MassworksTM技術(shù)結(jié)合氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用分析黃花蒿揮發(fā)油成分

胡廣晶，周　　圍，，*，張雅珩，雷春妮（．西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，甘肅蘭州730070；．甘肅出入境檢驗檢疫局綜合技術(shù)中心，甘肅蘭州73000）

MassworksTM技術(shù)結(jié)合氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用分析黃花蒿揮發(fā)油成分

胡廣晶1，周圍1，2，*，張雅珩2，雷春妮2
（1．西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，甘肅蘭州730070；2．甘肅出入境檢驗檢疫局綜合技術(shù)中心，甘肅蘭州730010）

運用氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC/MS）對甘肅永登產(chǎn)黃花蒿揮發(fā)油化學(xué)成分進行了分析。結(jié)合MassworksTM質(zhì)譜解析軟件及NIST譜庫檢索等手段，確定了黃花蒿揮發(fā)油中33種揮發(fā)性成分，主要為側(cè)柏酮、桉樹醇、鄰異丙基甲苯、β-蒎烯、蒿酮、雙戊烯和樟腦等。結(jié)果顯示，MassworksTM技術(shù)提供的模擬精準(zhǔn)分子量信息對未知化合物的確定具有非常重要的意義，可以為單四級桿質(zhì)譜確定未知化合物提供重要的依據(jù)，可提高譜庫檢索定性的可靠性。

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，黃花蒿油，MassworksTM質(zhì)譜解析軟件，揮發(fā)性成分

黃花蒿（Artemisia annua Linn）為菊科（Asteraceae）蒿屬一年生草本植物，植株有濃烈的揮發(fā)性香氣，遍及全國，廣布于歐洲、亞洲的溫帶、寒溫帶及亞熱帶地區(qū)［1］。黃花蒿是我國傳統(tǒng)的中草藥，可用作消暑、退熱、治療感冒等，還具有抗瘧、抗血吸蟲、抗病毒與增強肌體免疫力的作用［2］，其化學(xué)成分可分為揮發(fā)性和非揮發(fā)性兩類，非揮發(fā)性成分的代表是青蒿素，是抗瘧的有效成分，該成分已引起高度關(guān)注，并得到了較為廣泛的應(yīng)用［3］。目前，國內(nèi)學(xué)者已報道過山東［2］、新疆［4］、福建［5］、陜北［6］及鹽池灣［7］（鹽池灣國家級自然保護區(qū)位于甘肅省肅北蒙古族自治縣的東南部）等地產(chǎn)的黃花蒿揮發(fā)油化學(xué)成分，不同地區(qū)的黃花蒿揮發(fā)油的成分差異很大。

通常使用氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用（GC/MS）技術(shù)分析鑒定天然未知產(chǎn)物，結(jié)合NIST譜庫對其進行定性。但在實踐過程中往往發(fā)現(xiàn)，使用單一譜庫檢索未知化合物，會出現(xiàn)同一質(zhì)譜圖具有多個高匹配度的化合物或者一個匹配度特別低的化合物與之對應(yīng)，這種情況會使定性變得非常困難，也有可能導(dǎo)致定性錯誤。而MassworksTM作為一種新穎的質(zhì)譜校正技術(shù)，在低分辨質(zhì)譜和高分辨質(zhì)譜兩者之間架起橋梁，利用精確質(zhì)量數(shù)測定和線性同位素峰形校正專利技術(shù)，使低分辨質(zhì)譜真正實現(xiàn)高分辨的功能，在低分辨質(zhì)譜上進行精確質(zhì)量數(shù)測定，精度可達5 ppm，并且對候選化合物進行線性同位素峰形校正檢索，確定最為可能的唯一化合物分子式，極大地拓展了低分辨質(zhì)譜的定性功能［8］，使其成為了分析植物精油成分的一種新手段。目前國內(nèi)外關(guān)于MassWorksTM技術(shù)結(jié)合GC/MS聯(lián)用分析黃花蒿揮發(fā)性化學(xué)成分的研究尚未報道。本文采用GC/MS技術(shù)，結(jié)合MassworksTM軟件對甘肅永登生產(chǎn)的黃花蒿油揮發(fā)性成分進行分析，可以為甘肅黃花蒿資源的開發(fā)及研究利用提供有效的科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

