固相微萃取与同时蒸馏萃取-气质联用法提取牛角瓜中挥发性物质比较

敖芳芳，郝小燕，王道平，刘建华，张援虎*

(1. 贵阳医学院，贵州 贵阳 550004；2. 贵州省中国科学院天然产物化学重点实验室，贵州 贵阳 550002)

牛角瓜为萝藦科牛角瓜属植物，该属约有6个种，广泛分布于亚洲和非洲的热带亚热带地区[1].我国盛产其中的两种，一种为牛角瓜 (CalotropisgiganteaL.)，分布于海南、广东、四川和云南，另一种为白花牛角瓜(CalotropisproceraL.)，在广东、广西、云南有零星分布[2].牛角瓜属植物，在民间具有广泛的药用价值，其根、茎、叶、果及各部位的白色汁液均可药用，具有抗菌、消炎、驱虫、化痰、解毒等作用，用于哮喘、咳嗽、麻风病、溃疡、痔疮、肿瘤等疾病的治疗[3-6].目前在挥发性物质提取方法中应用较为广泛的有顶空吸附法(HAS)、同时蒸馏萃取法 (SDE)、固相微萃取 (SPME)、减压蒸馏法 (VDE)、超临界CO2萃取法 (SFE)，但各种提取方法各有其优缺点，对挥发性成分传统提取方法是水蒸气蒸馏法，其所需的样品量较大且提取时间长，固相微萃取 (SPME) 集采样、萃取、浓缩、进样于一体，具有分析时间短、需溶剂量少，样品无须前处理等优点，SPME技术在环境、食品、药物分析和法医鉴定等方面应用广泛[7]，在植物挥发性成分提取方面也具有很好的应用前景.本研究利用同时蒸馏萃取法(SDE) 和固相微萃取 (SPME) 法对牛角瓜的挥发性成分进行分离鉴定，并加以比较，旨在确定出萃取牛角瓜挥发性成分的最佳方法.

1 实验部分

1.1 材料与仪器

牛角瓜于2013年9月采集于云南省昆明市，经鉴定，标本存于贵州省中国科学院天然产物化学重点实验室.手动固相微萃取装置，萃取纤维头为 2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS Stable Flex，美国 Supelco 公司；同时蒸馏萃取装置，6890/5975C GC/MS 联用仪，美国安捷伦公司.

1.2 实验方法

1.2.1 同时蒸馏萃取

采用同时蒸馏萃取装置，萃取剂使用正己烷.取牛角瓜粉末90 g加蒸馏水 1 000 mL，置于圆底烧瓶中接 SDE 装置的一端，用电热套加热至沸腾.装置的另一端接装有 80 mL 正己烷的 250 mL 烧瓶，该端在水浴锅上加热，水浴温度为60 ℃ 同时蒸馏萃取6 h.然后用旋蒸仪将正己烷浓缩至 2 mL 左右，供 GC-MS 分析用[8].

1.2.2 固相微萃取

取样品约 5 g，置于 10 mL 固相微萃取仪采样瓶中，插入装有 2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS Stable Flex 纤维头的手动进样器，在 85 ℃ 左右顶空萃取 30 min 取出，快速移出萃取头并立即插入气相色谱仪进样口(温度250 ℃)中，热解析 3 min 进样.

1.2.3 气相色谱和质谱分析条件

离子源为EI源；离子源温度 230 ℃；四极杆温度 150 ℃；接口温度 280 ℃；质量范围 20～450 amu；电子能量 70 eV；发射电流 34.6 μA；倍增器电压 1125 V； 色谱柱Zebron ZB-5MSI 5% Phenyl-95% Dimethylpolysiloxane (30 m×0.25 mm×0.25 μm) 弹性石英毛细管柱，柱温 45 ℃，保留2 min，以 4 ℃/min 升温至 220 ℃，保持 2 min；汽化室温度 250 ℃；载气为He (99.999%)；柱前压7.62 psi，载气流量1.0 mL/min；不分流进样；溶剂延迟时间1.5 min.

2 结果与讨论

按 1.2.1 和 1.2.2 的实验条件进行提取，分别得到两种提取方式的牛角瓜中挥发性成分总离子流色谱图，对总离子流图中的各峰经质谱计算机数据系统检索及核对Nist 2008和Wiley 275标准质谱图，结果见表 1 和表 2 .利用两种提取方法从牛角瓜中共鉴别出 163 个化合物，其中从固相微萃取法提取物中鉴别了 81 个化合物，同时蒸馏萃取法提取物鉴别了 82 个化合物，两种方法得到相同的化合物有 30 个，分别是 1-己醇、2，4-二甲基吡啶、正庚醛、己酮、2，4-二甲基-1-庚烯、苯甲醛、庚醇、1-辛烯-3-醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2-戊基呋喃、6-甲基-5-庚烯-2-醇、( S )-3-乙基-4-甲基-1-戊醇、苯乙醛、( E )-2-辛烯醛、辛醇、2，3-二甲基环戊醇乙胺酯-2-烯-1-酮、芳樟醇、壬醛、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、十四烷、β-石竹烯、大根香叶烯B、 ( E )- β-金合欢烯、α-蛇麻烯、大根香叶烯D、1，1-二苯乙烷、β-红没药烯、十六烷、2，6-二甲基十七烷、植烷.从表1和表2可以看出，这些相同的化学成分在两种提取方法中相对含量有显著差异；并且由于挥发性成分富集原理不同，不同提取方法对同一种植物提取所得的成分有显著差异.

