頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析雞骨香葉揮發(fā)性成分

周香露 呂鎮(zhèn)城 徐良雄 彭永宏

摘? 要? 采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（HS-SPME-GC-MS）研究了雞骨香葉的揮發(fā)性成分，在優(yōu)化HS-SPME萃取條件的基礎(chǔ)上，通過GC-MS從雞骨香葉中鑒定了54個(gè)主要組分，并采用峰面積歸一化法測定了各成分的相對含量，主要為反-2-己烯醛（38.62%）、芳樟醇（11.96%）、石竹烯（11.10%）、反-橙花叔醇（6.78%）和β-欖香烯（3.67%）等。其中，醛類化合物占40.37%，烯萜類化合物占36.03%，醇類化合物占21.90%，以及少量的酮類和酯類化合物。

關(guān)鍵詞? 雞骨香葉;揮發(fā)性成分;頂空固相微萃取法;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法

中圖分類號? R284. 1? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼? A

藥用植物雞骨香（Croton crassifolius Geisel.）是大戟科巴豆屬（Croton）灌木，主要分布在我國福建、廣東、廣西和海南等省份[1]。雞骨香以根入藥，具有性苦、辛、溫的特點(diǎn)，主治胃痛和風(fēng)濕骨痛等[2]?，F(xiàn)代藥理研究表明，雞骨香根及其主要萜類和黃酮成分具有抗炎、抗腫瘤和抑制血管新生等藥理活性[3-4]。前人對雞骨香根的化學(xué)成分進(jìn)行了研究，從中分離鑒定了70多種化合物，主要為萜類、甾醇和有機(jī)酸等[5-7]。楊先會(huì)等[8]也報(bào)道了雞骨香根的揮發(fā)性成分，其主要組分為匙葉桉油烯醇（23.7%）、1-表二環(huán)倍半水芹烯（6.5%）和2， 4， 5， 6， 7， 8-六氫-1， 4， 9， 9-四甲基- [3aR（3a. α， 4. β， 7.α）]-3H-3a， 7-甲烷甘菊環(huán)（5.74%）等，這些成分的生物活性與雞骨香臨床功效基本相符，推測揮發(fā)性成分有可能是其有效活性成分之一。

由于雞骨香以根入藥，采挖出來的植株被截取根后，整株植物不可持續(xù)生長，地上部分被直接丟棄而造成極大的資源浪費(fèi)。雞骨香葉片具有濃厚的香氣，但其揮發(fā)性成分組成迄今未見報(bào)道。為了提高雞骨香藥材的資源利用水平，深入挖掘其非藥用部位的應(yīng)用潛力，本研究采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（HS-SPME- GC-MS）分析了雞骨香葉的揮發(fā)性成分組成，以期為中藥材雞骨香資源的綜合開發(fā)和精油產(chǎn)品開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 植物材料? 新鮮雞骨香葉片，于2017年2月份采自廣東惠州，標(biāo)本經(jīng)華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院彭永宏教授鑒定為巴豆屬植物雞骨香（Croton crassifolius Geisel.）。

1.1.2? 儀器與設(shè)備? 分析天平（賽多利斯科學(xué)儀器有限公司，德國）;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀7890B- 5977A（Agilent公司，美國）;HP-5MS色譜柱（30 m×250 μm×0.25 μm）（Agilent公司，美國）;自動(dòng)頂空固相微萃取裝置（Agilent公司，美國）。萃取針型號：65 μm PDMS/DVB;50/30 μm DVB/CAR/PDMS;85 μm CAR/PDMS;85 μm PA（美國Agilent公司）。

1.2? 方法

1.2.1? 萃取針老化? 萃取針分別置于GC-MS進(jìn)樣口中進(jìn)行老化，使萃取針進(jìn)空針時(shí)譜圖顯示無雜峰，老化溫度為250 ℃，時(shí)間為60 min。

