頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析竹醋液揮發(fā)性化合物

劉慶，童森淼，馬建義

（浙江農(nóng)林大學(xué)林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江臨安 311300）

頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析竹醋液揮發(fā)性化合物

劉慶，童森淼，馬建義

（浙江農(nóng)林大學(xué)林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江臨安 311300）

為探討精制前后竹醋液揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）及不同極性萃取纖維頭對(duì)VOCs的萃取效果，采用2種不同極性萃取纖維頭的頂空固相微萃取法（HS-SPME）萃取精制前后竹醋液VOCs，并通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）分析。2種纖維頭萃取出精制前后竹醋液54和57種有機(jī)化合物，其中竹醋原液中聚二甲基硅氧烷（PDMS）纖維頭萃取出41種，主要為2-甲氧基-苯酚（9.03%），4-乙基-苯酚（8.36%），苯酚（6.48%），聚丙烯酸酯（PA）纖維頭萃取出32種，主要為苯酚（17.23%），2-甲氧基-苯酚（12.73%），乙酸（11.80%）；精制液中PDMS纖維頭萃取出42種，主要為2-甲氧基-苯酚（12.09%），4-乙基-苯酚（8.86%），苯酚（6.80%）等，PA纖維頭萃取出35種，主要為苯酚（19.66%），2-甲氧基-苯酚（14.72%），乙酸（6.65%）等。結(jié)果顯示：PA纖維頭對(duì)精制前后竹醋液中酸類、酚類和醛類的吸附力優(yōu)于PDMS纖維頭，其中在對(duì)酸類的吸附上PA纖維頭有較為顯著的優(yōu)勢(shì)；而在酮類和烯類上PDMS纖維頭的吸附力要優(yōu)于PA纖維頭。因此，在使用固相微萃取萃取竹醋液中不同的成分時(shí)應(yīng)該有選擇地使用纖維頭以便較準(zhǔn)確地萃取出目標(biāo)成分。圖4表2參16

竹醋液；揮發(fā)性有機(jī)化合物；頂空固相微萃??；氣象色譜-質(zhì)譜

竹醋液是一種成分相當(dāng)復(fù)雜的混合性溶液，是竹材在熱解或干餾過(guò)程中產(chǎn)生的一種棕褐色液體，其揮發(fā)性物質(zhì)具有特殊的煙熏味，其主要成分為酸類、酚類、醛類、酮類和酯類化合物[1-3]。中國(guó)從20世紀(jì)90年代末開始研究竹醋液，至今為止很多科研工作者和企業(yè)對(duì)竹醋液的開發(fā)應(yīng)用做了大量研究[4]。有研究表明，竹醋液在農(nóng)業(yè)上可作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑使用，如促進(jìn)植物的發(fā)芽及根系的生長(zhǎng)等，在養(yǎng)殖業(yè)上可作為動(dòng)物飼料添加劑以調(diào)節(jié)動(dòng)物生長(zhǎng)，在醫(yī)藥衛(wèi)生及環(huán)境保護(hù)上可作為殺菌劑、抑菌劑使用[5-12]。固相微萃?。⊿PME）是20世紀(jì)90年代初推出的一個(gè)新的采樣和樣品制備方法，一方面減少了樣品的分析時(shí)間，另一方面節(jié)省了溶劑處理成本，屬于非溶劑型萃取法[13]，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用到采樣和分析環(huán)境、食物、香氣、法醫(yī)鑒定和藥物樣品等方面[14]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)精制前后竹醋液揮發(fā)性有機(jī)化合物的研究還比較少[15-16]。因此，本實(shí)驗(yàn)擬在室溫條件下采用2種不同極性萃取纖維頭的頂空-固相微萃取法（HS-SPME），采集精制前后竹醋液的揮發(fā)性有機(jī)化合物，并進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）分析比較，以明確精制前后竹醋液揮發(fā)性有機(jī)化合物的含量、成分及各萃取纖維頭對(duì)不同化合物的吸附效果，為竹醋液揮發(fā)性有機(jī)化合物的進(jìn)一步研究提供一定的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

