独活挥发油成分的快速GC-MS分析

王晓萍, 邱金雪, 李松

(长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室(延边大学),吉林延吉133002)

独活挥发油成分的快速GC-MS分析

王晓萍, 邱金雪, 李松

(长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室(延边大学),吉林延吉133002)

采用气流吹扫微注射器萃取法(GP-MSE)和水蒸气蒸馏法(SD)萃取独活中的挥发油,利用气相色谱-质谱联用技术对挥发油化学成分进行分离、检测和定性分析,并对两种萃取方法进行了比较.结果显示:气流吹扫微注射器萃取法获得106种成分,已定性的有78种,占总组分含量的91.42%,其中主要成分为含氧杂环化合物(63.58%);水蒸气蒸馏法获得59种成分,已定性有42种,占总组分含量的86.99%,其中主要成分为脂肪族化合物(56.90%).与水蒸气蒸馏法对比表明,气流吹扫微注射器萃取技术具有省时、省力、省溶剂,所需样品量少,萃取效率高且重现性好等优点,可以广泛应用于植物挥发油成分的快速分析.

气流吹扫微注射器萃取;独活;水蒸气蒸馏;挥发油;气相色谱-质谱

0 引言

中药独活是伞形科植物独活(AngelicapubescensMaxim.f.biserrataShahetYuan)的干燥根.据《中国药典》记载,独活具有祛风除湿、通痹止痛的功效,对风寒湿痹、腰膝疼痛、少阴伏风头痛等具有很好的疗效.挥发油是独活的主要有效成分之一,被广泛应用到香料、食品、医药等领域[1].目前,常见的挥发油萃取方法有水蒸气蒸馏法[2],顶空液相微萃取[3],顶空固相微萃取[4]和超临界流体萃取[5]等.其中:水蒸气蒸馏法是萃取挥发油的传统方法,虽然操作简单、费用低,但它具有萃取时间长,需要的样品量和溶剂量相对较多,而且一些易水解和氧化的挥发油成分在萃取过程中易发生化学变化等缺点[6];顶空液相微萃取法虽然所用溶剂量相对较少,但悬于针尖的萃取溶剂液滴很难控制[7-8];顶空固相微萃取法所用的纤维价格昂贵,易损坏,使用寿命短,而且使用前需要高温活化[9].气流吹扫微注射器萃取技术是最近开发的一种新型的样品前处理方法[10],它集萃取、净化和浓缩于一体,具有高的萃取效率,而且省时省力、操作简便[9],所需的样品量和溶剂量较少,是一种较为理想的环境友好型样品前处理技术.

本实验采用气流吹扫微注射器萃取技术和水蒸气蒸馏法萃取独活中的挥发油,利用气相色谱-质谱联用技术对独活的挥发油成分进行分离、检测和定性分析,并对这两种萃取方法进行了比较.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器有:GC-MS 2010(日本岛津公司),250 μL微型注射器(美国 HAMIL TON公司),AS20500AH型超声波清洗器(天津 AU-TOSCIENCE公司),FW-100高速万能粉碎机(天津泰斯特仪器有限公司).试剂有:正己烷,二氯甲烷,甲醇,均为色谱纯.

1.2 实验过程

1.2.1 样品采集及处理 独活植物于2009年7月采自吉林省长白山海拔1 290 m处.洗净,除去须根,晒干[11].用粉碎机(FW-100高速万能粉碎机)粉碎后,过200目筛,装在棕色样品瓶中,在-4℃下贮存备用.

1.2.2 气流吹扫微注射器萃取法 准确称取粉碎的独活植物样品5 mg,放入样品槽中,塞上进样垫,拔出针杆,将250μL微型注射器(依次用甲醇、二氯甲烷、正己烷洗涤[12])通过冷凝器刺透进样垫,针尖刚好穿过进样垫底端即可.在针筒里插入细铁丝,加入20μL萃取溶剂正己烷,通入氮气并调整流速,设定加热和冷凝温度后进行萃取.萃取结束后,用正己烷定容至100μL,取2μL进样GC/MS分析.萃取条件:氮气流速为2 mL/min,温度为250℃,时间为2min,冷凝温度为-4℃.

1.2.3 水蒸气蒸馏法 称取5 g植物样品粉末,放入1 000 m L的水蒸气发生装置中,分别向蒸馏装置和水蒸气发生装置中加入1/2和1/3体积的蒸馏水,打开冷凝水,开始加热.当第一滴蒸馏液滴入接收管内的萃取溶剂中时开始计时,萃取时间为6 h.萃取结束后,用胶头滴管移出含有挥发油的萃取溶剂,用无水 Na2SO4干燥后定容至1 m L.

