固相微萃取與同時蒸餾萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法提取牛角瓜中揮發(fā)性物質(zhì)比較

敖芳芳，郝小燕，王道平，劉建華，張援虎*

(1. 貴陽醫(yī)學(xué)院，貴州 貴陽 550004；2. 貴州省中國科學(xué)院天然產(chǎn)物化學(xué)重點實驗室，貴州 貴陽 550002)

牛角瓜為蘿藦科牛角瓜屬植物，該屬約有6個種，廣泛分布于亞洲和非洲的熱帶亞熱帶地區(qū)[1].我國盛產(chǎn)其中的兩種，一種為牛角瓜 (CalotropisgiganteaL.)，分布于海南、廣東、四川和云南，另一種為白花牛角瓜(CalotropisproceraL.)，在廣東、廣西、云南有零星分布[2].牛角瓜屬植物，在民間具有廣泛的藥用價值，其根、莖、葉、果及各部位的白色汁液均可藥用，具有抗菌、消炎、驅(qū)蟲、化痰、解毒等作用，用于哮喘、咳嗽、麻風(fēng)病、潰瘍、痔瘡、腫瘤等疾病的治療[3-6].目前在揮發(fā)性物質(zhì)提取方法中應(yīng)用較為廣泛的有頂空吸附法(HAS)、同時蒸餾萃取法 (SDE)、固相微萃取 (SPME)、減壓蒸餾法 (VDE)、超臨界CO2萃取法 (SFE)，但各種提取方法各有其優(yōu)缺點，對揮發(fā)性成分傳統(tǒng)提取方法是水蒸氣蒸餾法，其所需的樣品量較大且提取時間長，固相微萃取 (SPME) 集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體，具有分析時間短、需溶劑量少，樣品無須前處理等優(yōu)點，SPME技術(shù)在環(huán)境、食品、藥物分析和法醫(yī)鑒定等方面應(yīng)用廣泛[7]，在植物揮發(fā)性成分提取方面也具有很好的應(yīng)用前景.本研究利用同時蒸餾萃取法(SDE) 和固相微萃取 (SPME) 法對牛角瓜的揮發(fā)性成分進(jìn)行分離鑒定，并加以比較，旨在確定出萃取牛角瓜揮發(fā)性成分的最佳方法.

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

牛角瓜于2013年9月采集于云南省昆明市，經(jīng)鑒定，標(biāo)本存于貴州省中國科學(xué)院天然產(chǎn)物化學(xué)重點實驗室.手動固相微萃取裝置，萃取纖維頭為 2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS Stable Flex，美國 Supelco 公司；同時蒸餾萃取裝置，6890/5975C GC/MS 聯(lián)用儀，美國安捷倫公司.

1.2 實驗方法

1.2.1 同時蒸餾萃取

采用同時蒸餾萃取裝置，萃取劑使用正己烷.取牛角瓜粉末90 g加蒸餾水 1 000 mL，置于圓底燒瓶中接 SDE 裝置的一端，用電熱套加熱至沸騰.裝置的另一端接裝有 80 mL 正己烷的 250 mL 燒瓶，該端在水浴鍋上加熱，水浴溫度為60 ℃ 同時蒸餾萃取6 h.然后用旋蒸儀將正己烷濃縮至 2 mL 左右，供 GC-MS 分析用[8].

1.2.2 固相微萃取

取樣品約 5 g，置于 10 mL 固相微萃取儀采樣瓶中，插入裝有 2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS Stable Flex 纖維頭的手動進(jìn)樣器，在 85 ℃ 左右頂空萃取 30 min 取出，快速移出萃取頭并立即插入氣相色譜儀進(jìn)樣口(溫度250 ℃)中，熱解析 3 min 進(jìn)樣.

