帶固相萃取功能的索氏提取裝置應(yīng)用于氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定薰衣草中揮發(fā)性成分

許永 黃海濤 李晶 劉欣 孔維松 楊葉昆 王晉

摘要：建立了一種新型帶固相萃取功能的索氏提取裝置結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜法（GC/MS）測(cè)定薰衣草中揮發(fā)性成分的方法。薰衣草花朵經(jīng)冷凍干燥處理后，以二氯甲烷作為提取溶劑，用帶固相萃取功能的索氏提取裝置進(jìn)行處理，萃取液用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析其揮發(fā)性化學(xué)成分。采用新型的帶固相萃取功能的索氏提取裝置集提取、凈化、濃縮及轉(zhuǎn)移功能為一體，大大簡化了前處理步驟;鑒定出52種揮發(fā)性物質(zhì)，其中烯烴類物質(zhì)15種，醇類物質(zhì)15種，醛類物質(zhì)3種，酯類物質(zhì)9種，有機(jī)酸1種，其他物質(zhì)9種;方法的重復(fù)性較好，測(cè)定值的日間和日內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=7）均小于5.0%。此方法能較好地應(yīng)用于薰衣草中揮發(fā)性成分的測(cè)定。

關(guān)鍵詞：固相萃取;索氏提取;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC/MS）;薰衣草;揮發(fā)性成分

中圖分類號(hào)： O657.63 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2020）23-0181-05

薰衣草，是唇形科薰衣草屬多年草本或半灌木植物，花中含芳香油，是調(diào)制化妝品、皂用香精的重要原料?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，從薰衣草所提取的揮發(fā)性成分具有抑菌消炎、鎮(zhèn)靜催眠、降血壓、解痙以及抗腫瘤等作用，還可治療昆蟲叮咬以及燒灼傷[1-5]，而且薰衣草揮發(fā)油對(duì)改善記憶障礙也有一定效果[6-7]。因此，研究薰衣草的揮發(fā)性成分具有很重要的意義。

關(guān)于薰衣草揮發(fā)性成分，近幾年常用的提取方法有水蒸汽蒸餾提取法[8-11]、同時(shí)蒸餾萃取[12] 、超臨界CO2提取法[13-15]等。水蒸氣蒸餾提取法和超臨界CO2提取法都存在樣品用量大、費(fèi)時(shí)及提取成本高等缺點(diǎn)，而同時(shí)蒸餾萃取也存在某些欠穩(wěn)定組分長期和熱水反應(yīng)會(huì)熱分解，分析結(jié)果的重現(xiàn)性差。對(duì)固體物質(zhì)的萃取，通常采用冷浸法或熱浸法（索氏提取器），本研究采用新穎的帶固相萃取的索氏提取裝置，集萃取、凈化和濃縮為一體，中途不用轉(zhuǎn)移樣品，密閉環(huán)境進(jìn)行加熱萃取，建立更準(zhǔn)確、客觀的薰衣草揮發(fā)性成分分析方法，可為薰衣草的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與試劑

材料：試驗(yàn)所用薰衣草樣品為羽葉薰衣草，2017年種植于云南煙草科學(xué)研究院工業(yè)園區(qū)內(nèi)，于盛花期采摘（2019年6月）。

儀器：北京中興偉業(yè)儀器有限公司的高速萬能粉碎機(jī);美國Agilent公司的 Agilent 6890-5973N氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀;德國Sartorius公司的ME414S型電子天平（感量0.000 1 g）;寧波雙嘉SJIA-5FE小型視頻冷凍干燥機(jī);自主研發(fā)的帶固相萃取功能的索氏提取裝置，具體裝置結(jié)構(gòu)見圖1。

試劑：二氯甲烷，色譜純，美國Dicma公司生產(chǎn);柱色譜硅膠，200～300目，青島海洋化工廠生產(chǎn);無水硫酸鈉，AR，天津化學(xué)試劑廠生產(chǎn)。

1.2 樣品處理及分析條件

1.2.1 樣品的處理

1.2.1.1 薰衣草樣品前處理 將采摘的新鮮薰衣草花朵放入預(yù)冷至-30 ℃以下的冷凍干燥機(jī)中，溫度降至-50 ℃ 以下打開真空泵，進(jìn)行薰衣草的升華干燥，程序如下：-50 ℃（4 h）→-30 ℃（4 h）→-15 ℃（4 h）→-5 ℃（4 h）→20 ℃（4 h）→40 ℃（5 h）→40 ℃（55 h）。待干燥完畢，取出樣品，經(jīng)高速萬能粉碎機(jī)粉碎，過孔徑為450 μm的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩，得均勻粉末。

