姜黄饮片挥发油的GC-MS特征成分及指纹图谱研究

张桂芝， 张 立，2， 孟庆华

（1.徐州师范大学化学化工学院，江苏徐州221116；2.中国徐州煤炭地质勘探研究所，江苏徐州 221006）

姜黄饮片挥发油的GC-MS特征成分及指纹图谱研究

张桂芝1， 张 立1，2， 孟庆华1

（1.徐州师范大学化学化工学院，江苏徐州221116；2.中国徐州煤炭地质勘探研究所，江苏徐州 221006）

姜黄饮片；挥发油；气相色谱-质谱法；特征成分；指纹图谱

目的：研究姜黄饮片挥发油的特征成分和指纹图谱，作为评价姜黄饮片的内在质量的方法。方法：用水蒸气蒸馏法提取10批样品的挥发油后，采用气相色谱-质谱法分析挥发油的特征性成分，然后利用Excel 2003建立姜黄挥发油的色谱指纹图谱的共有模式。结果：10批样品挥发油的27种特征成分均为芳香黄酮、姜黄酮、姜黄新酮、α-姜黄烯、姜烯、β-倍半水芹烯等，这27种成分的相对含量共约占挥发油总成分的88.8%～94.9%。其保留时间和峰面积形成了特征性指纹图谱。结论：该研究方法和所获得的指纹图谱具有较好的重复性，可作为姜黄饮片的鉴定和内在质量评价依据。

姜黄为姜科植物姜黄Curcuma longa L.的干燥根茎［1］。姜黄中含有的挥发油具有抗癌、抗菌等药理作用［2］，姜黄挥发油的气相色谱-质谱（GC-MS）分析已有文献报道［3-5］，但有关姜黄饮片挥发油特征成分指纹图谱的研究作者未见报道。我们采用GC-MS法分析了不同地区药店的10批姜黄饮片挥发油（以下简称姜黄油）的化学成分和指纹图谱，发现姜黄油中均含有芳香黄酮、姜黄酮、姜黄新酮、α-姜黄烯、姜烯、β-倍半水芹烯等27种主要特征性成分，且它们的出峰次序及峰面积具有较强的特征性，故以这10批样品的27种特征成分建立了姜黄油特有的指纹图谱。

1 实验材料

1.1 样品 姜黄样品1（徐州恩华药店），2（徐州东站某药店），3（南京市某药店），4（徐州民主南路药店），5（南京建军药店），6（南京九天药店），7（泰兴市万资生药店），8（扬州大德生药店），9（江苏先声连锁药店），10号（南京金陵大药房）均由张桂芝主任中药师鉴定为姜黄Curcuma Longa L.。

1.2 仪器与试剂 GC-MS气相色谱-质谱联用仪（美国安捷伦公司）；NIST（98）质谱库。乙醚（南京化学试剂有限公司，批号：051111045）为分析纯。

2 方法与结果

2.1 供试品溶液的制备 分别取姜黄样品粗粉约90 g，称定重量，按文献［1］附录ⅩD挥发油测定法中的甲法提取5 h，收集乳状馏出液用乙醚萃取两次，合并乙醚液，加入无水硫酸钠适量干燥1 h后，取上清液挥尽乙醚，得淡黄色挥发油。10批姜黄油的含量在2.2% ～4.0%（mL/g）。分别移取各挥发油0.2 mL置于10 mL量瓶中，加乙醚定容，作为供试液，备用。

2.2 GC-MS测定条件 Agilent气相色谱柱（HP-5MS，弱极性，30 m ×0.25 mm，0.1 μm）；载气（高纯氦气）流速 1.0 mL/min；进样口温度280℃，分流比50∶1。初始柱温70℃，以10℃/min升至250℃，维持5 min。离子源EI，电离能量70 ev，离子源温度230℃，四极杆温度150℃，扫描质量范围为30～550 amu。

2.3 精密度测定 精密吸取同一样品（7号）供试液各2 μL，分别连续进样5次。结果27个峰面积较大的共有峰相对保留时间的RSD为0.00% ～0.04%，相对峰面积的RSD为2.03% ～4.78%。表明精密度良好。

2.4 稳定性试验 精密吸取同一样品（7号）供试液各2 μL，分别于0，2，4，8，24 h 进样。结果 18 个共有峰的相对保留时间 RSD为0.01% ～0.05%，相对峰面积的 RSD为2.15%～4.89%。表明供试品溶液在24 h内测定指纹图谱是稳定的。

2.5 重复性试验 分别取同一样品（7号）的6份平行供试液2 μL，进样测定。27个共有峰相对保留时间的RSD为0.00%～0.08%，指纹图谱与共有模式的相似度（相关系数法）分别为0.998 2、0.999 0、0.999 5、0.999 6、0.995 5，均大于0.995，符合指纹图谱要求。

2.6 共有特征性成分指纹峰的确定［6-8］按2.1项方法制备10批姜黄饮片供试液，按2.2项条件取供试液2 μL进样测定，得总离子流色谱图（TIC，如图1～图3），经计算机质谱库检索，结合人工解析，各样品分别鉴定出48～61种化学成分，以峰面积归一化法计算各成分的相对含量。比较各样品的GC-MS分析结果，发现10批样品中存在38个共有化学成分，其中有27种特征成分（见表1）的峰面积较大，相对含量共约占挥发油总成分的88.8%～94.9%，且与计算机谱库中贮存化合物的匹配度多大于90%；而其它多种成分的峰面积较小，相对含量共占5.1% ～11.2%，且匹配度多小于80%或难以准确鉴定。故确定上述27种共有成分的色谱峰作为特征性成分指纹峰。以基线分离度良好的11号峰（β-倍半水芹烯）为自身内标，指定各样品中β-倍半水芹烯参照峰（S）的相对保留时间和峰面积值为1，计算10批样品中特征性成分的相对保留时间（RTR）和相对标准偏差（RSD%）；相对峰面积与共有模式（即均值）的相似度及RSD%，结果见表1～表2。

