 法尼基丙酮 C18H30O 1117-52-8 82.84 1 908 1 913 262.229 7 262.229 7 0.34 56 hexadecanoic acid, methyl ester 十六酸甲酯 C17H34O2 112-39-0 92.05 1 924 1 926 270.256 4 270.255 9 2.14 57 isophytol 异植物醇 C20H40O 505-32-8 80.00 1 945 1 948 ü 296.307 9 0.11 58 dibutyl phthalate 邻苯二甲酸二丁酯 C16H22O4 84-74-2 90.15 1 950 1 957 278.151 4 278.151 8 0.46 59 hexadecanoic acid, ethyl ester 棕榈酸乙酯 C18H36O2 628-97-7 80.00 1 992 1 993 284.271 4 284.271 5 0.07 60 geranyllinallol 香叶基芳樟醇 C20H34O 1113-21-9 87.21 2 021 2 034 ü 290.261 0 0.22 61 linoleic acid, methyl ester 亚油酸甲酯 C19H34O2 112-63-0 90.10 2 089 2 092 294.255 1 294.255 9 0.71 62 linolenic acid, methyl ester 亚麻酸甲酯 C19H32O2 301-00-8 86.06 2 095 2 098 292.240 1 292.240 2 0.28 63 2(3H)-furanone, 5-dodecyldihydro-5-十一烷基二氢-2(3H)-呋喃酮 C16H30O2 730-46-1 80.45 2 098 2 105 ü 254.224 6 0.67 64 3,7,11,15-tetramethyl-2-hexadecen-1-ol 3,7,11,15-四甲基己烯-1-醇(叶绿醇) C20H40O 102608-53-7 84.31 2 111 2 116 ü 296.307 9 1.70 65 methyl stearate 硬脂酸甲酯 C19H38O2 112-61-8 85.20 2 125 2 128 298.286 9 298.287 2 0.16 66 linoleic acid 亚油酸 C18H32O2 60-33-3 88.45 2 139 2 133 280.239 8 280.240 2 0.83 67 2,2-methylenebis(6-tert-butyl-4-methylphenol)2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)C23H32O2 119-47-1 94.77 2 401 2 398 340.240 5 340.240 2 1.58 68 tetracosanoic acid, methyl ester二十四酸甲酯 C25H50O2 2442-49-1 87.68 2 726 2 728 382.380 7 382.381 1 1.87
2.4 HS-SPME法与SD法提取物挥发性组分比较经比较发现,HS-SPME法和SD法提取物的组分种类及含量差异较大。两种方法共鉴定出116 种化合物,其中有11 种为共有组分,即:(E)-2-己烯醛、D-柠檬烯、芳樟醇、苯乙醇、樟脑、右旋香芹酮、百里酚、α-姜黄烯、雪松醇、2,2’,5,5’-四甲基联苯基和邻苯二甲酸二丁酯,共有组分占各自总量的56.48%(HS-SPME法)和12.38%(SD法)。HS-SPME法提取物的主要成分为萜烯类化合物,含量最高的D-柠檬烯占总量的51.52%,其次为醇类化合物,而SD法中仅鉴定出两种萜烯类化合物,分别为D-柠檬烯和α-姜黄烯且均在HS-SPME法中检出;SD法提取物的主要成分为醇类化合物,其次为醛类化合物,含量最高的α-松油醇未在HS-SPME法中检测到。 1.4 疗效判定标准 采用美国足踝骨科协会(American orthopedic foot & ankle society,AOFAS)评分系统对术后足功能进行评估。AOFAS评分90~100分为优,75~89分为良,50~74分为可,50分以下为差。 这可能是因为HS-SPME法提取温度低,加热时间短,对一些低分子质量、高挥发性物质有较强的富集作用,组分不易被破坏[27-28]。而传统的SD法样品用量大,浸泡和提取时间长,加热温度高,所以提取的挥发油组分沸点较高,但这可能会使部分沸点低、挥发性强的组分流失,一些组分甚至发生分解或变性,易破坏山银花原有的香气成分[29-30]。由此可知,HS-SPME法对一些低沸点的萜烯类和小极性化合物有较好的选择性;SD法更适合分析高沸点的酯类及大极性的醇类等化合物。 3 结 论本研究通过单因素试验和正交试验优化了HS-SPME法萃取山银花挥发性成分的条件,即:50/30 μm DVB/CAR/PDMS SPME萃取头、1.0 g样品、萃取温度60 ℃、萃取时间60 min、平衡时间25 min以及解吸时间5 min。在该优化条件下,鉴定出59 种组分,占挥发性物质总量的97.17%,含量最高的组分为柠檬烯。 比较HS-SPME法和SD法提取物的共性和差异。结果显示,二者的组分种类及含量差异较大,共鉴定出116 种化合物,有11 种共同组分。其中,HS-SPME法提取物中低沸点、易挥发的萜烯类化合物较多,SD法提取物中酯类及大极性的醇类化合物较多。因此,结合2 种方法共同分析山银花的挥发性成分能够得到更加全面的信息。本研究为山银花药材及相关产品的质量评价和控制提供了参考价值。 参考文献: [1] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典[M]. 2015年版. 北京: 中国医药科技出版社, 2015: 30. 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Comparison of Volatile Components from Flos Lonicerae Extracted by Headspace Solid Phase Microextraction and Steam Distillation ZHANG Pengyun1,2, GUAN Wei1, LI Rong1,*, LONG Chunxia3, LU Junwen1, LIN Shumian1, ZHANG Feng4
