碰碰香挥发物化学成分分析

熊 伟， 金荷仙，2， 蔡宝珍

（1.浙江农林大学 风景园林与建筑学院，浙江 临安 311300；2.《中国园林》杂志社，北京 100835）

碰碰香Plectranthus tomentosa属于唇形科Labiatae，为多年生灌木状草本植物。因触碰后可散发出令人舒适的香气而享有 “碰碰香”的美称；又因其香味浓甜，颇似苹果Malus pumila香味，故又享有“苹果香”美誉。闻之令人神清气爽，起到净化空气的作用，环保特点十分突出。叶片泡茶、酒，奇香诱人，可以达到提神醒脑，清热解暑，驱避蚊虫功效。本实验在室温下采用活体动态顶空套袋-吸附采集法[1-2]与热脱附系统-气相色谱/质谱（TDS-GC/MS）联用分析技术，是一种捕集-吸附-分析相结合的，并对活体植株挥发物成分分析的试验技术方法，优点是可以有效排除外界挥发物的干扰，真实地反映植物挥发物成分及其释放量，适合于近自然状态下植物挥发物的定性和定量分析[3]，是一种新兴的植物香气成分分析方法。目前，该技术仅在梅花Prunus mume，珍珠梅Siberia kirilowii，地被菊Dendranthema×grandiflorum等植物的香气成分分析中有应用[4-6]，同时结合保留指数对碰碰香叶片挥发物化学成分进行定性，增加了准确性[7]，为碰碰香的开发和利用奠定基础。

1 材料和方法

1.1 材料

选取浙江农林大学温室内成年活体中健康并无病虫或无缺刻的碰碰香叶片为收集对象。

1.2 气味物质的捕集

1.2.1 采集方法 采用动态顶空套袋采集法（图1）。具体操作步骤如下：①用塑料袋套住碰碰香植株,连接过滤管，并保证密闭处不漏气，然后立刻将袋内的空气放掉。②袋内的空气放完后，连接吸附管，保证连接处不漏气，然后用泵泵入通过活性炭和GDX-101过滤后的净化空气，并密闭系统。③待密闭30 min后，如图1所示开始循环采气。本试验中材料挥发性有机物的采集，流量为100 mL·min-1，采样的时间为30 min。采样时选择晴朗无风的天气。

1.2.2 采样所用的装置及其质量保证采样气路 循环采样要求有较好的气密性，管路尽量不形成干扰物质，因此选用硅胶管作为连接管路。采样袋采用的是美国Reynolds Metals公司生产的Reynolds Oven bag。该产品材质稳定、耐高温，可保证不释放挥发性气体，袋子的大小为482mm×596mm。采样所用的吸附管和吸附剂为TenaxGR，能高效地吸附/解吸低分子量有机物，适用于挥发性有机成分的富集与分析。采样管选用Chrompack公司的产品，长16 cm，内径3mm，平均每根采样管装0.2000 g左右的Tenax-GR。采样前将装有吸附剂的吸附管放在热脱附器上，在275℃条件下，通氮气老化2 h，首次用于装柱的吸附剂，应按说明用溶剂清洗并通氮气吹干后再老化。气泵及流量计采用的是QC-1型大气采样仪，转子流量计使用前经皂膜流量计校正。该方法优点为：在自然状态下，采集材料的挥发成分可以通过循环吸附达到挥发性成分累积富集；材质稳定的采集袋、高质量的吸附管和吸附剂保证了挥发性成分的有效采集、吸附与解吸，热脱附方法保证了挥发性成分的准确分析。

图1 挥发物成分采集装置Figure1 Schematic diagram of volatiles collection

1.3 挥发物成分鉴定

1.3.1 实验仪器 所采用的热脱附系统（TDS）的装置是德国GERSTEL公司生产的TD3型，GC（7890A）/MS（5975C）均为美国Agilent公司生产。