竹醋原液為浙江富來(lái)森中竹科技股份有限公司生產(chǎn)。精制竹醋液為浙江富來(lái)森中竹科技股份有限公司生產(chǎn)的竹醋原液經(jīng)過(guò)浙江農(nóng)林大學(xué)森林保護(hù)實(shí)驗(yàn)室中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀制得。

1.2 樣品采集

采用固相微萃取方法，利用2種極性纖維萃取頭收集竹醋液的揮發(fā)性化合物，這2種萃取纖維頭分別為100μm聚二甲基硅氧烷（PDMS）和聚丙烯酸酯（PA，美國(guó)Supelco）。在樣品采集前，首先將固相微萃取進(jìn)樣器上的萃取頭在氣相色譜的進(jìn)樣口活化，活化溫度為250℃，活化時(shí)間為30 min。取適量的竹醋原液置于自制的樣品瓶中，打開蓋子插入萃取纖維頭，于室溫（15±5）℃下頂空取樣30 min。然后，在GC-MS（HP7890GC/5975MS，美國(guó)Agilent）進(jìn)樣口解吸3min進(jìn)行GC-MS分析。在其他條件不變的情況下，依次用另外一種萃取纖維頭進(jìn)行同樣操作。

1.3 GC-MS分析

GC條件：色譜柱為HP-5（30m×0.25mm×0.25μm），進(jìn)樣口溫度250℃，初始柱溫60℃，10℃·min-1升溫至230℃，保留30min。載氣：氦氣，流速1mL·min-1，柱前壓71 kPa，分流比10∶1。

MS條件：EI離子源，電離能源70 eV，四極桿（MSQuard）溫度150℃，離子源溫度（MSSource）230℃，調(diào)諧方式：標(biāo)準(zhǔn)調(diào)諧，質(zhì)量掃描方式：SCAN，溶劑延遲：1min，掃描范圍30～500，電子倍增器電壓：1 635 V。

對(duì)萃取出來(lái)的揮發(fā)性成分用標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)NIST 0.8L進(jìn)行匹配對(duì)照解析，選用匹配度85%以上結(jié)果，采用峰面積歸一化法計(jì)算相對(duì)相對(duì)含量同時(shí)根據(jù)保留指數(shù)和參考文獻(xiàn)進(jìn)行定性。

2 結(jié)果

實(shí)驗(yàn)中利用2種纖維頭來(lái)吸附精制前后竹醋液揮發(fā)性有機(jī)化合物，然后通過(guò)GC-MS分析。由于竹醋液揮發(fā)性有機(jī)化合物種類繁多，結(jié)構(gòu)多樣，僅使用一種纖維頭很難完全吸附所有成分，而根據(jù)萃取纖維頭特性選擇性地吸附，一方面可以較全面的萃取出各種揮發(fā)性成分，另一方面可以明確各纖維頭對(duì)同一揮發(fā)性成分的吸附能力。因此，本實(shí)驗(yàn)中使用2種不同極性萃取纖維頭進(jìn)行萃取研究。

由圖1～4的GC-MS總離子流譜圖可看出：2種纖維頭萃取的揮發(fā)性成分的異同。采用計(jì)算機(jī)檢索和人工解析質(zhì)譜圖，2種纖維頭的精制前后竹醋液分別萃取出54種和57種成分（表1）。結(jié)果（表2）顯示：2種纖維頭檢測(cè)出的化合物種類有所不同，其中：竹醋原液中PDMS纖維頭萃取出酚類20種（56.75%），酮類10種（7.79%），酸類（0），醛類4種（1.58%），烯類4種（6.95%）、，其他類3種（1.10%）；PA纖維頭萃取出酚類18種（65.55%），酮類6種（3.32%），酸類3種（15.11%），醛類3種（3.55%），烯類2種（0.49%）。精制液中PDMS纖維頭萃取出酚類24種（71.73%），酮類6種（5.04%），酸類1種（0.41%），醛類3種（1.50%），烯類2種（0.54%），芳香類5種（1.71%），其他類1種（0.14%）；PA纖維頭萃取出酚類28種（82.90%），酮類1種（0.20%），酸類3種（9.14%），醛類3種（2.45%）。