1.2.2? HS-SPME條件? 分別取2.0 g鮮樣研磨后置于20 mL萃取瓶中，加入1.5 mL飽和NaCl溶液后，考察不同極性萃取針：65 μm PDMS/DVB、50/30 μm DVB/CAR/PDMS、85 μm CAR/PDMS、85 μm PA;萃取時(shí)間：20、30、40、50、60 min;萃取溫度：40、50、60、70、80 ℃;平衡時(shí)間：10、15、20、25、30 min;解吸時(shí)間：5、10、15、20、25 min等因素對固相微萃取效果的影響，并采用優(yōu)化后的固相微萃取條件對雞骨草揮發(fā)性成分做進(jìn)一步的分析。

1.2.3? GC條件? HP-5MS色譜柱（30 m×250 μm× 0.25 μm）;升溫程序（以60 ℃作為起始溫度，保留5 min;以4 ℃/min升到120 ℃，保留2 min;再以2 ℃/min升到190 ℃，保留2 min;最后以10 ℃/min升到220 ℃，保留2 min）;進(jìn)樣口溫度為250 ℃;流速為1 mL/min，載氣為He氣，不分流。

1.2.4? MS條件? ?電子轟擊離子源，電子轟擊能量為70 eV，離子源溫度為230 ℃，傳送接口溫度為250 ℃，掃描范圍50～500 m/z，MS四級桿溫度150 ℃。

1.3? 數(shù)據(jù)分析

各組分質(zhì)譜經(jīng)NIST標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索及峰面積歸一化法計(jì)算，確定其組分及相對含量。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同極性萃取針對雞骨香葉揮發(fā)性成分萃取效果的影響

萃取針由于各纖維涂層的不同導(dǎo)致其極性不同，因而對各種揮發(fā)性成分的吸附能力也有所差別，本研究所用的四種萃取針極性由大到小分別為：PA>CAR/DVB/PDMS>PDMS/DVB>CAR/

P DMS。通過對比4種不同極性的萃取頭所產(chǎn)生譜圖的總峰面積及總峰數(shù)目，可以考察不同極性萃取針對雞骨香葉揮發(fā)性物質(zhì)成分的萃取效率。結(jié)果表明，PDMS/DVB、CAR/DVB/PDMS和PA三種萃取針萃取的總峰數(shù)目差異不大，分別為52個(gè)、53個(gè)和54個(gè)，而CAR/PDMS萃取針萃取的總峰數(shù)目最多，達(dá)到74個(gè)（圖1）。對比各萃取針對萃取總峰面積的影響，發(fā)現(xiàn)CAR/DVB/PDMS萃取針萃取的總峰面積是4種不同極性的萃取針中最大的，為3.64×108;最小的為PA萃取針，為1.5×108。總峰面積和總峰數(shù)目過小，表明萃取針對樣品的吸附效率低。CAR/ PDMS萃取針總峰面積略低于CAR/DVB/PDMS萃取針，但其總峰數(shù)目最多。綜合考慮，選擇CAR/PDMS作為萃取針。

2.2? 平衡時(shí)間對雞骨香葉揮發(fā)性成分萃取效果的影響

平衡時(shí)間即加熱時(shí)間，是樣品中的揮發(fā)性物質(zhì)成分在氣相中達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。由圖2可知，當(dāng)平衡時(shí)間為10 min時(shí)，總峰面積和總峰數(shù)目就已達(dá)到較大值，表明此時(shí)已經(jīng)基本達(dá)到平衡狀態(tài)。隨著時(shí)間的延長，總峰數(shù)目均在39～40個(gè)之間，變化不大。結(jié)果提示，在磁力恒溫振搖器振搖的作用下，雞骨香葉的揮發(fā)性成分在10 min左右即可達(dá)到平衡。因此，選取10 min作為平衡時(shí)間。