1.2.3 氣相色譜和質(zhì)譜分析條件

離子源為EI源；離子源溫度 230 ℃；四極桿溫度 150 ℃；接口溫度 280 ℃；質(zhì)量范圍 20～450 amu；電子能量 70 eV；發(fā)射電流 34.6 μA；倍增器電壓 1125 V； 色譜柱Zebron ZB-5MSI 5% Phenyl-95% Dimethylpolysiloxane (30 m×0.25 mm×0.25 μm) 彈性石英毛細(xì)管柱，柱溫 45 ℃，保留2 min，以 4 ℃/min 升溫至 220 ℃，保持 2 min；汽化室溫度 250 ℃；載氣為He (99.999%)；柱前壓7.62 psi，載氣流量1.0 mL/min；不分流進(jìn)樣；溶劑延遲時間1.5 min.

2 結(jié)果與討論

按 1.2.1 和 1.2.2 的實驗條件進(jìn)行提取，分別得到兩種提取方式的牛角瓜中揮發(fā)性成分總離子流色譜圖，對總離子流圖中的各峰經(jīng)質(zhì)譜計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索及核對Nist 2008和Wiley 275標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖，結(jié)果見表 1 和表 2 .利用兩種提取方法從牛角瓜中共鑒別出 163 個化合物，其中從固相微萃取法提取物中鑒別了 81 個化合物，同時蒸餾萃取法提取物鑒別了 82 個化合物，兩種方法得到相同的化合物有 30 個，分別是 1-己醇、2，4-二甲基吡啶、正庚醛、己酮、2，4-二甲基-1-庚烯、苯甲醛、庚醇、1-辛烯-3-醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2-戊基呋喃、6-甲基-5-庚烯-2-醇、( S )-3-乙基-4-甲基-1-戊醇、苯乙醛、( E )-2-辛烯醛、辛醇、2，3-二甲基環(huán)戊醇乙胺酯-2-烯-1-酮、芳樟醇、壬醛、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、十四烷、β-石竹烯、大根香葉烯B、 ( E )- β-金合歡烯、α-蛇麻烯、大根香葉烯D、1，1-二苯乙烷、β-紅沒藥烯、十六烷、2，6-二甲基十七烷、植烷.從表1和表2可以看出，這些相同的化學(xué)成分在兩種提取方法中相對含量有顯著差異；并且由于揮發(fā)性成分富集原理不同，不同提取方法對同一種植物提取所得的成分有顯著差異.

表1 固相微萃取法提取牛角瓜揮發(fā)性成分Tab.1 Volatile chemical constituents of the calotropis gigantea by SPME