表1 固相微萃取法提取牛角瓜挥发性成分Tab.1 Volatile chemical constituents of the calotropis gigantea by SPME

续表1

No.化合物分子式分子量保留时间/min含量/%33methyl-phenyl-oxime 甲氧基苯基肟C8H9NO21519.690.66034diolane 乙烯甘醇C6H14O211810.030.845352, 4-dimethyl-1-Heptene 2, 4-二甲基-1-庚烯C9H1912610.151.15036(E)-2-heptenal (E)-2-庚烯醛C7H12O11210.841.31337benzaldehyde 苯甲醛C7H6O10611.050.60638heptanol 庚醇C7H16O11611.445.033391-octen-3-ol 1-辛烯-3-醇C8H16O13011.6517.783402, 3-octanedione 2, 3-辛二酮C8H14O12611.794.647412-pentylfuran 2-戊基呋喃C9H14O13811.931.098426-methyl-5-hepten-2-ol 6-甲基-5-庚烯-2-醇C8H16O12812.020.78643decane 癸烷C10H2214212.181.99044octanal 辛醛C8H16O12812.280.67745(S)-3-ethyl-4-methyl-1-pentanol (S)-3-乙基-4-甲基-1-戊醇C8H18O13012.951.15946limonene 柠檬烯C10H1613613.130.281472-ethyl-1-henanol 2-乙基-1-己醇C8H18O13013.181.13748hyacinthin 苯乙醛C8H8O12013.620.71249(E)-2-octenal (E)-2-辛烯醛C8H14O12613.980.36850mesifuranne 邻羟基环己烯酸C7H10O314214.130.93551octanol 辛醇C8H18O13014.510.495052Z-citral (Z)-柠檬醛C10H16O15214.650.24532, 3-dimethylcyclopent-2-en-1-one 2, 3-二甲基环戊醇乙胺酯-2-烯-1-酮C7H10O11014.770.19154vndecane 十一烷C11H2415615.303.16055linalool 芳樟醇C10H18O15415.370.65856nonanal 壬醛C9H18O14215.442.53957dodecane 十二烷C12H2617018.293.66758decanal 薄荷醇C10H20O15618.490.289592, 6-dimethyl-vndecane 2, 6-二甲基十一烷C13H2818418.680.15860β-cyclocitral β-环化枸橼醛C10H16O15218.970.28361tridecane 十三烷C13H2818421.110.758624-vinyl-2-methoxy-phenol 4-乙烯基-2-甲氧基苯酚C9H10O215021.750.29263α-ylangene α-衣兰烯C15H2420422.560.06864α-copaene α-可巴烯C15H2420423.300.23265tetradecane 十四烷C14H3019823.770.09866(+)longifolene长叶烯C15H2420424.140.17967α-amorphene α-紫穗槐烯C15H2420424.340.17368β-caryophyllene β-石竹烯C15H2420424.473.00269germacrene B 大根香叶烯BC15H2420424.606.77770(E)-β-bergamotene (E)- β-佛手柑油烯C15H2420424.791.88271(E)- β-farnesene (E)- β-金合欢烯C15H2420425.260.29372α-humulene α-蛇麻烯C15H2420425.340.58173(-)-lepidozene 叶苔烷型倍半萜C15H2420425.860.23374germacrene D 大根香叶烯DC15H2420426.030.614751, 1-diphenyl-ethane 1, 1-二苯乙烷C14H1418226.170.17276α-cadinene α-芹子烯C15H2420426.380.13477β-bisabolene β-红没药烯C15H2420426.630.17878ζ-cadinene ζ-荜澄茄烯C15H2420427.000.09279hexadecane 十六烷C16H3422628.660.076802, 6-dimethyl-heptadecane 2, 6-二甲基十七烷C19H4026831.040.18881phytane 植烷C20H4228233.250.172