2.3? 萃取溫度對雞骨香葉揮發(fā)性成分萃取效果的影響

溫度是影響分子運(yùn)動(dòng)速率的物理因素，溫度高則分子運(yùn)動(dòng)速率快，有利于雞骨香葉中的揮發(fā)性成分揮發(fā)從樣品中加快逸出，反之則慢。從圖3可以看出，隨著溫度的升高，總峰面積呈先升高后降低的趨勢，在溫度為60 ℃時(shí)，總峰面積達(dá)到最大，為3.16×108。研究表明，造成此現(xiàn)象的原因可能是高溫有利于使難揮發(fā)性物質(zhì)揮發(fā)出來以提高被萃取針吸附的概率，但由于萃取針的吸附過程是一個(gè)放熱過程，溫度過高不利于揮發(fā)性物質(zhì)吸附于萃取針中，因此隨著溫度的升高，總峰面積出現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象[9-10]。從總峰數(shù)目來看，呈現(xiàn)隨著溫度升高而增多的趨勢，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度≤60 ℃時(shí)，總峰數(shù)目均為38個(gè);而當(dāng)溫度升高到70 ℃和80 ℃時(shí)，總峰數(shù)目分別為60和66個(gè)。有研究指出，采用HS-SPME-GC-MS方法萃取揮發(fā)性成分的萃取效果受萃取溫度影響明顯，溫度過低，可能導(dǎo)致樣品中某些組分無法揮發(fā)出來，造成揮發(fā)不完全;溫度過高，可能造成揮發(fā)性成分之間相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致分析結(jié)果失真[11]。因此，綜合考慮，選取60 ℃作為最佳萃取溫度。

后降低的趨勢，在吸附時(shí)間為50 min時(shí)達(dá)到最大，總峰面積和總峰數(shù)目分別為3.06×108和45個(gè)。其原因可能是萃取效果受被吸附物質(zhì)的分子大小和吸附時(shí)間長短的影響，化合物的分子質(zhì)量越小，越容易被萃取針吸附上去，但隨著吸附時(shí)間的延長，會(huì)由于競爭吸附而使某些組分又解吸附下來[12]。因此，總峰面積和總峰數(shù)目均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。綜合考慮，選擇50 min作為最佳吸附時(shí)間。

2.5? 不同解吸時(shí)間對雞骨香葉揮發(fā)性成分萃取效果的影響

從圖5可以看出，在解吸時(shí)間為10 min時(shí)，總峰面積和總峰數(shù)目已經(jīng)達(dá)到最大值，表明在10 min時(shí)，萃取針吸附的樣品已解吸完全。解吸時(shí)間過長，有可能導(dǎo)致部分組分的分解，導(dǎo)致檢測結(jié)果失真。因此，選擇10 min作為解吸時(shí)間。

通過考察不同萃取條件對樣品萃取效果的影響，建立了一種優(yōu)化的HS-SPME萃取雞骨香葉揮發(fā)性成分的方法：鮮樣2.0 g，加入飽和NaCl溶液1.5 mL，萃取針為CAR/PDMS，平衡時(shí)間10 min，萃取溫度60 ℃，吸附時(shí)間50 min，解吸時(shí)間10 min。在此條件下，對雞骨香葉揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，總離子流圖見圖6，各組分及其含量見表1。由圖6和表1可知，通過GC-MS 分析、計(jì)算機(jī)檢索和譜庫比對，從雞骨香葉中共鑒定出54個(gè)化合物，主要組分為反-2-己烯醛（38.62%）、芳樟醇（11.96%）、石竹烯（11.10%）、反-橙花叔醇（6.78%）和β-欖香烯（3.67%）等。通過對這些揮發(fā)性成分進(jìn)行歸類，可以看出雞骨香葉揮發(fā)性成分主要含醛類化合物（40.37%）、烯萜類化合物（36.03%）、醇類化合物（21.90%）以及少量的酯類和酮類化合物等（圖7）。