1.3 GC-MS分析条件

DB-5MS毛细石英柱(30 m×0.25 mm×0.25μm),载气为氮(纯度 =99.99%),进样口温度为280℃,进样量为2m L,分流比为50∶1,载气(He)流速为0.98 mL/min。升温程序为45℃保持1 min,4℃/min升至250℃,6℃/min升至280℃,保持5 min.离子源为 EI,离子源温度为200℃,电子能量为70 Ev.

2 结果与讨论

2.1 独活挥发油的化学成分分析及含量比较

2.1.1 成分及相对含量 各色谱峰通过N ISI 08质谱库检索、定性,如图1所示.气流吹扫微注射器萃取法(图1 A)得到106种成分,已定性的有78种,占总组份的91.42%;水蒸气蒸馏法(图1 B)获得59种成分,已定性的有42种,占总组份相对含量的86.99%.比较可知,气流吹扫微注射器萃取法比水蒸气蒸馏法多萃取到36种挥发油成分.

从两种方法的 GC-MS分析结果对比可知,在已鉴定的物质中,相同挥发油化学成分共有27种,含量分别约占各自总组分的 71.01%和82.43%.其中只在水蒸气蒸馏法萃取中得到的挥发油成分有15种,只在气流吹扫微注射器萃取法萃取中得到的挥发油成分有51种.

2.1.2 主要成分及其含量 在鉴定的成分中,气流吹扫微注射器萃取法萃取得到独活挥发油的主要成分为:8,8-Dimethyl-2-oxo-2,8,9,10-tetrahydropyrano(2,3-f)chromene-9,10-diylbis((Z)-2-methyl-2-butenoate)(28.71%)(图 1 A中的6);3-Methyl-but-2-enoic acid,2,2-dimethyl-8-oxo-3,4-dihydro-2H,8H-pyrano [3,2-g]chromen-3-yl ester(22.8%)(图1A中的5);Elemol(4.63%)(图1 A中的3);1,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]hep t-2-yl acetate(3.22%)(图1 A中的2);alpha-Pinene,(3.08%)(图1 A中的1);beta.-Eudesmol(2.06%)(图1 A 中的4).水蒸气蒸馏法萃取得到的独活挥发油成分为:β-Elemol(17.28%)(图1 B 3);1,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]hep t-2-yl acetate(14.43%)(图1 B 2);alpha-Pinene(12.15%)(图1 B 1);beta.-Eudesmol(10.48%)(图1 B 4);gamma.-Eudesmol(7.45%)(图1 B 8);Limonene(4.99%)(图1 B 7).

上述两种方法萃取得到的独活挥发油主要成分中都含有1,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]hep t-2-yl acetate,alpha-Pinene,beta.-Eudesmol.从相对含量来看(表1),这3种成分由气流吹扫微注射器萃取法得到的含量比水蒸气蒸馏方法低,而从绝对含量的角度来看,气流吹扫微注射器萃取法萃取到这3种成分的含量明显高于水蒸气蒸馏法.由此可知,气流吹扫微注射器萃取法较水蒸气蒸馏法具有更高的萃取效率.

图1 独活挥发油的气相色谱-质谱总离子流图

表1 2种萃取方法得到的挥发油主要化学成分的比较

2.2 独活挥发油化学成分的分类分析

对已鉴定结构的独活挥发油成分按照功能团进行分类.从表2可知:由气流吹扫微注射器萃取法获得的挥发油主要成分为含氧杂环化合物,水蒸气蒸馏法萃取获得的挥发油主要成分为脂肪族化合物;在水蒸气蒸馏法得到的成分中,单萜类化合物和脂肪族中的酮类化合物均比气流吹扫微注射器萃取法相对含量高;气流吹扫微注射器萃取法得到的挥发油成分中,半挥发性含氧杂环化合物的含量明显高于水蒸气蒸馏法;氧化单萜中的醇、酮,氧化倍半萜,脂肪族中的醛、酮,芳香族化合物和酚类化合物仅在气流吹扫微注射器萃取法萃取GC-MS分析中被检测.从表2绝对含量的分析中得出(以单萜类化合物为例),气流吹扫微注射器萃取法获得的单萜类成分的含量比水蒸气蒸馏法获得的含量高,此结果进一步证实了气流吹扫微注射器萃取法较水蒸气蒸馏法具有更高的萃取效率.