圖1 竹醋液揮發(fā)性成分GC-MS總離子流色譜圖（PA纖維頭）Figure 1 Total ion current chromatogram of volatile components volatile components from original bamboo vinegar by GC-MS（PA fiber）（PDMS fiber）

圖2 竹醋液揮發(fā)性成分GC-MS總離子流色譜圖（PDMS纖維頭）Figure 2 Total ion current chromatogram of volatile components from original bamboo vinegar by GC-MS（PDMS fiber）

圖3 精制竹醋液揮發(fā)性成分GC-MS總離子流色譜圖（PDMS纖維頭）Figure 3 Total ion current chromatogram of volatile components from refined bamboo vinegar by GC-MS（PA Fiber）

圖4 精制竹醋液揮發(fā)性成分GC-MS總離子流色譜圖（PA纖維頭）Figure 4 Total ion current chromatogram of volatile components from refined bamboo vinegar by GC-MS（PDMSFiber）

PDMS纖維頭從竹醋原液中萃取出41種成分主要為2-甲氧基-苯酚（9.03%），4-乙基-苯酚（8.36%），苯酚（6.48%），欖香烯（4.20%）；PA纖維頭萃取出32種成分，主要為苯酚（17.23%），2-甲氧基-苯酚（12.73%）、乙酸（11.80%），2-甲基-苯酚（8.01%）。PDMS纖維頭從精制液中萃取出42種成分，主要為2-甲氧基-苯酚（12.09%），4-乙基-苯酚（8.86%）、4-乙基-2-甲氧基-苯酚（7.41%），苯酚（6.80%）等；PA纖維頭萃取出35種成分，主要為苯酚（19.66%），2-甲氧基-苯酚（14.72%），2-甲基-苯酚（9.40%），乙酸（6.65%）等（表2）。

3 討論

本實(shí)驗(yàn)中采用2種不同極性纖維頭，使用HS-SPME法萃取竹醋原液與精制液揮發(fā)性有機(jī)化合物并對(duì)其進(jìn)行GC-MS分析。在主要類別上如酸類測(cè)得精制前后竹醋液相對(duì)含量分別為PDMS得0和0.41%，而PA測(cè)得15.11%和9.14%，可見PA纖維頭對(duì)酸類有較好的吸附力，并且發(fā)現(xiàn)精制后的竹醋液的酸類相對(duì)含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。酚類是竹醋液的最主要成分，精制前PDMS測(cè)得酚類相對(duì)含量為56.75%，PA測(cè)得酚類相對(duì)含量為71.73%，精制后PDMS測(cè)得酚類相對(duì)含量為65.55%，PA測(cè)得酚類相對(duì)含量為82.90%。從總離子流色譜圖來(lái)看，PA纖維頭萃取的化合物峰面積要遠(yuǎn)大于PDMS纖維頭。由此可以推出：PA纖維頭萃取的化合物的絕對(duì)含量要遠(yuǎn)高于PDMS纖維頭。其精制前后種類有明顯變化，如：PDMS測(cè)得酚類由之前的20種變?yōu)?4種，PA測(cè)得酚類由之前的18種變?yōu)?8種，對(duì)于其種類明顯增加的原因有待于進(jìn)一步研究。酮類在精制前后種類和相對(duì)含量均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，如：PDMS測(cè)得酮類由之前的10種變?yōu)?種，相對(duì)含量由之前的7.79%變?yōu)?.04%，而PA測(cè)得酮類由之前的6種變?yōu)?種，相對(duì)含量由之前的3.32%變?yōu)?.20%。醛類在種類上無(wú)顯著變化但相對(duì)含量略有下降如：PDMS測(cè)得由1.58%下降為1.50%，PA測(cè)得由3.55%下降為2.45%。烯類中PDMS測(cè)得由4種6.95%下降為2種0.54%，PA測(cè)得由2種0.49%下降為0。