黃花蒿采摘甘肅省永登縣種植的黃花蒿后，經(jīng)工廠生產(chǎn)水蒸氣蒸餾法蒸餾，油水分離得到黃花蒿揮發(fā)油，所得揮發(fā)油不經(jīng)任何處理，直接進樣。

Agilent 7890A/5975C氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀美國安捷倫科技有限公司；MassworksTM軟件美國CernoBioscience公司；NIST 11譜庫美國標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院。

1.2分析條件

1.2.1色譜條件色譜柱：HP-INNOWAX（60 m× 0.250 mm×0.50 μm）；程序升溫：初溫60℃保持1 min，再以2℃/min升到255℃，保持20 min；進樣口溫度：260℃；載氣：氦氣（純度＞99.999%）；載氣流速：0.7 mL/min；分流比：100∶1；檢測器：FID；檢測器溫度：260℃。

1.2.2質(zhì)譜條件電子轟擊離子源；電子能量：70 eV；離子源溫度230℃；傳輸線溫度：250℃；質(zhì)量掃描范圍m/z30～400。以全氟三丁胺（PFTBA）標(biāo)準(zhǔn)品為外標(biāo)對質(zhì)譜進行校正。

2　結(jié)果與討論

2.1黃花蒿揮發(fā)油化學(xué)成分分析

采用GC/MS分析黃花蒿揮發(fā)油的化學(xué)成分，總離子流圖見圖1。利用NIST 11標(biāo)準(zhǔn)譜庫對黃花蒿揮發(fā)油的化學(xué)組分進行初步檢索定性，然后采用MassworksTM質(zhì)譜解析軟件對其譜圖進行校正，獲得各組分的模擬精準(zhǔn)分子量，再結(jié)合相關(guān)文獻，對黃花蒿揮發(fā)油化學(xué)組分進一步確定，分析結(jié)果見表1。

圖1　黃花蒿揮發(fā)油總離子流色譜圖Fig.1　Total ion current chromatogram of volatile oil of Artemisia annua L.

表1　黃花蒿揮發(fā)油化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1　Chemical composition results of volatile oil of Artemisia annua L.

續(xù)表

表2　永登及其他地區(qū)黃花蒿揮發(fā)油化學(xué)成分比較Table 2　Chemical composition of volatile oil of Artemisia annua L.in Yongdeng and other areas

從表1可知，共鑒定出甘肅永登產(chǎn)黃花蒿揮發(fā)油中的33種化學(xué)成分，其中7種主要揮發(fā)性化合物占總揮發(fā)油成分的71.19%，主要以酮、烯、醇化合物為主，分別為側(cè)柏酮（33.91%）、桉樹醇（16.14%）、鄰異丙基甲苯（7.99%）、β-蒎烯（5.99%）、蒿酮（3.88%）、檸檬烯（2.01%）和樟腦（1.99%）。此外，除了上述幾種化合物之外，還有α-蒎烯、檜烯、乙酸桃花金娘烯醇酯、龍腦、β-芹子烯、4-亞甲基-1-（1-甲基乙基）雙環(huán)［3.1.0］2-己烯和丁香酚的相對含量在1%以上，這些組分均具有特殊的香氣特征。

分析表明，本次結(jié)果與文獻［2，4-7］所報道的黃花蒿揮發(fā)油的化學(xué)成分大有不同（表2），經(jīng)比較可知，山東、新疆、福建、陜北等地的黃花蒿揮發(fā)油中天然樟腦、蒿酮及氧化石竹烯等物質(zhì)含量較高，鹽池灣地區(qū)及山東地區(qū)中桉葉醇含量略高，而永登產(chǎn)黃花蒿揮發(fā)油除含略高的桉樹醇及樟腦等物質(zhì)以外，還含較高的側(cè)柏酮，其他地區(qū)產(chǎn)黃花蒿揮發(fā)油均無此物質(zhì)。出現(xiàn)此差異的原因可能有以下兩點：一、黃花蒿揮發(fā)油的產(chǎn)地及其植株的生長環(huán)境不同；二、分析檢測其成分的方法不同。

