MassworksTM與氣相色譜-質譜聯(lián)用分析當歸揮發(fā)油成分

周 圍，雷春妮，張雅珩

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，甘肅蘭州 730070；2.甘肅出入境檢驗檢疫局綜合技術中心，甘肅蘭州 730010）

MassworksTM與氣相色譜-質譜聯(lián)用分析當歸揮發(fā)油成分

周 圍1，2，雷春妮1，張雅珩2

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，甘肅蘭州 730070；2.甘肅出入境檢驗檢疫局綜合技術中心，甘肅蘭州 730010）

首次采用氣相色譜-四極桿質譜聯(lián)用技術（GC－Q MS） 和氣相色譜-離子阱質譜聯(lián)用技術（GC-IT MS）對甘肅岷縣當歸油的揮發(fā)性成分進行了定性分析。綜合運用MassworksTM質譜解析軟件、氣相色譜－離子阱質譜二級質譜數(shù)據(jù)分析以及譜庫檢索等解析手段鑒定出當歸油中30種揮發(fā)性成分，主要為Z-蒿苯內酯、E-蒿苯內酯、β-羅勒烯、α-蒎烯、3-正丁烯基苯酞、γ-欖香烯等。結果表明，幾種定性手段得到的結果相互驗證，能夠顯著提高未知成分鑒別的準確性和可靠性。

氣相色譜-離子阱質譜儀，MassworksTM軟件，當歸油，揮發(fā)性成分

當 歸（Angelica sinensis（Oliv.）Diels）為 傘 形 科 植物當歸的干燥根，性甘、辛、溫，有補血活血、調經(jīng)止血、潤腸通便等功效[1]。當歸揮發(fā)油為當歸的主要活性成分，在治療痛經(jīng)、平喘解痙、中樞抑制、抗炎鎮(zhèn)痛以及提高免疫力等方面有 廣 泛 的藥 理 活 性[2-4]，目 前國家藥品標準的成方制劑中以當歸揮發(fā)油入藥的品種多達40余種[5]。然而，當歸揮發(fā)油因當歸產(chǎn)地的不同，使其揮發(fā)性組分及含量存在差異，進而影響當歸揮發(fā)油的藥效[6-7]。鑒于當歸揮發(fā)油的藥用價值和不同產(chǎn)地當歸揮發(fā)油成分的復雜性，對岷縣當歸揮發(fā)油組分進行分析，一方面可為藥理作用的研究提供依據(jù)，另一方面可為建立岷縣當歸化學指紋圖譜奠定基礎。

在氣相色譜-質譜數(shù)據(jù)的處理中，常規(guī)方法主要依賴于譜圖匹配度來定性。眾所周知，單一譜庫檢索未知化合物，往往會出現(xiàn)同一色譜峰具有多個匹配度都很高的化合物與之對應，使其定性困難，甚至會導致定性錯誤。為提高質譜定性的準確性、可靠性，本研究首次采用氣相色譜-四極桿質譜儀（GC-Q MS）和氣相色譜-離子阱質譜儀（GC-IT MS）對甘肅岷縣當歸油的揮發(fā)性成分進行分析。依據(jù)GC-IT MS的多級質譜數(shù)據(jù)和MassworksTM質譜軟件解析對檢測出的揮發(fā)性成分進行多方面的定性鑒別，該方法簡單、實用，彌補了常規(guī)GC-MS譜庫檢索的不足，且MassworksTM質譜解析軟件能顯著提高質譜定性的準確性，可廣泛應用于復雜樣品中揮發(fā)性成分的定性分析中。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

當歸 購自甘肅岷縣，經(jīng)鑒定為當歸Angelicasinensis（Oliv.） Diels的 干 燥 根 ，當 歸 揮 發(fā) 油 由 常 壓 水蒸氣蒸餾法（NPSD）提?。喝‘敋w藥材100g，粉碎，過3號篩，按2010版《中國藥典》[8]，連續(xù)蒸餾8h收集揮發(fā)油，待分析。

Agilent 7890A/5975C氣相色譜-四級桿質譜聯(lián)用儀 美國安捷倫公司；Thermo Ttrace 1300/ITQ1100氣相色譜-離子阱質譜聯(lián)用儀 賽默飛世爾科技；MassworksTM質 譜 解 析 軟 件 美 國 Cerno Bioscience公司。

1.2 GC-Q MS分析條件

1.2.1 色譜條件 色譜柱：HP-5MS毛細管柱（30m× 0.25mm×0.25μm）；升 溫 程 序 ：初 始 溫 度60℃ ，保 持1min，以2℃/min的 速 率 升 至 198℃ ；進 樣 口 溫 度 為250℃；載氣：高純氦氣（純度≥99.999%），分流比：100∶1，流速：1mL/min；進樣量：0.4μL。