由表1、表2可知，两种方法提取的挥发性物质主要成分有很大的差异，且含量最高的成分不同.SPME中含量较高的有3-甲基丁烯醛(3.004%)、2-甲基丁烯醛(1.982%)、环戊醇(1.726%)、己醛(5.255%)、4-羟基-4-甲基-2-戊酮(3.386%)、(E)-2-己烯醛(1.443%)、1-己醇(1.116%)、正庚醛(1.756%)、己酮(1.27%)、庚醇(5.033%)、1-辛烯-3-醇(17.783%)、2, 3-辛二酮(4.647%)、癸烷(1.99%)、(S)-3-乙基-4-甲基-1-戊醇(1.159%)、2-乙基-1-己醇(1.137%)、十一烷(3.16%)、壬醛(2.539%)、十二烷(3.667%)、β-石竹烯(3.002%)、大根香叶烯B(6.777%) 等，SDE中含量较高的有2, 4-二甲基-1-庚烯(1.467%)、2-戊基呋喃(1.033%)、(S)-3-乙基-4-甲基-1-戊醇(1.755%)、芳樟醇(1.982%)、4-乙烯基-2-甲氧基-苯酚(4.292%)、β-石竹烯(2.191%)、(E)-β-香柑油烯(2.045%)、香叶草醇(1.088%)、十四烷醛(1.437%)、6, 10, 14-三甲基-2-十五烷酮(5.172%)、棕榈酸(27.16%)、亚油酸甲酯(1.198%)、植物醇(6.229%)等.SPME 中相对含量最高的是1-辛烯-3-醇(17.783%)，而在 SDE 中相对含量最高的是棕榈酸(27.16%).两种方法得到的主要成分有差异，这是由于，SDE 法是在 100 ℃、2 h连续加热提取，对高沸点的成分分离比较有利，分离到的物质主要是低沸点的醇类、萜烯类，高沸点的酸类、酯类等，而SPME 法是在 65 ℃ 的温度下，利用非极性萃取头直接顶空、吸附、富集样品，因此，收集到的物质主要是低沸点的醇类、醛酮类和弱极性的烃类.就挥发性成分分析来说两种提取方法各具优势，两者互补，可以得到该植物挥发性物质更全面、更完整的信息.

表2 同时蒸馏萃取法提取牛角瓜中挥发性成分Tab.2 Volatile chemical constituents of the calotropis gigantea by SDE

续表2

No.化合物分子式分子量保留时间/min含量/%45germacrene D 大根香叶烯DC15H2420426.061.01546β-ionone β-紫香酮C13H20O19226.081.022471, 1-diphenyl-ethane 1, 1-二苯乙烷C14H1418226.190.30548pentadecane 十五烷C15H3221226.270.21749β-bisabolene β-红没药烯C15H2420426.610.74850farnesol 金合欢醇C15H26O22227.900.21151(-)-caryophylleneoxide (-)-石竹烯氧化物C15H24O22028.540.81352hexadecane 十六烷C16H3422628.650.44953α-cedrol α-雪松醇C15H26O22229.062.140541-heptadecene 十七碳烯C17H3423830.440.35455(E)-1, 2, 3-trimethyl-4-propenyl-naphthalene (E)-1, 2, 3-三甲基-4-丙烯樟脑C16H1821030.640.278561, 1-bis(p-tolyl)ethane 1, 1-二(对甲苯基)乙烷C16H1821030.790.98457heptadecane 十七烷C19H4026830.910.457582, 6-dimethyl-heptadecane 2, 6-二甲基十七烷C19H4026831.040.207591-methyl-3-phenylindane 1-甲基-3-苯基茚满C16H1620831.120.13260tetradecanal 十四烷醛C14H28O21231.271.43761myristicacid 豆蔻酸C14H28O222832.550.25362driminolC15H26O22232.640.27863octacane 十八烷C18H3825433.040.25864phytane 植烷C20H4228233.250.24265methylpentadecanoate 十五酸甲酯C16H32O225633.580.149666, 10, 14-trimethyl-2-pentadecanone 6, 10, 14-三甲基-2-十五烷酮C18H36O226834.075.17267butylphthalate 邻苯二甲酸丁酯C16H22O427834.550.69368pentadecylic acid 烷酸C15H30O224234.650.33169farnesylacetone C 金合欢基丙酮C18H30O26235.530.79170methylpalmitate 十六烷酸甲酯C17H34O227035.560.79171iso-phytol 异植物醇C20H40O29636.080.21572isobutylphthalate 异丁酯C16H22O427836.410.37273palmitic acid 棕榈酸C16H32O225637.2727.16174kaurene 贝壳杉烯C20H3227238.200.17775methyl Heptadeca-5, 8, 11-trienoateC18H30O227838.670.49476methyl Linoleate 亚油酸甲酯C19H36O229438.881.19877methyloleate 油酸甲酯C19H36O229639.001.25878phytol 植物醇C20H40O29639.356.22979methylstearate 硬脂酸甲酯C19H38O229839.450.11780oleic acid 油酸(不饱和脂肪酸)C18H34O228040.020.74581tricosane 二十三烷C23H4832442.410.251824, 8, 12, 16-tetramethylheptadecan-4-olide 4,8, 12, 16-四甲基十七-4-内酯C21H40O232443.520.161

3 结论

对挥发性成分定性来说，SPME法具有快速、高效、低成本、低污染的优点，实现了无溶剂化、便于携带、成本低廉、操作简单的目的，能够完成对牛角瓜中挥发性物质进行判断，适于推广应用.因此，对该植物的挥发性成分定性研究，SPME 法具有更广阔的应用前景.