通過查閱文獻可知，側(cè)柏酮有似薄荷醇的氣味，能作用于大腦中的GABA受體和5-HT3受體［9］，具有抗興奮的作用；桉樹醇廣泛用于醫(yī)藥，配制牙膏香精等，有似樟腦的氣味，是一種天然萜醇類香料，這些都表明永登產(chǎn)黃花蒿油具有重要的開發(fā)利用價值。同時，根據(jù)相關(guān)報道，樟腦、蒿酮等成分有抑制細菌、流感病毒作用［10］，樟腦有強心效力，在醫(yī)藥上用作強心劑以及配制十滴水、清涼油等，樟腦還可有驅(qū)蟲防蛀作用；龍腦清香宣散，具有緩解閉證神昏、目赤腫痛，喉痹口瘡、瘡瘍腫痛，潰后不斂等癥狀的功效［11］。這些功能亦與黃花蒿的藥用特征相符合。

2.2定性方法評價

為準(zhǔn)確定性樣品中的揮發(fā)油成分，并識別目標(biāo)物3結(jié)論

的分子式，在NIST譜庫檢索的基礎(chǔ)上采用MassworksTM軟件定性。MassworksTM通過建立校正函數(shù)方程，并將同位素效應(yīng)、儀器噪音過濾及峰形補償?shù)燃{入函數(shù)方程中，經(jīng)過計算校正RAW SCAN模式下采集的質(zhì)譜輪廓圖（Profile），不僅能獲得目標(biāo)化合物的精確分子質(zhì)量值，而且對分子離子進行同位素峰形校正后，按校正峰形與理論峰形的譜圖準(zhǔn)確度的大小對化合物可能的元素組成進行排序，這就為解析化合物的元素組成提供了依據(jù)［12］。MassworksTM質(zhì)譜解析軟件提供的元素組成、模擬精準(zhǔn)分子量等信息，可以大大縮小譜庫檢索范圍，增加譜庫檢索的針對性，便于篩選經(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［13］。例如，圖1中保留時間為10.01 min的色譜峰，經(jīng)譜庫檢索的結(jié)果表明，環(huán)丙烷（C9H16）和1-壬炔（C10H18）的匹配度相近（環(huán)丙烷的正/反匹配度為832/856，1-壬炔的正/反匹配度為828/ 856），顯然，僅僅依靠NIST譜庫檢索很難確定該組分，由MassworksTM質(zhì)譜解析軟件分析后，可知該組分的模擬精準(zhǔn)分子量為124.1001 u，而環(huán)丙烷和1-壬炔的精準(zhǔn)分子量分別為124.1252 u和138.1408 u，通過解析軟件計算，該組分模擬精準(zhǔn)分子量與環(huán)丙烷的理論精準(zhǔn)分子量相差較小，質(zhì)量誤差僅為24.5519× 10-3u，因此可以確定該組分應(yīng)為環(huán)丙烷。同樣，圖1中保留時間為55.98 min的色譜峰，經(jīng)譜庫檢索可知，排在第一位的是順式檜醇（C10H12O）（正/反匹配度為814/818），其理論精準(zhǔn)分子量為152.1201 u，但經(jīng)MassworksTM質(zhì)譜解析軟件分析后發(fā)現(xiàn)，該峰的模擬精準(zhǔn)分子量為194.1382 u，故而排除順式檜醇，排在第二位的乙酸桃花金娘烯醇酯（CzHzO2）（正/反匹配度為808/809），其理論精準(zhǔn)分子量為194.1307 u，與該組分的模擬精準(zhǔn)分子量的誤差僅為7.4927×10-3u，所以，將該組分定性為乙酸桃花金娘烯醇酯。同理，本文運用上述方法確定了永登產(chǎn)黃花蒿揮發(fā)油的其他化學(xué)成分，列于表1中。