1.2.2 質譜條件 電子轟擊（EI）離子源；電子能量：70eV；離子源溫度：230℃；傳輸線溫度250℃；采樣模式：全掃描；質量掃描范圍：m/z30~400。以全氟三丁胺（PFTBA）標準品為外標對質譜進行校正。

1.3 GC-IT MS分析條件

1.3.1 色譜條件 同1.2.1。

1.3.2 質 譜 條 件 電 子 轟 擊 離 子 源 ； 電 子 能 量 ：70eV；離子源溫度：200℃；傳輸線溫度250℃；碰撞氣：氦氣，碰撞能量自動設定。一級采集模式：全掃描，質量掃描范圍：m/z30~400；二級采集模式：全掃描，質量掃描范圍：m/z40~220。

2 結果與討論

2.1 實驗結果

將當歸油樣品分別在GC-IT MS和GC-Q MS上進行檢測分析，得到相應的總離子流色譜圖。由于GC-IT MS和GC-Q MS的色譜分離條件完全相同，兩種總離子流圖基本一致，圖1為GC-IT MS總離子流圖。

圖1 當歸油的GC-IT MS總離子流圖Fig.1 GC-IT MS total ion chromatogram of essential oil from angelica sinensis

GC-Q MS譜圖和GC-IT MS譜圖分別利用NIST 08和NIST 11標準譜庫檢索對揮發(fā)性組分進行初步定性，然后用MassworksTM質譜解析軟件對GC-Q MS譜圖進行校正，測定各組分的模擬精準分子量，結合GCIT MS的多級質譜數(shù)據(jù)及相關文獻[9-12]，對當歸油揮發(fā)性組分進一步鑒定。綜合三種分析方法的結果，最終得到當歸油揮發(fā)性組分的定性結果，見表1。

由鑒定結果（表1）可知，岷縣當歸揮發(fā)油鑒定出30種化合物，主要為內酯類和萜烯類物質，相對峰面積之和為98.72%。其主要成分為藁本內酯，在揮發(fā)油中的相對峰面積為83.52%，也是賦予當歸揮發(fā)油香味特征和主要活性的成分[13-14]。揮發(fā)油中相對含量較高的成分還有：β-羅勒烯、α-蒎烯、3-正丁烯基苯酞，與文獻[10]報道一致。

2.2 質譜解析方法對當歸揮發(fā)油組分鑒定的影響

2.2.1 MassworksTM質譜解析軟件的應用 MassworksTM質譜解析軟件利用同位素峰形校正檢索技術（calibrated lineshape isotope profile，CLIPs），通 過 建立元素組成已知的一個或多個離子生成的校準函數(shù)，對樣品質譜峰的精確質量數(shù)（質量準確度）和同位素峰形（譜圖準確度）同時進行校正匹配，實現(xiàn)對未 知 化 合 物 分 子 式 的 識 別 ，其 MSIntegrityTM技 術 可使四極桿質譜儀質量精度提高100倍，精度達到ppm級[15-16]。MassworksTM質譜解析軟件提供元素組成、模擬精準分子量等化合物信息，可以大大縮小譜庫檢索范圍，增加譜庫檢索的針對性，便于區(qū)分經(jīng)譜庫檢索得到的匹配度相近的化合物，以及輔助確定匹配度較低的化合物。如圖1中的15號色譜峰，譜庫檢索結果環(huán)庚三烯酮（C7H6O）和1，4-環(huán)己二烯-1，2-二甲酸酐（C8H6O3），與此處峰的匹配度均很高（環(huán)庚三烯酮匹配度為93，1，4-環(huán)己二烯-1，2-二甲酸酐匹配度為91），顯然僅根據(jù)譜庫檢索的匹配度定性很難確定此峰的歸屬。由MassworksTM質譜解析軟件分析可知，15號峰對應的化合物分子式為C8H6O3，模擬精準分子量為150.0797u，而環(huán)庚三烯酮和1，4-環(huán)己二烯-1，2-二甲酸酐的理論分子量分別為106.0418u和150.0317u，經(jīng)比較該模擬精確分子量與1，4-環(huán)己二烯-1，2-二甲酸酐的理論精準分子量僅相差0.0480u，由此可以確認該色譜峰所對應的成分應為1，4-環(huán)己二烯-1，2-二甲酸酐。同樣，圖1中的27號色譜峰，對乙基苯丙酮（C11H14O）和丁苯酞（C12H14O2）與此處峰的匹配度均較低（對乙基苯丙酮匹配度為83和丁苯酞 匹 配 度 為78），理 論 分 子 量 分 別 為162.1045u和190.0994u，經(jīng)MassworksTM質譜解析軟件擬合得該峰的精準分子量為190.0742u，由此確定該峰為丁苯酞。