表1 竹醋液揮發(fā)性成分的GC-MS分析結(jié)果Table 1 Analysis results ofbamboo vinegar volatile compoundsby GC-MS

表1 （續(xù)）

表2 竹醋液中各組分含量及種類對(duì)照Table 2 Comparison of componentand contentof bamboo vinegar

2種纖維頭在竹醋原液中共測(cè)出54種成分，其中共有成分19種，非共有成分35種。在精制液中2種纖維頭共測(cè)出57種成分，其中共有成分20種，非共有成分37種。另外，在主要成分上，PA纖維頭對(duì)精制前后竹醋液中酸類、酚類、醛類的吸附力優(yōu)于PDMS纖維頭，在酮類和烯類上PDMS纖維頭的吸附力要優(yōu)于PA纖維頭。在研究其中某一成分時(shí)要適當(dāng)選擇樣品與纖維頭，如：PA纖維頭對(duì)乙酸的吸附力較好，但精制后的乙酸含量會(huì)大幅減少，其對(duì)苯酚的吸附力也較好，但精制后苯酚的含量會(huì)上升。由此可見，不同極性的纖維頭吸附揮發(fā)性有機(jī)化合物的種類和含量不同，并且對(duì)同一共有成分其萃取能力也有所不同。因此僅用1種萃取纖維頭很難全面了解精制前后竹醋液的揮發(fā)性成分，應(yīng)該根據(jù)不同的成分選擇使用不同極性的萃取纖維頭進(jìn)行萃取，才能更加確切地掌握其揮發(fā)性成分，從而有效利用資源并為進(jìn)一步研究指明方向。

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Volatile compounds from bamboo vinegar with HS-SPME and GC-MS

LIU Qing，TONG Senmiao，MA Jianyi
（School of Forestry and Biotechnology，Zhejiang A&FUniversity，Lin，an 311300，Zhejiang，China）

Our former work has discovered that bamboo vinegar may be a new olfactory disturbance agent against mosquitoes.It is necessary that the further work on volatile organic compounds from original and refined bamboo vinegar in order to display effect ofmosquito repellent.Original and refined bamboo vinegar VOCs were extracted using two kinds of extraction fiber heads with different polarity and then analyzed by gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）and headspace solid-phasemicroextraction（HS-SPME）.The result showed that extraction of 54 compounds from original bamboo vinegar and 57 compounds from refined bamboo vinegar，respectively.From the original bamboo vinegar，the polydimethylsiloxane（PDMS）fiber extracted 41 compounds：mainly 2-methoxy-phenol（9.0%），4-ethyl-phenol（8.4%），and phenol（6.5%）；and the polyacrylate（PA）fiber extracted 32 compounds：primarily phenol（17.2%），2-methoxy-phenol（12.7%），and acetic acid（11.8%）.From the refined bamboo vinegar，the PDMS fiber extracted 42 compounds：mainlymethoxy-phenol（12.1%），4-ethyl-phenol（8.9%），and phenol（6.8%）with the PA fiber extracting 35 compounds：mostly phenol（19.7%），2-methoxy-phenol（14.7%），and acetic acid（6.7%）.These results showedthat for acids，phenol，and aldehyde from the original and refined bamboo vinegar，extraction with the PA fiber had a stronger adsorptive attraction than the PDMS fiber head.The PA fiber was superior in the adsorption of acids；whereas，the adsorptive attraction of the PDMS textile fiber head on the ketones and alkenes surpassed the PA textile fiber head，s.The corresponding fiber may be used to extract the target component owing to improving precision effect on extracting various ingredients of bamboo vinegar.[Ch，4 fig.2 tab.16 ref.]

bamboo vinegar；VOCS；HS-SPME；GC-MS

S789

A

2095-0756（2014）02-0308-07

2013-04-26；

2013-06-20

浙江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目（Z12C160005）

劉慶，從事生物農(nóng)藥與環(huán)境毒理學(xué)研究。E-mail：lqzafu@163.com。通信作者：馬建義，教授，博士生導(dǎo)師，從事生物農(nóng)藥與環(huán)境毒理學(xué)研究。E-mail：m jyzjhy@163.com