碰碰香揮發(fā)物化學(xué)成分分析

熊 偉， 金荷仙，2， 蔡寶珍

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 風(fēng)景園林與建筑學(xué)院，浙江 臨安 311300；2.《中國園林》雜志社，北京 100835）

碰碰香Plectranthus tomentosa屬于唇形科Labiatae，為多年生灌木狀草本植物。因觸碰后可散發(fā)出令人舒適的香氣而享有 “碰碰香”的美稱；又因其香味濃甜，頗似蘋果Malus pumila香味，故又享有“蘋果香”美譽。聞之令人神清氣爽，起到凈化空氣的作用，環(huán)保特點十分突出。葉片泡茶、酒，奇香誘人，可以達到提神醒腦，清熱解暑，驅(qū)避蚊蟲功效。本實驗在室溫下采用活體動態(tài)頂空套袋-吸附采集法[1-2]與熱脫附系統(tǒng)-氣相色譜/質(zhì)譜（TDS-GC/MS）聯(lián)用分析技術(shù)，是一種捕集-吸附-分析相結(jié)合的，并對活體植株揮發(fā)物成分分析的試驗技術(shù)方法，優(yōu)點是可以有效排除外界揮發(fā)物的干擾，真實地反映植物揮發(fā)物成分及其釋放量，適合于近自然狀態(tài)下植物揮發(fā)物的定性和定量分析[3]，是一種新興的植物香氣成分分析方法。目前，該技術(shù)僅在梅花Prunus mume，珍珠梅Siberia kirilowii，地被菊Dendranthema×grandiflorum等植物的香氣成分分析中有應(yīng)用[4-6]，同時結(jié)合保留指數(shù)對碰碰香葉片揮發(fā)物化學(xué)成分進行定性，增加了準(zhǔn)確性[7]，為碰碰香的開發(fā)和利用奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料

選取浙江農(nóng)林大學(xué)溫室內(nèi)成年活體中健康并無病蟲或無缺刻的碰碰香葉片為收集對象。

1.2 氣味物質(zhì)的捕集

1.2.1 采集方法 采用動態(tài)頂空套袋采集法（圖1）。具體操作步驟如下：①用塑料袋套住碰碰香植株,連接過濾管，并保證密閉處不漏氣，然后立刻將袋內(nèi)的空氣放掉。②袋內(nèi)的空氣放完后，連接吸附管，保證連接處不漏氣，然后用泵泵入通過活性炭和GDX-101過濾后的凈化空氣，并密閉系統(tǒng)。③待密閉30 min后，如圖1所示開始循環(huán)采氣。本試驗中材料揮發(fā)性有機物的采集，流量為100 mL·min-1，采樣的時間為30 min。采樣時選擇晴朗無風(fēng)的天氣。

1.2.2 采樣所用的裝置及其質(zhì)量保證采樣氣路 循環(huán)采樣要求有較好的氣密性，管路盡量不形成干擾物質(zhì)，因此選用硅膠管作為連接管路。采樣袋采用的是美國Reynolds Metals公司生產(chǎn)的Reynolds Oven bag。該產(chǎn)品材質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫，可保證不釋放揮發(fā)性氣體，袋子的大小為482mm×596mm。采樣所用的吸附管和吸附劑為TenaxGR，能高效地吸附/解吸低分子量有機物，適用于揮發(fā)性有機成分的富集與分析。采樣管選用Chrompack公司的產(chǎn)品，長16 cm，內(nèi)徑3mm，平均每根采樣管裝0.2000 g左右的Tenax-GR。采樣前將裝有吸附劑的吸附管放在熱脫附器上，在275℃條件下，通氮氣老化2 h，首次用于裝柱的吸附劑，應(yīng)按說明用溶劑清洗并通氮氣吹干后再老化。氣泵及流量計采用的是QC-1型大氣采樣儀，轉(zhuǎn)子流量計使用前經(jīng)皂膜流量計校正。該方法優(yōu)點為：在自然狀態(tài)下，采集材料的揮發(fā)成分可以通過循環(huán)吸附達到揮發(fā)性成分累積富集；材質(zhì)穩(wěn)定的采集袋、高質(zhì)量的吸附管和吸附劑保證了揮發(fā)性成分的有效采集、吸附與解吸，熱脫附方法保證了揮發(fā)性成分的準(zhǔn)確分析。

圖1 揮發(fā)物成分采集裝置Figure1 Schematic diagram of volatiles collection

1.3 揮發(fā)物成分鑒定

1.3.1 實驗儀器 所采用的熱脫附系統(tǒng)（TDS）的裝置是德國GERSTEL公司生產(chǎn)的TD3型，GC（7890A）/MS（5975C）均為美國Agilent公司生產(chǎn)。