(1. Technology Center, Zhongshan Customs, Zhongshan 528400, China; 2. Luoyang Center for Disease Control and Prevention,Luoyang 471000, China; 3. School of Public Health, Guangdong Pharmaceutical University, Zhongshan 528458, China;
4. Institute of Food Safety, Chinese Academy of Inspection and Quarantine, Beijing 100176, China) Abstract: The conditions for extracting volatile components from Flos Lonicerae by headspace solid-phase microextraction(HS-SPME) were optimized by one-factor-at-a-time and orthogonal array design methods. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and gas chromatography-quadrupole time-of-f l ight mass spectrometry (GC-QTOF MS) were used to detect the extracts obtained by HS-SPME and steam distillation (SD). The results showed that the optimum conditions of HS-SPME were as follows: extraction temperature 60 ℃, equilibrium time 25 min, extraction time 60 min, and desorption time 5 min. Under these conditions, 59 components were identified, accounting for 97.17% of the total amount, and the main components extracted by HS-SPME were terpenes, alcohols and aldehydes; a total of 68 components were identified from the SD extract, accounting for 91.69% of the total amount, with alcohols, aldehydes and ketones being dominant.Accordingly, the types and contents of volatile oil components extracted by the two methods were quite different. This study provides a scientific basis for quality identification, development and utilization of Flos Lonicerae. Keywords: Flos Lonicerae; headspace solid-phase microextraction; steam distillation; volatile components
收稿日期:2018-10-29 基金项目:“十三五”国家重点研发计划重点专项(2017YFF0211000) *通信作者简介:李蓉(1969ü)(ORCID: 0000-0002-3728-409X),女,研究员,学士,研究方向为食品安全检测技术。E-mail: lirong828@126.comDOI:10.7506/spkx1002-6630-20181029-343 中图分类号:R284.1 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2020)04-0178-07 引文格式:张鹏云, 管维, 李蓉, 等. 顶空-固相微萃取法与水蒸气蒸馏法提取山银花挥发性组分的比较[J]. 食品科学, 2020, 41(4):178-184. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20181029-343. http://www.spkx.net.cnZHANG Pengyun, GUAN Wei, LI Rong, et al. Comparison of volatile components from Flos Lonicerae extracted by headspace solid phase microextraction and steam distillation[J]. Food Science, 2020, 41(4): 178-184. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20181029-343. http://www.spkx.net.cn
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