運用GC/MS技術(shù)結(jié)合MassworksTM質(zhì)譜解析軟件分析甘肅永登產(chǎn)黃花蒿揮發(fā)油，總共確定了33個組分，MassworksTM技術(shù)得到的模擬精準(zhǔn)分子量信息可以為單四級桿質(zhì)譜確定未知化合物提供重要的依據(jù)，可以增加譜庫檢索定性的可靠性，同時，也為植物揮發(fā)油的成分分析提供了一種新的手段。

［1］中國科學(xué)院中國植物志編委會.中國植物志第76（2）卷［M］.北京：科學(xué)出版社，1991：62-63.

［2］張秀玲.山東產(chǎn)中藥黃花蒿揮發(fā)油成分研究［J］.黃岡師范學(xué)院學(xué)報，2005，25（3）：44-47.

［3］張鳳杰，陳功錫，劉祝祥.湘西產(chǎn)黃花蒿揮發(fā)性成分分析［J］.中藥材，2010，33（11）：1743-1748.

［4］張燕，張繼，姚健，等.新疆產(chǎn)黃花蒿揮發(fā)油成分研究［J］.西北師范大學(xué)學(xué)報，2004，40（1）：67-69.

［5］陳靖，陳慶之.福建崇安黃花蒿精油成分分析［J］.中國野生植物資源，1998，17（1）：45-47.

［7］張畢陽，李瑩，肖雯.鹽池灣自然保護區(qū)黃蒿揮發(fā)油成分研究［J］.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2003，48（5）：175-180.

［8］李衛(wèi)建，袁有榮，陽偉民，等.MassworksTM分子式識別技術(shù)在質(zhì)譜中應(yīng)用［J］.現(xiàn)代儀器，2010，16（5）：11-19.

［9］Deiml T，Haseneder R，Zieglg?nsberger W，et al.Alpha-thujone reduces 5-HT3 receptor activity by an effect on the agonistreduced desensitization［J］.Neuropharmacology，2004，46（2）：192-201.

［10］柯銘清.中草藥有效成分理化與藥理特性（修訂本）［M］.長沙：湖南科技出版社，1982.

［11］周小虎.龍腦對藥物經(jīng)皮滲透作用的影響［J］.河南中醫(yī)，2014，34（1）：156-157.

［12］李斌，周圍.Massworks軟件在環(huán)境有機污染物質(zhì)譜解析中的應(yīng)用研究［D］.蘭州：西北師范大學(xué)，2011.

［13］周圍，雷春妮，張雅珩.MassworkTM與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析當(dāng)歸油揮發(fā)性成分［J］.食品工業(yè)科技，2014，35（22）：69-72.

Analysis of volatile oil of Artemisia annua L.by MassworksTMtechnology and gas chromatography/mass spectrometr

HU Guang-jing1，ZHOU Wei1，2，*，ZHANG Ya-heng2，LEI Chun-ni2
（1.School of Geography&Environmental Science，Northwest Normal University，Lanzhou 730070，China；2.Central Laboratory of Technical Center of Gansu Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Lanzhou 730010，China）

The constituents of the Artemisia annua L.volatile oil from Yongdeng of Gansu were analyzed by GC/MS，MassworksTMsoftware and NIST library.There were 33 kinds of components determined in the Artemisia annua L.volatile oil，mainly for thujone，eucalyptus alcohol，isopropyl toluene，β-pinene，artemisia ketone，dipentene，camphor and so on.The results showed that MassworksTMtechnology had very important significance to provide accurate molecular weight information of unknown compound.It could provide a strong basis to identify unknown compounds which was obtained by the low-resolution quadruple mass spectrometer，and meanwhile could improve the reliability of spectral library search.

GC/MS；volatile oil of Artemisia annua L.；MassworksTM；volatile component

TS201.1

A

1002-0306（2015）18-0070-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.18.005

2015－01－06

胡廣晶（1989-），女，在讀碩士研究生，研究方向：環(huán)境監(jiān)測，E-mail：15193185297@163.com。

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，E-mail：zhouwei845@163.com。