續(xù)表1

No.化合物分子式分子量保留時間/min含量/%33methyl-phenyl-oxime 甲氧基苯基肟C8H9NO21519.690.66034diolane 乙烯甘醇C6H14O211810.030.845352, 4-dimethyl-1-Heptene 2, 4-二甲基-1-庚烯C9H1912610.151.15036(E)-2-heptenal (E)-2-庚烯醛C7H12O11210.841.31337benzaldehyde 苯甲醛C7H6O10611.050.60638heptanol 庚醇C7H16O11611.445.033391-octen-3-ol 1-辛烯-3-醇C8H16O13011.6517.783402, 3-octanedione 2, 3-辛二酮C8H14O12611.794.647412-pentylfuran 2-戊基呋喃C9H14O13811.931.098426-methyl-5-hepten-2-ol 6-甲基-5-庚烯-2-醇C8H16O12812.020.78643decane 癸烷C10H2214212.181.99044octanal 辛醛C8H16O12812.280.67745(S)-3-ethyl-4-methyl-1-pentanol (S)-3-乙基-4-甲基-1-戊醇C8H18O13012.951.15946limonene 檸檬烯C10H1613613.130.281472-ethyl-1-henanol 2-乙基-1-己醇C8H18O13013.181.13748hyacinthin 苯乙醛C8H8O12013.620.71249(E)-2-octenal (E)-2-辛烯醛C8H14O12613.980.36850mesifuranne 鄰羥基環(huán)己烯酸C7H10O314214.130.93551octanol 辛醇C8H18O13014.510.495052Z-citral (Z)-檸檬醛C10H16O15214.650.24532, 3-dimethylcyclopent-2-en-1-one 2, 3-二甲基環(huán)戊醇乙胺酯-2-烯-1-酮C7H10O11014.770.19154vndecane 十一烷C11H2415615.303.16055linalool 芳樟醇C10H18O15415.370.65856nonanal 壬醛C9H18O14215.442.53957dodecane 十二烷C12H2617018.293.66758decanal 薄荷醇C10H20O15618.490.289592, 6-dimethyl-vndecane 2, 6-二甲基十一烷C13H2818418.680.15860β-cyclocitral β-環(huán)化枸櫞醛C10H16O15218.970.28361tridecane 十三烷C13H2818421.110.758624-vinyl-2-methoxy-phenol 4-乙烯基-2-甲氧基苯酚C9H10O215021.750.29263α-ylangene α-衣蘭烯C15H2420422.560.06864α-copaene α-可巴烯C15H2420423.300.23265tetradecane 十四烷C14H3019823.770.09866(+)longifolene長葉烯C15H2420424.140.17967α-amorphene α-紫穗槐烯C15H2420424.340.17368β-caryophyllene β-石竹烯C15H2420424.473.00269germacrene B 大根香葉烯BC15H2420424.606.77770(E)-β-bergamotene (E)- β-佛手柑油烯C15H2420424.791.88271(E)- β-farnesene (E)- β-金合歡烯C15H2420425.260.29372α-humulene α-蛇麻烯C15H2420425.340.58173(-)-lepidozene 葉苔烷型倍半萜C15H2420425.860.23374germacrene D 大根香葉烯DC15H2420426.030.614751, 1-diphenyl-ethane 1, 1-二苯乙烷C14H1418226.170.17276α-cadinene α-芹子烯C15H2420426.380.13477β-bisabolene β-紅沒藥烯C15H2420426.630.17878ζ-cadinene ζ-蓽澄茄烯C15H2420427.000.09279hexadecane 十六烷C16H3422628.660.076802, 6-dimethyl-heptadecane 2, 6-二甲基十七烷C19H4026831.040.18881phytane 植烷C20H4228233.250.172

由表1、表2可知，兩種方法提取的揮發(fā)性物質(zhì)主要成分有很大的差異，且含量最高的成分不同.SPME中含量較高的有3-甲基丁烯醛(3.004%)、2-甲基丁烯醛(1.982%)、環(huán)戊醇(1.726%)、己醛(5.255%)、4-羥基-4-甲基-2-戊酮(3.386%)、(E)-2-己烯醛(1.443%)、1-己醇(1.116%)、正庚醛(1.756%)、己酮(1.27%)、庚醇(5.033%)、1-辛烯-3-醇(17.783%)、2, 3-辛二酮(4.647%)、癸烷(1.99%)、(S)-3-乙基-4-甲基-1-戊醇(1.159%)、2-乙基-1-己醇(1.137%)、十一烷(3.16%)、壬醛(2.539%)、十二烷(3.667%)、β-石竹烯(3.002%)、大根香葉烯B(6.777%) 等，SDE中含量較高的有2, 4-二甲基-1-庚烯(1.467%)、2-戊基呋喃(1.033%)、(S)-3-乙基-4-甲基-1-戊醇(1.755%)、芳樟醇(1.982%)、4-乙烯基-2-甲氧基-苯酚(4.292%)、β-石竹烯(2.191%)、(E)-β-香柑油烯(2.045%)、香葉草醇(1.088%)、十四烷醛(1.437%)、6, 10, 14-三甲基-2-十五烷酮(5.172%)、棕櫚酸(27.16%)、亞油酸甲酯(1.198%)、植物醇(6.229%)等.SPME 中相對含量最高的是1-辛烯-3-醇(17.783%)，而在 SDE 中相對含量最高的是棕櫚酸(27.16%).兩種方法得到的主要成分有差異，這是由于，SDE 法是在 100 ℃、2 h連續(xù)加熱提取，對高沸點的成分分離比較有利，分離到的物質(zhì)主要是低沸點的醇類、萜烯類，高沸點的酸類、酯類等，而SPME 法是在 65 ℃ 的溫度下，利用非極性萃取頭直接頂空、吸附、富集樣品，因此，收集到的物質(zhì)主要是低沸點的醇類、醛酮類和弱極性的烴類.就揮發(fā)性成分分析來說兩種提取方法各具優(yōu)勢，兩者互補，可以得到該植物揮發(fā)性物質(zhì)更全面、更完整的信息.