1.3.2 香气成分分析方法 TDS工作条件：系统载气压力为20 kPa，进样口温度为250℃，脱附温度为250℃ （10 min），冷阱温度为-100℃（保持3 min），冷阱进样时温度骤然升温至260℃。气相色谱（GC）工作条件：色谱柱为30 m×250μm×0.25μm的HP-5MS柱；程序升温：初始温度为40℃，保持4 min后以6℃·min-1的速率升至250℃，保持3 min后以10℃·min-1的速率升至270℃，保持5 min。质谱（MS）的工作条件：电离方式为El，电子能量为70 eV；原子质量范围为28～450；接口温度为280℃；离子源温为230℃；四级杆温度为150℃。

1.3.3 数据分析 采用气质联用仪计算机的NIST2008谱库，对相对丰度、保留时间和基峰3个参数进行直观比较，结合保留指数，对各挥发物成分进行定性；用色谱峰面积归一法计算其组分的相对含量。

2 结果和分析

2.1 挥发物的主要成分和强度

分析鉴定结果发现：碰碰香挥发物主要为44种化合物组成的混合物，具体见图2和表1。由表1中可见：碰碰香挥发物成分由烷烃、烯烃、醇、酮、醛、酸、脂、芳香烃等8类化合物组成。进一步分析，在这些成分中，有烷烃5种，烯烃24种，烯烃中萜烯类物质有22种，醇6种，酮2种，醛1种，酸1种，酯3种，芳香烃2种；在挥发物相对含量方面，烷烃6.38%，烯烃84.16%，烯烃中萜烯类物质占82.82%，其中柠檬烯占47.61%；醇2.24%，酮2.14%，醛0.27%，，酸0.14%，酯3.19%，芳香烃0.99%，以萜烯类化合物相对含量高；其中萜烯类化合物及其含氧衍生物有33种，相对含量达到90.09%。很明显，碰碰香挥发物的主要组分是萜烯类化合物及其含氧衍生物，柠檬烯化合物是单一物质成分最多的。

图2 挥发物成分总离子流图Figure2 TIC chromatograph of chemical components

3 结论与讨论

本实验采用动态顶空套袋采集法和TDS-GC/MS联用等技术进行挥发物成分采集与分析，具有真实、准确、可靠等优点，是分析自然状态下材料挥发物成分的有效方法。挥发物定性分析时结合保留指数，更加准确可靠。碰碰香的挥发油成分以萜烯类化合物种类最多，达22种；醇6种，位居第2位。碰碰香挥发物的主要组成是柠檬烯（47.61%）和萜品油烯（10.82%）。研究表明：α-蒎烯、蒈烯等具有较强的抑菌和杀菌作用[8-9]；α-蒎烯、柠檬烯等有镇咳、祛痰、抑菌作用[9-10]；α-蒎烯和松油醇等具有提神、醒脑、活血等作用；乙酸龙脑酯具有镇痛抗炎作用；龙脑挥发性芳香物可使儿童思维清晰、反应灵敏、有利于智力发育[9]；香茅醛具有驱蚊避虫的突出效果，一盆冠幅为20～30 cm的驱蚊草，可有效驱除约10 m2居室的蚊子，很多驱蚊产品大多都是这种物质在起作用，达到驱避蚊虫、净化空气的作用，环保特点十分突出[10]。

表1 挥发物的化学成分和MC相对含量Table1 Volatiles and its MC relative content

续表1

挥发物会对人体健康产生影响，植物挥发物中具有生理活性的是萜类化合物，其种类多，结构复杂，性质各异，生理活性表现多样。刘志强等[8-9]对紫茉莉Mirabilis jalapa，白玉兰Magnolia denudata等园林植物挥发物对环境和人体健康的影响进行过研究。随着城市化的发展，社会节奏的加快，现在很多人犯上了 “现代病”，而室内植物中的挥发物具有优雅的香气，沁人心脾，令人清爽，可提高神经细胞的兴奋性，给人一种愉快的感受，可改善情绪，消除疲劳从而调节免疫系统，碰碰香在室内具有很好的适应性，且具有提神醒脑，清热解暑，驱避蚊虫的功效，从而在室内越来越受人们欢迎。对碰碰香的挥发物成分的分析旨在通过对其挥发物成分进行定性和定量分析，并且为今后对碰碰香的其他用途的研究提供科学参考。

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