图1 样品1挥发油的TIC图Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile oil from sample No.1

图2 样品5号挥发油的TIC图Fig.2 Total ion current chromatogram of volatile oil from sample No.5

3 讨论

3.1 本实验所采用的升温程序使10批姜黄油的48～61个色谱峰均在15 min内出完，在该条件下所获得的TIC图中，除代表芳姜黄酮、姜黄酮2个特征成分的峰未达基线分离外，其它化学成分色谱峰的分离度均良好（与文献［3］中初始柱温100℃的升温程序所得TIC图谱及分析结果相近）。它们的保留时间和峰丰度极具规律性，形成了姜黄油独特的GC-MS指纹图谱。本文重点分析最能代表姜黄油特征的27种化学成分，体现了简便快速、实用性强的特点。

图3 样品7号挥发油的TIC图Fig.3 Total ion current chromatogram of volatile oil from sample No.7

3.2 以这27种特征成分为主的姜黄油指纹图谱（如样品1）可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区，Ⅰ区特征峰有1～7号峰，此区峰较为尖锐、矮小且排列稀疏；Ⅱ区特征峰有8～11号峰，除10号峰较低外，其它峰均较高，形成了“二高夹一低”的指纹特征；Ⅲ区特征峰有12～20号峰，峰均宽钝、矮小且密集；Ⅳ区特征峰21～27号峰，前3个峰高，后4个峰低，形成了“三高四低”的指纹特征。

表1 10批姜黄挥发油特征峰的相对保留时间（RTR）Tab.1 Relative retention time（RTR）of characteristic peaks of essential oils from processed Rhizoma curcumae longae No.1-10

表2 10批姜黄挥发油特征成分峰的相对峰面积和相似度比较Tab.2 Compare in peak match and relative peak area of characteristic components of essential oils from processed Rhizome curcumae longae No.1-10

3.3 由于我们的GC-MS色谱工作站所获得的数据与多种相似度评价系统均不兼容。故利用Excel工作表fx及数据分析程序，分别采用夹角余弦法和相似系数法［7］，计算27个特征成分的RTR、相对峰面积与指纹图谱共有模式的相似度。由表2可看出：这两种计算方法的相似度结果相近；10批样品的相对峰面积和之均值为11.2，除样品5号为6.0（最小），差异－46.4%，样品6号为 +14.9（最大），差异为+33.0%外，其它8个样品均在9.4～14.2之间，差异在－16.1% ～26.8%。表明样品5为离群样本。

此外，我们还选择姜黄油中38个共有化学成分的相对峰面积按上法计算指纹图谱的相似度，结果夹角余弦法除5号样品的相似度为0.815外，其它样品均在0.926～0.998；相似系数法除 5号、6号、8号样品分别为0.677、0.932、0.894外，其它样品均在0.943～0.996。此结果与表2中27个特征成分的结果相近。表明仅选择相对含量较大的少数特征成分峰建立指纹图谱是可行的。

4 结论

该实验所采用的GC-MS分析姜黄油特征成分及指纹图谱的方法精密度、稳定性和重复性均良好，所建立的GC-MS特征成分指纹图谱可作为姜黄饮片质量控制和鉴定的依据。

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GC-MS characteristic components and fingerprint of essential oils of processed Rhizoma curcumae longae

ZHANG Gui-zhi1， ZHANG Li1，2， MENG Qing-hua1
（1.School of Chemistry and Chemical Engineering，Xuzhou Normal University，Xuzhou 221116，Jiangsu，China；2.Xuzhou Testing Center of China Coal Geology Bureau，Xuzhou 221006，Jiangsu，China）

processed Rhizoma curcumae longae；essential oils；GC-MS；characteristic components；fingerprint

AIM：To study characteristic components and fingerprint of the essential oils of processed Rhizoma curcumae longae，and further use as one of evaluation of quality control.METHODS：The essential oils were extracted by steam distillation from ten batches of samples，and the characteristic components of the essential oils were analysed by GC-MS.And then mutual fingerprint of the characteristic components was established by Microsoft Office Excel 2003.RESULTS：Twenty-seven characteristic components of essential oil consisted of Ar-turmerone，Tumerone，Curlone，α-Curcumene，α-Zingiberene，β-Sesquiphellandrene and their derivatives，which were compose of about 88.8%～94.9%of the total essential oil.The retention time and peak area of the components appeared the characteristic fingerprint.CONCLUSION：The method and the fingerprint have a good reproducibility，and can be used to identify and evaluate the quality of processed Rhizome curcumae longae.

R284.1

A

1001-1528（2010）07-1092-04

2009-06-12

江苏省教育厅项目（07KJD360211）；江苏省教育科学“十一五”规划项目（D/2008/01/180）

张桂芝（1955－），女，主任中药师，教授，主要从事中药鉴定、中药挥发油的化学成分及指纹图谱研究。Tel：（0516）83898800 E-mail：zgz712@163.com

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