GC-MS法分析有氧和充氮加熱條件下吉馬酮和莪術(shù)二酮的化學(xué)變化

宋 珅， 崔小兵， 陳建偉， 劉 曉

(南京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)一級(jí)學(xué)科，江蘇 南京 210023)

溫郁金CurcumawenyujinY.H. Chen et C. Ling 主產(chǎn)于浙江省,為姜科Zingiberaceae姜黃屬Curcuma植物，是常用中藥材莪術(shù)的來(lái)源之一[1]。中醫(yī)認(rèn)為莪術(shù)具有行氣破血、消積止痛的功能，主治癥瘕痞塊、瘀血經(jīng)閉、食積脹痛以及早期宮頸癌。溫郁金每年冬至前后采收，為了防止藥材在貯藏中出現(xiàn)發(fā)霉、腐爛的現(xiàn)象，溫郁金都要在產(chǎn)地經(jīng)過(guò)蒸或煮至透心再晾干[2]。根據(jù)揮發(fā)油的性質(zhì),在這樣的加工、貯藏過(guò)程中的溫郁金的揮發(fā)油類成分定會(huì)受到影響，研究表明鮮品溫郁金(即未經(jīng)加工的藥材)中的莪術(shù)二酮和吉馬酮的量明顯高于加工溫莪術(shù)及貯藏一年的陳品溫莪術(shù)[3-4]。吉馬酮[5]、莪術(shù)二酮[6]均為倍半萜類物質(zhì)，吉馬酮熔點(diǎn)為56～57 ℃，莪術(shù)二酮熔點(diǎn)為61.5～62 ℃，均為熔點(diǎn)較低的化合物。已經(jīng)有報(bào)道證明：吉馬酮具有抗腫瘤作用[7]，且在高溫條件下能轉(zhuǎn)變?yōu)棣?欖烯酮[8]。莪術(shù)二酮具有抗血栓形成作用和抗凝血作用[9]，可以抑制Caco-2細(xì)胞的CYP3A4酶[10]，微生物轉(zhuǎn)化方面的研究已表明利用黑曲霉素(Aspergillusniger)[11-12]及刺囊毛霉(Mucorspinosus)[13]可以使莪術(shù)二酮羥基化或環(huán)氧化，雅致小克銀漢霉(Cunninghamella elegans AS3.2028)可使莪術(shù)二酮的十碳環(huán)外碳碳雙鍵發(fā)生環(huán)氧化[14]。但在加工貯藏中吉馬酮與莪術(shù)二酮的化學(xué)變化目前未見(jiàn)報(bào)道。由于氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用結(jié)合了色譜與質(zhì)譜的優(yōu)點(diǎn)，既發(fā)揮色譜法的高分離能力，又發(fā)揮了質(zhì)譜法的高鑒別能力[15]，且適合揮發(fā)性成分的鑒別。為探究這兩種成分在溫莪術(shù)加工、貯藏中含有量下降的原因,本實(shí)驗(yàn)通過(guò)人工模擬溫郁金的加工過(guò)程，使用GC-MS技術(shù)檢測(cè)過(guò)程中莪術(shù)二酮和吉馬酮的變化。研究表明在人工模擬溫莪術(shù)的加工過(guò)程中,莪術(shù)二酮表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性,而吉馬酮表現(xiàn)為易分解,易被氧化。由此證明溫莪術(shù)在加工、貯藏中的化學(xué)成分變化并不完全是由于化學(xué)成分的揮發(fā)，還有可能是因?yàn)槠湓诩庸べA藏過(guò)程中性質(zhì)不穩(wěn)定發(fā)生化學(xué)變化而導(dǎo)致的，且莪術(shù)揮發(fā)油的主要成分在加工、貯藏過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。該研究為探析溫莪術(shù)在加工、貯藏中的化學(xué)成分變化規(guī)律提供了理論論據(jù)。