對一些用EI電離沒有得到分子離子峰的揮發(fā)性化合物，可通過MassworksTM質譜解析軟件的CLIPs技術檢索其特征碎片離子，獲得其元素組成達到輔助定性的目的。如圖1中的8號色譜峰，經(jīng)NIST譜庫檢索，初步定性為α-羅勒烯。α-羅勒烯經(jīng)EI源電離后產(chǎn)生的分子離子峰豐度很低，但有明顯的m/z121特征碎片離子，利用MassworksTM質譜解析軟件對該組分質譜圖中的模擬精準分子量為121.0957u碎片離子進行CLIPs檢索，得到元素組成為C9H13的碎片，在此碎片的基礎上加-CH3，得到元素組成為C10H16的化合物，借助NIST譜庫的反檢索功能確定為α-羅勒烯，由此可見，經(jīng)CLIPs檢索[M-CH3]+碎片離子，可確定該峰對應的化合物是α-羅勒烯。

2.2.2 GC-IT MS多級質譜功能的應用 借助GC-ITMS的多級質譜功能，探索化合物的質譜裂解規(guī)律，可以輔助對同類型化合物進行判別定性。從表1可看出，當歸油的揮發(fā)性成分主要為萜烯類化合物，且分子式多集中在C10H16和C15H24，分子量分別為136u和204u。對此類化合物進行GC-IT MS二級質譜檢測，結果發(fā)現(xiàn)，盡管此類化合物結構存在差異，但具有共同的質譜裂解規(guī)律，分子離子經(jīng)EI源電離后產(chǎn)生一系列丟失m/z14的離子碎片，應為CH2片段。如圖2所示，α-蒎烯的二級碎片為m/z121、107、93、79；γ-欖香烯 的 二 級 碎 片 為 m/z189、175、161、147、133、119、105。此外，如圖1中的13號色譜峰經(jīng)譜庫檢索，二正戊基酮和6-十四酮的匹配度均很高（二正戊基酮匹配度為93，6-十四酮匹配度為91）。根據(jù)脂肪酮裂解規(guī)律，脂肪酮R-CO-R′可發(fā)生兩個α斷裂反應，分別產(chǎn)生RCO+離子和R′CO+離子，兩者中以失去較大烷基的反應占優(yōu)勢，若R和R′均為正構烷基，則斷裂的競爭力超過α斷裂[17]。如果該峰對應的化合物是二正戊基酮，則分子離子的α斷裂產(chǎn)物為m/z99離子，斷裂產(chǎn)生m/z71離子，這兩個離子是質譜圖中的基峰和次強峰，這與該峰對應的質譜圖（圖3）相符，由此可以確認該色譜峰所對應的成分為二正戊基酮。上述表明，利用化合物的質譜裂解規(guī)律，可提高鑒定效率，增加判定的準確度。

表1 當歸油的揮發(fā)性成分的定性結果Table 1 Volatile components of essential oil from angelica sinensis

圖2 α-蒎烯和γ-欖香烯的二級質譜圖Fig.2 MS/MS spectra of α-Pinene and γ-Elemene

圖3 13號峰的質譜圖Fig.3 MS spectra of peak No.13

3 結論

首次運用GC-Q MS和GC-IT MS方法測定了岷縣當歸油的揮發(fā)性成分。依據(jù)GC-Q MS譜庫檢索和GC-IT MS的二級質譜數(shù)據(jù)，結合MassworksTM質譜解析軟件對當歸油揮發(fā)性組分進行了定性鑒別。該定性手段克服了常規(guī)GC-MS譜庫檢索的不確定性，幾種定性手段得到的結果相互驗證、相互支撐，進一步提高了定性結果的準確性和可靠性；該定性思路也可應用于其他復雜樣品揮發(fā)性成分的檢測中，以提高定性鑒別的準確度和可信度。

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Analysis of essential oils from angelica sinensis by MassworksTMand gas chromatography-mass spectrometry

ZHOU Wei1，2，LEI Chun-ni1，ZHANG Ya-heng2
（1.College of Food Science and Engineering，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China；2.Central Laboratory of Technical Center of Gansu Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Lanzhou 730010，China）

The volatile components in angelica sinensis oil from Minxian were analyzed for the first time by gas chromatography-quadrupole mass spectrometry （ GC-Q MS ） and gas chromatography-ion trap mass spectrometry （GC-IT MS）.Total of thirty compounds were identified by MassworksTMsoftware analysis，MS/MS qualitative analysis approach of GC-IT MS and library search.The major volatile components of essential oil from angelica sinensis were Z-ligustilide ， E-ligustilide ， β -Ocimene ， α -Pinene ， 3-Butylidene phthalide and γ -Elemene.Results showed that the results obtained by three kinds of qualitative methods which were MassworksTMsoftware analysis，MS/MS qualitative analysis approach of GC-IT MS and library search mutual authentication could improve the accuracy and reliability of identification of unknown composition.

GC-IT MS；MassworksTMsoftware；angelica sinensis oil；volatile component

TS201.1

A

1002-0306（2014）22-0069-04

10.13386/j.issn1002-0306.2014.22.006

2014－02－26

周圍（1953-），男，研究員，主要從事食品營養(yǎng)及食品安全分析方面的研究。