1.3.2 香氣成分分析方法 TDS工作條件：系統(tǒng)載氣壓力為20 kPa，進樣口溫度為250℃，脫附溫度為250℃ （10 min），冷阱溫度為-100℃（保持3 min），冷阱進樣時溫度驟然升溫至260℃。氣相色譜（GC）工作條件：色譜柱為30 m×250μm×0.25μm的HP-5MS柱；程序升溫：初始溫度為40℃，保持4 min后以6℃·min-1的速率升至250℃，保持3 min后以10℃·min-1的速率升至270℃，保持5 min。質(zhì)譜（MS）的工作條件：電離方式為El，電子能量為70 eV；原子質(zhì)量范圍為28～450；接口溫度為280℃；離子源溫為230℃；四級桿溫度為150℃。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析 采用氣質(zhì)聯(lián)用儀計算機的NIST2008譜庫，對相對豐度、保留時間和基峰3個參數(shù)進行直觀比較，結(jié)合保留指數(shù)，對各揮發(fā)物成分進行定性；用色譜峰面積歸一法計算其組分的相對含量。

2 結(jié)果和分析

2.1 揮發(fā)物的主要成分和強度

分析鑒定結(jié)果發(fā)現(xiàn)：碰碰香揮發(fā)物主要為44種化合物組成的混合物，具體見圖2和表1。由表1中可見：碰碰香揮發(fā)物成分由烷烴、烯烴、醇、酮、醛、酸、脂、芳香烴等8類化合物組成。進一步分析，在這些成分中，有烷烴5種，烯烴24種，烯烴中萜烯類物質(zhì)有22種，醇6種，酮2種，醛1種，酸1種，酯3種，芳香烴2種；在揮發(fā)物相對含量方面，烷烴6.38%，烯烴84.16%，烯烴中萜烯類物質(zhì)占82.82%，其中檸檬烯占47.61%；醇2.24%，酮2.14%，醛0.27%，，酸0.14%，酯3.19%，芳香烴0.99%，以萜烯類化合物相對含量高；其中萜烯類化合物及其含氧衍生物有33種，相對含量達到90.09%。很明顯，碰碰香揮發(fā)物的主要組分是萜烯類化合物及其含氧衍生物，檸檬烯化合物是單一物質(zhì)成分最多的。

圖2 揮發(fā)物成分總離子流圖Figure2 TIC chromatograph of chemical components

3 結(jié)論與討論

本實驗采用動態(tài)頂空套袋采集法和TDS-GC/MS聯(lián)用等技術(shù)進行揮發(fā)物成分采集與分析，具有真實、準(zhǔn)確、可靠等優(yōu)點，是分析自然狀態(tài)下材料揮發(fā)物成分的有效方法。揮發(fā)物定性分析時結(jié)合保留指數(shù)，更加準(zhǔn)確可靠。碰碰香的揮發(fā)油成分以萜烯類化合物種類最多，達22種；醇6種，位居第2位。碰碰香揮發(fā)物的主要組成是檸檬烯（47.61%）和萜品油烯（10.82%）。研究表明：α-蒎烯、蒈烯等具有較強的抑菌和殺菌作用[8-9]；α-蒎烯、檸檬烯等有鎮(zhèn)咳、祛痰、抑菌作用[9-10]；α-蒎烯和松油醇等具有提神、醒腦、活血等作用；乙酸龍腦酯具有鎮(zhèn)痛抗炎作用；龍腦揮發(fā)性芳香物可使兒童思維清晰、反應(yīng)靈敏、有利于智力發(fā)育[9]；香茅醛具有驅(qū)蚊避蟲的突出效果，一盆冠幅為20～30 cm的驅(qū)蚊草，可有效驅(qū)除約10 m2居室的蚊子，很多驅(qū)蚊產(chǎn)品大多都是這種物質(zhì)在起作用，達到驅(qū)避蚊蟲、凈化空氣的作用，環(huán)保特點十分突出[10]。

表1 揮發(fā)物的化學(xué)成分和MC相對含量Table1 Volatiles and its MC relative content

續(xù)表1

揮發(fā)物會對人體健康產(chǎn)生影響，植物揮發(fā)物中具有生理活性的是萜類化合物，其種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性質(zhì)各異，生理活性表現(xiàn)多樣。劉志強等[8-9]對紫茉莉Mirabilis jalapa，白玉蘭Magnolia denudata等園林植物揮發(fā)物對環(huán)境和人體健康的影響進行過研究。隨著城市化的發(fā)展，社會節(jié)奏的加快，現(xiàn)在很多人犯上了 “現(xiàn)代病”，而室內(nèi)植物中的揮發(fā)物具有優(yōu)雅的香氣，沁人心脾，令人清爽，可提高神經(jīng)細(xì)胞的興奮性，給人一種愉快的感受，可改善情緒，消除疲勞從而調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，碰碰香在室內(nèi)具有很好的適應(yīng)性，且具有提神醒腦，清熱解暑，驅(qū)避蚊蟲的功效，從而在室內(nèi)越來越受人們歡迎。對碰碰香的揮發(fā)物成分的分析旨在通過對其揮發(fā)物成分進行定性和定量分析，并且為今后對碰碰香的其他用途的研究提供科學(xué)參考。

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