1 儀器與試藥

Agilent6890/5975B型氣-質(zhì)聯(lián)用分析儀，G1701DAD.03.00.611工作站，NIST05標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜檢索庫(kù)； BT125電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器有限公司)；EPED超純水系統(tǒng)(南京易普達(dá)易科技發(fā)展有限公司)；恒溫水浴箱( HH-S 金壇市醫(yī)療儀器廠)。

吉馬酮(批號(hào)20110924，純度98%)、莪術(shù)二酮(批號(hào)20110611，純度98%)均購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司。乙腈為色譜純(美國(guó)Merck公司),甲醇為色譜純(上海凌峰化學(xué)試劑有限公司), 超純水(自制)，其余試劑均為分析純。

2 方法

2.1 GC-MS檢測(cè)條件 HP-5MS色譜柱(0.25 mm×30 m, 0.25 μm),載氣為氦氣,電離方式EI,離子源溫度200 ℃,電子能量70 eV,接口溫度250 ℃,發(fā)射電流150 μA,質(zhì)量范圍35～455 aum,掃描周期0.4 s。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)Xcalibur1.2,圖譜庫(kù)NIST05。程序升溫:啟始溫度140 ℃,保持3 min;然后以2 ℃/min升溫至180 ℃,再以4 ℃/min升至260 ℃后，保持5 min。柱壓53 kPa,體積流量1.0 mL/min;進(jìn)樣量0.2 μL;分流比20∶1。

2.2 對(duì)照品溶液的制備 精密稱取吉馬酮1.23 mg，莪術(shù)二酮1.52 mg，分別置1 mL量瓶中加甲醇溶解、定容，用0.22 μm微孔濾膜濾過(guò)，即得。

2.3 樣品溶液的制備

2.3.1 充氮保護(hù)下樣品溶液的制備 精密稱取吉馬酮1.45 mg，莪術(shù)二酮1.64 mg，分別置于安瓿瓶中，充氮后封口，吉馬酮放于100 ℃水浴鍋中加熱2 h，再放在40 ℃水浴鍋中加熱30 h，取出。莪術(shù)二酮放于100 ℃水浴鍋中加熱10 h，再放在40 ℃水浴鍋中加熱40 h，取出打開(kāi)安瓿瓶，加甲醇溶解分解物，將溶液移入1 mL量瓶中定容，用0.22 μm微孔濾膜濾過(guò)，即得。

2.3.2 有氧情況下樣品溶液的制備 精密稱取吉馬酮1.23 mg，莪術(shù)二酮1.17 mg，分別置于安砵瓶中，封口，放于100 ℃水浴鍋中加熱10 h，再放在40 ℃水浴鍋中加熱18 h，取出。打開(kāi)安砵瓶，加甲醇溶解分解物，將溶液移入1 mL量瓶中定容，用0.22 μm微孔濾膜濾過(guò)，即得。

3 結(jié)果

吉馬酮對(duì)照品，充氮保護(hù)后的分解產(chǎn)物、有氧條件下的分解產(chǎn)物的GC-MS總離子流圖(TIC)見(jiàn)圖1，莪術(shù)二酮對(duì)照品、充氮保護(hù)后的分解產(chǎn)物、有氧條件下的分解產(chǎn)物的GC-MS總離子流圖(TIC)見(jiàn)圖2，通過(guò)GC-MS分析,檢索NISTVersion 1.7圖譜庫(kù),并結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)的譜圖解析，以質(zhì)譜離子峰面積歸一化法測(cè)得每個(gè)檢出成分的相對(duì)百分含有量,見(jiàn)表1、表2。

4 討論與小結(jié)