表2 2种萃取方法得到的挥发油化学成分的分类比较

3 结论

利用气体流吹扫微注射器萃取法和 GC-MS联用从独活中检测到106种挥发油成分,主要成分为含氧杂环化合物,相对含量占已定性成分的63.58%.水蒸气蒸馏法和 GC-MS联用检测到59种成分,主要成分为脂肪族化合物,相对含量占已定性成分的56.90%.与传统的水蒸气蒸馏法相比,气流吹扫微注射器萃取法具有萃取时间短,样品和溶剂消耗少,操作简单,萃取率高等优点,可以实现快速准确地分析植物中的挥发油成分.

[1]Jalali Heravi M,Sereshti H.Determination of Essential Oil Components of A rtemisia Haussknechtii Boiss.Using Simultaneous Hydrodistillation-static Headspace Liquidphase Microextraction-gas Ghromatography Mass Spectrometry[J].JChromatogr A,2007,1160(1):81-89.

[2]杨秀伟,刘玉峰,陶海燕,等.独活挥发油成分的 GCMS分析[J].中国中药杂志,2006,31(8):663-666.

[3]Jean-Claude Chalchat,Mehmet Musa Ozcan,et al.Comparative Essential Oil Composition of Flowers,Leaves and Stems of Basil(Ocimum Basilicum L.)Used as Herb[J].Food Chem,2008,110(2):501-503.

[4]Yang Cui,Qiu Jinxue,Ren Chunyan,et al.Gas Fo wHeadspace Liquid Phase Microextraction[J].J Chromatogr A,2009,1216(45):7694-7699.

[5]Guo Fang qiu,Huang Lan fang,Zhou Shao yun,et al.Comparison of the Volatile Compoundsof A tractylodes Medicinal Plants by Headspace Solid-phase Microextraction-gas Chromatography-mass Spectrometry[J].Anal Chim Acta,2006,570(1):73-78.

[6]Grosso C,Ferraro V,Figueiredo A C,et al.Supercritical Carbon Dioxide Extraction of Volatile Oil From Italian Coriander Seeds[J].Food Chem,2008,111(1):197-203.

[7]A lcudia-León MC,Lucena R,Cárdena S,et al.Stir Membrane Extraction:a Useful App roach fo r Liquid samp le Pre-treatment[J].Anal Chem,2009,81(21):8957.

[8]Ho TS,Vasskog T,Anderssen T,et al.25,000-fold Pre-concentration in a Single Step with Liquidphase Microextraction[J].Anal Chim Acta,2007,592(1):1-8.

[9]Ye Cun ling,Zhou Qing xiang,Wang Xin ming.Headspace Liquid-phase Microextraction Using Ionic Liquid as Extractant for the Preconcentration of Dichlo rodiphenyltrichloroethane and Its Metabolites at Trace Levels in Water Samples[J].Anal Chim Acta,2006,572(2):165-171.

[10]Yang Cui,Piao Xiangfan,Qiu Jinxue,et al.Gas Purge Microsyringe Extraction for Quantitative Direct Gas Chromatographic-mass Spectrometric Analysis of Volatile and Semivolatile Chemicals[J].J Chromatogr A,2011,1218(12):1549-1555.

[11]吉林省中医中药研究所.长白山植物药志 [M].长春:吉林人民出版社,1982:813-814.

[12]李东浩,阎雪.一种洗色谱进样针的装置:中国,200820071370.4[P].2008-12-03.

Rapid GC-MSAnalysis of Essential Oils in Radix Angelicae Biseratae

WANG Xiao-ping, Q IU Jin-xue, L ISong
(KeyLaboratoryofNaturalResouraloftheChangbaiMountainandFunctionalMolecules(YanbianUniversity),MinistryofEducation,Yanji133002,China)

Gas purge microsyringe extraction(GP-MSE)and steam distillation(SD)were used fo r extracting the essential oils inRadixAngelicaeBiseratae.The components of the essential oils were analyzed by gas chromatographic-mass spectrometric.GP-MSE has obtained 106 components and 78 compounds were identified,SD hasobtained 59 components and 42 compounds were identified.GP-MSE has some advantages,such as time,labor,and solvent saving,needs little amountsof samp le aswell asobtained high extraction efficiency and rep roducibility.GP-MSE can be widely used in the rapid analysis of essential oils from p lants.

gas purge microsyringe extraction;Radixangelicaebiseratae;steam distillation;essential oils;GC-MS

O658.2

A

1004-4353(2011)02-0128-04

2011-04-13

吉林省科技发展计划项目(20100343)

王晓萍(1986—),女,硕士研究生,研究方向为有机分析.