表2 同時蒸餾萃取法提取牛角瓜中揮發(fā)性成分Tab.2 Volatile chemical constituents of the calotropis gigantea by SDE

續(xù)表2

No.化合物分子式分子量保留時間/min含量/%45germacrene D 大根香葉烯DC15H2420426.061.01546β-ionone β-紫香酮C13H20O19226.081.022471, 1-diphenyl-ethane 1, 1-二苯乙烷C14H1418226.190.30548pentadecane 十五烷C15H3221226.270.21749β-bisabolene β-紅沒藥烯C15H2420426.610.74850farnesol 金合歡醇C15H26O22227.900.21151(-)-caryophylleneoxide (-)-石竹烯氧化物C15H24O22028.540.81352hexadecane 十六烷C16H3422628.650.44953α-cedrol α-雪松醇C15H26O22229.062.140541-heptadecene 十七碳烯C17H3423830.440.35455(E)-1, 2, 3-trimethyl-4-propenyl-naphthalene (E)-1, 2, 3-三甲基-4-丙烯樟腦C16H1821030.640.278561, 1-bis(p-tolyl)ethane 1, 1-二(對甲苯基)乙烷C16H1821030.790.98457heptadecane 十七烷C19H4026830.910.457582, 6-dimethyl-heptadecane 2, 6-二甲基十七烷C19H4026831.040.207591-methyl-3-phenylindane 1-甲基-3-苯基茚滿C16H1620831.120.13260tetradecanal 十四烷醛C14H28O21231.271.43761myristicacid 豆蔻酸C14H28O222832.550.25362driminolC15H26O22232.640.27863octacane 十八烷C18H3825433.040.25864phytane 植烷C20H4228233.250.24265methylpentadecanoate 十五酸甲酯C16H32O225633.580.149666, 10, 14-trimethyl-2-pentadecanone 6, 10, 14-三甲基-2-十五烷酮C18H36O226834.075.17267butylphthalate 鄰苯二甲酸丁酯C16H22O427834.550.69368pentadecylic acid 烷酸C15H30O224234.650.33169farnesylacetone C 金合歡基丙酮C18H30O26235.530.79170methylpalmitate 十六烷酸甲酯C17H34O227035.560.79171iso-phytol 異植物醇C20H40O29636.080.21572isobutylphthalate 異丁酯C16H22O427836.410.37273palmitic acid 棕櫚酸C16H32O225637.2727.16174kaurene 貝殼杉烯C20H3227238.200.17775methyl Heptadeca-5, 8, 11-trienoateC18H30O227838.670.49476methyl Linoleate 亞油酸甲酯C19H36O229438.881.19877methyloleate 油酸甲酯C19H36O229639.001.25878phytol 植物醇C20H40O29639.356.22979methylstearate 硬脂酸甲酯C19H38O229839.450.11780oleic acid 油酸(不飽和脂肪酸)C18H34O228040.020.74581tricosane 二十三烷C23H4832442.410.251824, 8, 12, 16-tetramethylheptadecan-4-olide 4,8, 12, 16-四甲基十七-4-內(nèi)酯C21H40O232443.520.161

3 結(jié)論

對揮發(fā)性成分定性來說，SPME法具有快速、高效、低成本、低污染的優(yōu)點，實現(xiàn)了無溶劑化、便于攜帶、成本低廉、操作簡單的目的，能夠完成對牛角瓜中揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行判斷，適于推廣應(yīng)用.因此，對該植物的揮發(fā)性成分定性研究，SPME 法具有更廣闊的應(yīng)用前景.