3? 討論

本研究應(yīng)用HS-SPME-GC-MS法分析雞骨香葉的揮發(fā)性成分，在優(yōu)化頂空固相微萃取條件的基礎(chǔ)上，從中鑒定出54種成分，占總峰面積86.7%。從化合物的數(shù)目來看，雞骨香葉的揮發(fā)性成分比其根的揮發(fā)性成分多（33種）[8]。從揮發(fā)性成分的構(gòu)成來看，雞骨香葉的主要揮發(fā)性成分為反-2-己烯醛（38.62%）、芳樟醇（11.96%）、石竹烯（11.10%）、反-橙花叔醇（6.78%）和β-欖香烯（3.67%）等，而雞骨香根的揮發(fā)性成分主要由匙葉桉油烯醇（23.70%）、1-表二環(huán)倍半水芹烯（6.50%）、2， 4， 5， 6， 7， 8 -六氫- 1， 4， 9， 9-四甲基-[3aR（3a. α， 4. β， 7.α）]-3H-3a， 7-甲烷甘菊環(huán)（5.74%）、γ-欖香烯（3.02%）、α-蓽澄茄醇（2.44%）等構(gòu)成，表明雞骨香不同藥用部位揮發(fā)性成分存在差異。

在雞骨香葉主要揮發(fā)性成分中，含量最高的反-2-己烯醛又稱青葉醛，廣泛存在于蘋果、香蕉、紅茶等80多種食物中。因具有極強(qiáng)的香氣，反-2-己烯醛常被用作人造香料和食品添加劑[13]。研究表明，反-2-己烯醛對辣椒疫霉等植物土傳病原真菌以及南方根結(jié)線蟲、禾谷孢囊線蟲等經(jīng)濟(jì)作物重要害蟲具有良好的抑制活性[14-15]。芳樟醇是一種無環(huán)單萜醇，廣泛存在于植物的根、莖、葉、花、果實(shí)和全草中，是香水、家用清潔護(hù)理產(chǎn)品中使用頻率最高的香料之一，也可用作食用香精。研究表明芳樟醇具有鎮(zhèn)痛、抗炎抑菌以及抗腫瘤等生物活性，目前對其抗炎和抗腫瘤作用機(jī)制也有一定的研究[16-18]。石竹烯是雙環(huán)倍半萜類化合物，廣泛存在于植物揮發(fā)性成分中，如白花前胡、紫蘇、牡荊、黃花敗醬、黃花蒿和老鸛草等[19-20]，常用于人工調(diào)香和化妝品[21]，具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤和改善阿爾茲海默癥等作用[22-24]。反-橙花叔醇作為一種常用香料， 不僅廣泛用于許多復(fù)合花香的調(diào)配中，也可用作食品添加劑和合成藥物中間體[25]。研究表明，反-橙花叔醇能促進(jìn)阿霉素抗乳腺癌細(xì)胞的功效[26]。β-欖香烯的抗腫瘤活性已有較深入的研究，對肺癌、卵巢癌、黑色素瘤等均有顯著的抑制作用[27-28]。近期的研究表明，β-欖香烯的作用機(jī)理是通過激活ERK1/2和AMPKα信號通路而抑制腫瘤細(xì)胞的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的活性[29]。3-蒈烯作為活性成分存在膜苞藁本、川芎、山萘、藏茴香和砂仁等中草藥里，也是珍貴中藥材和重要香料資源佛手精油的主要組分[30]。3-蒈烯本身可作為天然食品用香料直接使用，具有令人愉悅的草本香味，對白紋伊蚊和松墨天牛有趨避作用[31]。β-瑟林烯存在于川芎、細(xì)葉艾、人參和西洋參等中藥材里，是海南產(chǎn)沉香揮發(fā)油中含量最高的組分[32-35]。研究指出，β-瑟林烯對害蟲栗山天牛有趨避作用[36]。雙環(huán)大根香葉烯是一種倍半萜化合物，存在于月桂、佛手和綠心樟等植物中，對人黑色素瘤（B16F10-Nex2）、人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（U-87）和人宮頸癌細(xì)胞（Hela）等均有良好的抑制活性[37-39]。

綜上所述，本研究優(yōu)化了雞骨香葉揮發(fā)性成分的HS-SPME萃取條件，并通過GC-MS從中鑒定出54種揮發(fā)性成分，其中反-2-己烯醛、芳樟醇和石竹烯等含量高，這些成分具有明確的生物活性。雞骨香葉精油香氣怡人，具有精油開發(fā)前景，也有可能開發(fā)成為天然調(diào)香產(chǎn)品和具有藥用或保健功效相關(guān)產(chǎn)品的潛力。

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