圖1 吉馬酮對(duì)照品(a)、充氮保護(hù)后的分解產(chǎn)物(b)、有氧條件下的分解產(chǎn)物(c)GC-MS圖譜

經(jīng)GC-MS的圖譜鑒定，對(duì)照品吉馬酮的峰出現(xiàn)在20 min左右，充氮保護(hù)下吉馬酮被部分保留下來(lái),相對(duì)含量為41.69%，還有一部分吉馬酮產(chǎn)生了相對(duì)含量為12.38%的2，3-二氫-2,2,5,6-4甲基香豆酮及相對(duì)含量為12.04%的順式-2,7-單二烯等物質(zhì)。其中2,3-二氫-2,2,5,6-4甲基香豆酮在加工后的溫莪術(shù)揮發(fā)油中可被檢測(cè)出來(lái)[4]。有氧條件下吉馬酮被破壞的較劇烈在GC-MS條件下完全檢測(cè)不到，且被氧化：出現(xiàn)了相對(duì)含量為28.47% 的1，6-二甲基-9-(1-甲基亞乙基)-5，12-雙氧三環(huán)[9.1.0.0(4,6)]烷-9-酮，相對(duì)含量為18.91%的3，4-二氫-4，4，5，7，8-五甲基-6-香豆素醇，相對(duì)含量為14.39%的7-環(huán)己基-2,3-二氫-2-甲基-香豆酮等物質(zhì)。吉馬酮經(jīng)GC-MS測(cè)定的化合物在有氧和無(wú)氧條件下共有20種，在充氮保護(hù)的條件下，吉馬酮產(chǎn)生15個(gè)成分，而在有氧條件下，吉馬酮產(chǎn)生7個(gè)化學(xué)成分，其中共有成分僅有3種，說(shuō)明吉馬酮性質(zhì)不穩(wěn)定，容易發(fā)生化學(xué)變化。可見(jiàn)吉馬酮在有氧和缺氧的條件下，發(fā)生化學(xué)變化產(chǎn)生的化學(xué)成分差異很大。根據(jù)這部分實(shí)驗(yàn)可以推測(cè)：在缺氧條件下，即溫莪術(shù)藥材內(nèi)部吉馬酮易被保留，而與氧氣接觸的藥材表面吉馬酮易被分解。

圖2 莪術(shù)二酮對(duì)照品(a)、充氮保護(hù)后的分解產(chǎn)物(b)、有氧條件下的分解產(chǎn)物(c)GC-MS圖譜

表1 經(jīng)GC-MS檢測(cè)在有氧及無(wú)氧條件下吉馬酮的分解物

表2 經(jīng)GC-MS檢測(cè)在有氧及無(wú)氧條件下莪術(shù)二酮的分解物

莪術(shù)二酮經(jīng)GC-MS測(cè)定的化合物在有氧和無(wú)氧條件下共有8種。其中莪術(shù)二酮在充氮保護(hù)下相對(duì)百分含有量為64.15%，有氧條件下相對(duì)含量為46.43%，并且莪術(shù)二酮在充氮保護(hù)下產(chǎn)生了新莪術(shù)二酮，在有氧條件下產(chǎn)生了γ-欖香烯，可見(jiàn)溫莪術(shù)中揮發(fā)性物質(zhì)在加工及貯藏條件下可互相轉(zhuǎn)化。莪術(shù)二酮在充氮保護(hù)及有氧條件下均產(chǎn)生了：環(huán)己烷，1-乙基-2-丙基十四烯(充氮保護(hù)相對(duì)含量為13.31%及有氧條件下為22.76%)，3，7-二甲基-6-辛烯醛(充氮保護(hù)相對(duì)含量為10.46%及有氧條件下為19.07%)。由此可以看出，莪術(shù)二酮在充氮保護(hù)和有氧的環(huán)境中，性質(zhì)都較吉馬酮穩(wěn)定，不易發(fā)生化學(xué)變化，在缺氧條件下即溫莪術(shù)藥材內(nèi)部比在有氧條件下即藥材表面更穩(wěn)定。

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)可以觀察到：吉馬酮、莪術(shù)二酮化學(xué)性質(zhì)不同，吉馬酮易被氧化，在有氧條件下二者都會(huì)被破壞。溫莪術(shù)的傳統(tǒng)加工方法：整個(gè)煮制，可以使藥材中的吉馬酮和莪術(shù)二酮在缺氧的條件下得以更好的保存。

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