PY-GC-MS法分析艾煙化學(xué)成分的研究

陳子儀，張敏

(1.北京化工大學(xué)巴黎居里工程師學(xué)院,北京 100029；2.中南林業(yè)科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410004)

艾蒿(Artemisinaargyilevel.et Vant.),別名蘄艾、艾草，系菊科蒿屬多年生草本植物或半灌木狀植物，全國各地廣泛分布[1]。艾蒿與我們生活密切相關(guān)，民間有掛艾草、食青團(tuán)、飲艾酒等習(xí)俗[2-3]。中醫(yī)采用熏艾、艾灸治療創(chuàng)傷感染、陰道瘙癢、子宮脫垂、抗病毒以及空氣消毒等[4]。早在春秋時期的《五十二病方》中記載：干艾、柳蕈熏治“朐養(yǎng)(肛門部瘙癢)[5]。東晉·葛洪在《肘后備急方》中提到:“斷瘟疫病令不相染，密以艾灸病人床四角，各一壯，佳也”[6]。由于艾熏灸療效明確，操作簡單，作為我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)不可或缺的一部分，傳承至今。在新型冠狀病毒肺炎的防控期間，許多醫(yī)療機(jī)構(gòu)和個人已將艾葉薰蒸和艾灸應(yīng)用于防治新冠病毒傳播[7]。華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院中醫(yī)科專家制定《新型冠狀病毒感染的肺炎中醫(yī)診療方案及預(yù)防方案》中提到了居家調(diào)護(hù)可以運(yùn)用熏艾條的方法，通過艾條熏蒸，對空氣進(jìn)行消毒，使病毒的傳播盡可能得到有效控制[8]。為此，艾葉能否被廣泛應(yīng)用于新型冠狀病毒感染肺炎的防治工作成為人們共同關(guān)心的熱點(diǎn)。

現(xiàn)代研究證明艾煙有防病、預(yù)防瘟疫的作用，艾煙對引起不同傳染性、流行性疾病的多種致病菌、真菌和病毒都有抑制作用。艾煙在艾熏蒸過程中起著關(guān)鍵作用，其化學(xué)成分復(fù)雜，安全性評價亦有爭議[9]。目前在艾煙化學(xué)成分的諸多報道中，國內(nèi)外學(xué)者大多采用直接吸收[10-12]、溶劑吸收[13-14]，或是固相微萃取收集艾煙，并以氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)進(jìn)行分析，比較不同的文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，檢出的艾煙化學(xué)成分差異較大，即使相同的艾煙收集方式不同，得到的化合物的種類和含量也不一致[15]。為此，本試驗(yàn)選用熱裂解氣相色譜質(zhì)譜(PY-GC-MS)法，模擬艾葉熏蒸中產(chǎn)生的艾煙，直接分析艾煙的化學(xué)成分，操作簡便快速，旨在為艾煙有效性、安全性評價提供數(shù)據(jù)參考，促進(jìn)艾蒿資源的開發(fā)利用。

1 儀器與材料

1.1 儀器 Thermofisher/trans1300/ISQ型 GC-MS 聯(lián)用儀(美國賽默飛世爾科技有限公司)；CDS Analytical/CDS5200 熱裂解儀(美國CDS分析有限公司)；NIST質(zhì)譜標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院)； ME 204 型電子天平(瑞士梅特勒-托利多有限公司)。

1.2 材料 艾葉樣品2021年5月采于懷化市通道縣。經(jīng)作者本人鑒定為菊科蒿屬草本植物艾(Artemisinaargyilevel.et Vant.)，將艾葉樣品去雜、挑選、60 ℃干燥、粉碎過80目篩，置于干燥器中備用。

2 方法與結(jié)果

2.1 儀器條件 熱裂解條件：探頭初始溫度:30 ℃;升溫速率:30 ℃·ms-1;熱解溫度設(shè)為300 ℃(艾葉陰燃灰化溫度)[16-17]，保持 15 s,進(jìn)行快速熱裂解，傳輸管線280 ℃。

氣相色譜條件：色譜柱TR-5MS石英彈性毛細(xì)柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣為高純氦氣(99.999%)，流速1.0 mL·min-1，分流比1∶55。進(jìn)樣口溫度250 ℃，程序升溫：柱箱初始溫度60 ℃， 保持2 min， 以5 ℃·min-1升到120 ℃，保持5 min，再以10 ℃·min-1升到230 ℃，保持10 min。

質(zhì)譜條件： EI離子源，電子能量70 eV,離子源溫度為250 ℃，傳輸線溫度280 ℃，檢測離子質(zhì)量掃描范圍33～500 amu。

2.2 樣品處理 取艾葉粉末約100 μg，置于熱裂解儀的石英管中，兩端用石英棉封好，放入熱裂解儀的裂解頭加熱絲中。

2.3 艾煙化學(xué)成分分析 采用 PY-GC-MS使艾葉熱解，模擬艾葉燃燒中產(chǎn)生的艾煙，直接分析艾煙的化學(xué)成分，其總離子流圖見圖1。檢索 NIST質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫，并查閱相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行定性分析，從艾葉熱解燃燒產(chǎn)生的艾煙中共鑒定出34種化合物，并采用面積歸一法計算出已鑒定化合物的相對百分含量，其結(jié)果見表1。