1.2.1.2 薰衣草樣品提取回流 在固相萃取柱9中加入10 g硅膠 （200～300目），稱取20 g薰衣草樣品于樣品筒8中，在樣品上方覆蓋1層無水硫酸鈉后，用夾緊裝置密封，將色譜進(jìn)樣瓶與圓底燒瓶1的螺紋接口2密封連接，并在燒瓶1中加入 200 mL 二氯甲烷溶劑，然后將燒瓶置于水浴鍋中，50 ℃加熱，冷凝回流2.5 h。

1.2.1.3 薰衣草樣品濃縮 待步驟“1.2.1.2”節(jié)樣品回流提取完畢后，切換三通閥13，使其與外界空氣導(dǎo)通，不斷揮發(fā)的溶劑通過三通閥13流出并回收，達(dá)到濃縮的目的，當(dāng)色譜進(jìn)樣瓶中的樣品溶液蒸發(fā)至約1 mL后，旋下色譜進(jìn)樣瓶即可進(jìn)行GC-MS分析。

1.2.2 氣相色譜條件 色譜柱：DB-5 MS色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）;進(jìn)樣量：1.0 μL;柱流量：1.0 mL/min ;分流比：10 ∶ 1;進(jìn)樣口溫度：260 ℃;程序升溫條件： 120 ℃保持4 min，再以 1 ℃/min 速率升至180 ℃，再以10 ℃/min速率升至280 ℃，保持16 min。

1.2.3 質(zhì)譜條件 電子轟擊離子源：E1;離子化電壓：70 eV;離子源溫度：230 ℃;傳輸線溫度：280 ℃;質(zhì)量掃描范圍：45～450 amu;譜圖檢索：通過WILEY、NIST譜庫進(jìn)行檢索。

2 結(jié)果與分析

2.1 帶固相萃取功能的索氏提取裝置設(shè)計(jì)及工作原理

樣品前處理裝置結(jié)構(gòu)見圖 1，包括以下部件：燒瓶1，燒瓶1上設(shè)有第1接口3、第2接口4和螺紋接口2，燒瓶1通過第1接口3與隔熱導(dǎo)氣管5氣流導(dǎo)通連接，隔熱導(dǎo)氣管5另一端與三通轉(zhuǎn)接管7氣流導(dǎo)通連接，三通轉(zhuǎn)接管7的另外2個(gè)接口分別與密閉冷凝管10和樣品筒8氣流導(dǎo)通連接，密閉冷凝管10上設(shè)有泄壓閥11，樣品筒8遠(yuǎn)離三通轉(zhuǎn)接管7的1端設(shè)有篩板12并與固相萃取柱9氣流導(dǎo)通連接，固相萃取柱9的另一端通過溶劑回流管6與第2接口4氣流導(dǎo)通連接，溶劑回流管6內(nèi)設(shè)有三通閥13。

本裝置的工作原理：啟動(dòng)水浴鍋加熱，溶劑蒸發(fā)后經(jīng)密閉冷凝管10冷凝回流到樣品筒8中，溶劑先經(jīng)無水硫酸鈉層干燥，然后對(duì)樣品進(jìn)行提取，提取液經(jīng)過硅膠柱9凈化后回流至燒瓶1中。經(jīng)過一段時(shí)間的回流提取后，把三通閥13調(diào)整為與外界空氣導(dǎo)通的狀態(tài)，不斷揮發(fā)的溶劑通過三通閥13流出并回收，此時(shí)燒瓶1中的溶液不斷被濃縮，當(dāng)濃縮到約1 mL時(shí)停止加熱，卸下色譜進(jìn)樣瓶即可進(jìn)行分析。

2.2 硅膠填充量的優(yōu)化

索氏提取法在提取過程中大量雜質(zhì)會(huì)隨揮發(fā)性成分一起溶出，因此本研究對(duì)傳統(tǒng)索氏提取裝置進(jìn)行了改進(jìn)，于索氏提取裝置中增設(shè)了固相萃取柱，采用硅膠作為固相萃取填料以吸附提取液中的雜質(zhì)，并對(duì)硅膠的用量進(jìn)行了優(yōu)化。在固相萃取柱9中分別加入5、10、20 g硅膠，在樣品筒8中加入 20 g 薰衣草樣品，以二氯甲烷為提取溶劑，50 ℃加熱，冷凝回流2.5 h，比較了不同硅膠使用量對(duì)薰衣草揮發(fā)性成分檢測(cè)結(jié)果的影響（圖2）。結(jié)果表明，硅膠用量為5 g時(shí)，提取液總離子流圖中化學(xué)成分種類較多，經(jīng)檢索后各物質(zhì)匹配度均不高，且色譜峰面積明顯小于另外2種硅膠用量，可能是由于硅膠用量較少，沒有達(dá)到明顯的凈化效果;硅膠用量為10 g時(shí)，提取液總離子流圖中化學(xué)成分匹配度較高，色譜峰面積較大;硅膠用量為20 g時(shí)，提取液總離子流圖中化學(xué)成分種類及色譜峰面積略低于10 g的硅膠用量，可能是由于硅膠用量較大時(shí)吸附了部分揮發(fā)性成分。因此為了實(shí)現(xiàn)提取液的有效凈化，本方法以10 g硅膠作為填充量。

2.3 薰衣草揮發(fā)性成分分析

薰衣草提取液進(jìn)行GC-MS分析，揮發(fā)性成分用WILEY、NIST譜庫進(jìn)行檢索，相應(yīng)的質(zhì)譜總離子流見圖3。相對(duì)含量利用峰面積歸一化法進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表1。

從表1可以看出，以二氯甲烷為溶劑，采用自制的帶固相萃取功能的索氏提取裝置從薰衣草中提取揮發(fā)性成分，經(jīng)GC-MS分析?共鑒定出52種揮發(fā)性物質(zhì)，其中烯烴類物質(zhì)15種，醇類物質(zhì)15種，醛類物質(zhì)3種，酯類物質(zhì)9種，有機(jī)酸1種，其他物質(zhì)9種。

檢出的物質(zhì)以醇類物質(zhì)、酯類物質(zhì)為主，相對(duì)含量高達(dá)35.92%、26.43%，醇類化合物中檢出含量最高的是芳樟醇，為19.86%，它作為薰衣草最主要的化學(xué)成分，在薰衣草的氣味中起著至關(guān)重要的作用，具有濃青帶甜的木青氣息，且具有明顯的鎮(zhèn)靜作用，從而用來減輕術(shù)前壓力和焦慮癥，此外，檢出的反式-香葉基香葉醇雖然含量很低，僅占揮發(fā)性物質(zhì)的0.02%，但它具有廣泛的生理活性，如殺菌、抗病毒、抗腫瘤等，對(duì)于多種疾病有治療作用，如潰瘍、神經(jīng)衰弱、皮膚老化、血栓、動(dòng)脈硬化和免疫缺失等。酯類化合物中檢出含量最高的是乙酸芳樟酯，為13.64%，它具有令人愉快的花香和果香，香氣似香檸檬和薰衣草，透發(fā)而不持久。芳樟醇和乙酸芳樟酯決定了薰衣草的香氣，也是薰衣草揮發(fā)油發(fā)揮解攣鎮(zhèn)痛、抗菌、抗抑郁、消炎等功能的主要成分之一，芳樟醇和乙酸芳樟醇含量越高，精油的品質(zhì)越好[16]。

檢出的烯烴類化合物含量約占整個(gè)揮發(fā)性物質(zhì)的16.9%，其中含量最高的是β-羅勒烯，為5.53%，具有草香、花香并伴有橙花油氣息;（E）-β-金合歡烯的含量也很高，占整個(gè)揮發(fā)性物質(zhì)的5.41%，具有花香、青香和香脂香氣。

檢出的醛類化合物含量約占整個(gè)揮發(fā)性物質(zhì)的0.37%，含量最高的是橙花醛，為0.24%，具有濃郁的檸檬香氣。

檢出的其他化合物含量約占整個(gè)揮發(fā)性物質(zhì)的14.44%，很多具有一定的藥理作用，其中石竹烯氧化物含量最高，為5.04%，具有鎮(zhèn)痛和抗炎的作用;龍腦含量為2.38%，可用于閉證神昏、目赤腫痛、喉痹口瘡、瘡瘍腫痛、潰后不斂等癥。

2.4 方法重復(fù)性

為了考察本方法的精密度，對(duì)薰衣草樣品進(jìn)行了7次日內(nèi)重復(fù)測(cè)定，同時(shí)進(jìn)行了7 d的重復(fù)性試驗(yàn)，選取β-羅勒烯、乙酸芳樟酯、松油醇、乙酸香葉酯、石竹烯氧化物、β-月桂烯、芳樟醇作為標(biāo)記物，考察重復(fù)性，從表2可以看出，日內(nèi)測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.2%～3.7%之間，日間測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.9%～3.5%之間，測(cè)定結(jié)果具有很好的重現(xiàn)性，表明本方法的日內(nèi)和日間精密度較好。

3 結(jié)論

針對(duì)目前索氏提取前處理操作復(fù)雜、萃取過程中大量雜質(zhì)會(huì)隨揮發(fā)性成分一起溶出影響檢測(cè)等問題，本研究設(shè)計(jì)開發(fā)了1種新型的集提取、凈化、濃縮及轉(zhuǎn)移功能為一體的索氏提取裝置，中途不用轉(zhuǎn)移樣品，密閉環(huán)境進(jìn)行加熱萃取，提高了分析效率。

本研究利用自主設(shè)計(jì)的帶固相萃取功能的索氏提取裝置提取薰衣草中的揮發(fā)性成分，采用 GC/MS 聯(lián)用技術(shù)分析鑒定出 52種揮發(fā)性組分，且考察了方法的重復(fù)性，取得了滿意的結(jié)果。

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