圖1 艾煙化學(xué)成分總離子流圖

表1 艾煙中化學(xué)成分的PY-GC-MS分析

表1(續(xù))

由表1可以看出,在艾煙化學(xué)成分中，相對含量≥1%的化合物，按含量由高到低的順序：葉綠醇17.448%， 環(huán)丙基甲醇12.218%，苯酚7.55%，鄰苯二酚7.098%， 二氧化碳6.647%，棕櫚酸5.237%，1，2-環(huán)戊二酮5.32%。乙酸(4.807%)、α-亞麻酸(3.781%)、2，3-二氫苯丙呋喃(3.558%)、對苯二酚(2.705%)、羥基丙酮(2.702%)、吲哚(2.084%)、 2，6-二甲氧基苯酚(1.842%)、2-羥基-3-乙基環(huán)戊烯酮(1.382%)、2-甲氧基-4-乙烯苯酚(1.179%)、N-乙酰-N-苯甲?；咸烟前?1.128%)、麥芽酚(1.027%)。

比較上述結(jié)果，艾葉熱解燃燒產(chǎn)生的艾煙化學(xué)成分主要為醇、酚、酮、酸、酯、吡硌、醛及二氧化碳等類型化合物，占煙氣總量的93.83%。 其中，醇類物質(zhì)4個，含量在0.455%～17.448%，占總量的30.605%。酚類物質(zhì)6個，含量在1.843%～7.55%，占總量的21.406%。酮類物質(zhì)7個，含量在0.246%～5.320%，占總量的14.716%。 酸類物質(zhì)3個，含量在3.782%～5.273%，占總量的13.863%。酯類物質(zhì)5個，含量在0.223%～0.384%，占總量的1.934%。吡硌類物質(zhì)1個，占總量的2.85%。糖類物質(zhì)2個，含量在0.585%和1.128%，占總量的1.713%。醛類物質(zhì)2個，含量在0.138%和0.202%，占總量的0.341%。另外，二氧化碳占總量的6.647%。

從艾煙中的化學(xué)成分可知，葉綠醇含量最高，是維生素E、維生素K的主要原料，添加在食品、化妝品中具有抗氧化作用。苯酚，鄰苯二酚，對苯二酚可用于抗氧化、抗菌消炎、治療皮膚癬、濕疹及止癢，具有一定的美白淡斑作用。棕櫚酸、α-亞麻酸具有抗炎、抗纖維化，保護(hù)心血管系統(tǒng)的作用。N-乙酰-N-苯甲?；咸烟前房捎糜陉P(guān)節(jié)炎輔助治療，起著修復(fù)、維護(hù)軟骨作用，2，3-二氫苯丙呋喃、苯丙晴可用作醫(yī)藥中間體。羥基丙酮、吲哚、 2，6-二甲氧基苯酚、2-羥基-3-乙基環(huán)戊烯酮、2-甲氧基-4-乙烯苯酚、麥芽酚均為香氣成分，用于各種香精香料,除含量≥1%的香氣成分外，本試驗(yàn)還檢出呋喃酮、2-羥基-3-甲基環(huán)戊烯酮、α-紫羅蘭醇、4-乙氧基苯酚等食品增香成分，所以，艾葉中香氣成分種類最多。另外，檢出的甲基苯基氨基甲酸酯是氨基甲酸酯類驅(qū)蟲劑的前體物，為艾煙驅(qū)蚊、殺蟲等功效提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)檢出的艾煙化學(xué)成分均可用于香料、醫(yī)藥或中間體、除菌殺蟲劑，成分種類較復(fù)雜，相比于周次利采用溶劑吸收[13]、許小宇利用頂空收集等方法檢測出艾煙中的烷烴、酯、烯烴、醇、酮、醛、芳香烴物質(zhì)，存在顯著差異，檸檬烯、桉油醇、樟腦等單萜化合物在本試驗(yàn)中未能檢出，可能與本試驗(yàn)溫度設(shè)置有關(guān)，需進(jìn)一步探討試驗(yàn)條件。 張心悅[18]用PY-GC-MS分析艾絨的化學(xué)成分和本試驗(yàn)檢出的成分種類相似，均檢出乙酸、糠醛、苯酚、鄰苯二酚，對苯二酚、棕櫚酸、α-亞麻酸等物質(zhì)，含量亦有差異，由此推測，該方法檢測艾煙成分具有穩(wěn)定性，可望用于艾煙指紋圖譜分析。另外，本試驗(yàn)在艾煙中首次檢出N-乙酰-N-苯甲酰化葡萄糖胺、甲基苯基氨基甲酸酯，由此看出，PY-GC-MS分析能檢出一些不易揮發(fā)或難揮發(fā)的成分，能使艾煙的產(chǎn)物充分釋放，且煙氣收集誤差小，適合于艾煙的化學(xué)成分分析和指紋圖譜的建立。