气相－质谱联用法检测花椒挥发油条件优化的研究

罗 凯 黄秀芳 胡 江 王洪伟 阚建全

(西南大学食品科学学院1，重庆 400716)

(重庆市农产品加工及贮藏重点实验室2，重庆 400716)

(重庆三峡学院生命科学与工程学院3，重庆 404000)

花椒是指芸香科植物花椒(Zanthosylum Bungeanum Maxim)和青椒(Zanthoxylum Schinifolium Sieb．et Zucc．)的干燥成熟果皮[1]。我国是世界上种植花椒面积最大的国家，有45种13变种，较常见的约18种，分布于全国20多个省份，以南部各省区最多，尤其是川西南地区[1]。花椒的果实、根、茎和叶都可作药用[2]。作为一种重要的香料和药用经济作物，花椒种植规模每年以20%～30%的速度递增，目前种植面积已经超过12万公顷，形成了一个年产值达40亿元左右的巨大特色农产品产业[3]，并形成了陕西的韩城、甘肃的武都和秦安、山东的莱芜、山西的芮域、四川的金阳和汉源、重庆的江津等全国闻名的花椒种植基地[4]。

花椒的香气成分来自于其组织中所含的挥发油[5]。挥发油是由萜烯等有机化合物及其含氧衍生物醇、醛、酮、酯等成分组成[6]，是一种挥发性的油状物质。对于花椒挥发油的检测文献有一些报道[7]，也有文献报道用GC－MS方法进行检测[8]，但都是采用现有的检测条件，鲜有文献报道对于花椒挥发油GC－MS检测方法的优化。本试验对花椒挥发油GC－MS检测条件进行了优化研究，旨在为花椒挥发油的检测提供更加科学的检测方法，为花椒化学成分分析以及品质鉴定提供检测依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

花椒:采集新鲜花椒果实，放入恒温鼓风干燥箱烘干(45℃)至壳籽分离，取果皮做为试验样品。

1.2 主要仪器设备

GC－MS QP2010气相质谱联用仪:日本岛津公司；FA2004电子天平上海精科有限公司；KQ3200DB超声波清洗器:昆山市超声仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 供试品溶液的制备:将干燥花椒粉碎过40目，准确称取10 g(准确到0.000 1g)放入2 L圆底烧瓶中，加入500 mL纯水和数粒玻璃珠，连接同时蒸馏萃取器，取40 mL无水乙醚加入500 mL平底烧瓶中连接在同时蒸馏萃取器另一端，40℃水浴加热，连续萃取3 h后，向平底烧瓶中加入5 g无水硫酸钠，冷冻(－18℃)过夜，过滤后将提取的花椒挥发油于50 mL容量瓶中，用无水乙醚稀释至刻度，即为供试样品溶液。

1.3.2 色谱条件的优化

色谱柱考察:取样品供试液，分别用Rtx－5MS毛细管柱(0.25μm×30 m×0.25 mm，5%的二苯基－95%二甲基聚硅氧烷固定相)和Rtx－Wax毛细管柱(0.25μm×30 m×0.32 mm，100%聚乙二醇固定相)，进样1μL进行GC－MS分析；分流比考察:取样品供试液进样1μL，分别在分流比10、25、50条件下进行GC－MS分析；升温程序考察:取样品供试液，对升温程序进行考察。参考相关文献[9－10]，并经过初步筛选，对以下4种升温程序进行考察:①柱初始温度为50℃，保持1 min，以1.5℃/min升至76℃，再以5℃/min升至150℃，然后以15℃/min升至240℃，保持5 min；②柱初始温度为40℃，保持1min，以2℃/min升至65℃，再以10℃/min升至90℃，然后以2℃/min升至130℃，最后以5℃/min升至230℃，保持2 min；③柱初始温度为40℃，保持1 min，以2℃/min升至65℃，再以10℃/min升至90℃，然后以3℃/min升至130℃，最后以8℃/min升至240℃，保持2 min；④柱初始温度为40℃，保持1 min，以3℃/min升至65℃，再以10℃/min升至90℃，然后以 1.5℃/min升至 120℃，最后以10℃/min升至230℃，保持5 min；柱前压与流速考察:柱前压的不同导致载气流速的不同，从而引起成分出峰时间的改变。取样品供试液，在3种不同柱前压40、50、60 kPa条件下进行GC－MS分析；接口温度考察:取样品供试液，分别在200、230、250℃3种接口温度下进样1μL进行GC－MS分析；进样口温度考察:取样品供试液，分别在200、230、250℃3种进样口温度下进样1μL进行GC－MS分析；离子源温度考察:取样品供试液，分别在200、220、250℃3种离子源温度下进样1μL进行GC－MS分析。

1.3.3 方法学考察

精密度试验:取样品供试液，在相同的色谱条件下连续进样6次，记录其中10个共有色谱峰的保留时间和峰面积。以8号峰芳樟醇为参照峰(S)，计算图谱中各个峰的相对保留时间及相对峰面积，并计算它们之间的RSD值。

重复性试验:取样品花椒粉6份，按照以上方法制备成供试溶液，在相同的色谱条件下分别进样，记录其中10个共有色谱峰的保留时间和峰面积。以8号峰芳樟醇为参照峰(S)，计算图谱中各个峰的相对保留时间及相对峰面积，并计算它们之间的RSD值。

稳定性试验:取样品供试液，在相同的色谱条件下分别在供试液放置0、2、4、6、8、12、24 h时进样，记录其中10个共有色谱峰的保留时间和峰面积。以8号峰芳樟醇为参照峰(S)，计算图谱中各个峰的相对保留时间及相对峰面积，并计算它们之间的RSD值。

1.3.4 数据处理方法

所有试验数据均采用统计软件DPS 9.5进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 气相色谱质谱条件的确定

2.1.1 色谱柱的选择优化结果

色谱柱检测出的成分信息多少是衡量检测柱优越性的主要指标。Rtx－5MS毛细管柱和Rtx－Wax毛细管柱分析的结果分别见图1、图2。比较图1、图2，在相同条件下，使用Rtx－Wax毛细管柱检测出的成分信息明显多于Rtx－5MS毛细管柱，故选用Rtx－Wax毛细管柱进作为花椒挥发油气相色谱检测柱。

图1 Rtx－5MS毛细管柱分析总离子色谱图

图2 Rtx－Wax毛细管柱分析总离子色谱图

2.1.2 理想分流比优化结果

在分流比为别为10、25、50条件下分析进行样品总离子色谱图分析，结果见图3，比较3种分流比条件下的总离子色谱图，可以发现在分流比为25条件下所得图谱较其他2种条件下的色谱图更为理想。因此选择分流比为25。

图3 分流比10、25、50分析总离子色谱图

2.1.3 升温程序优化结果

4种升温程序分析结果见图4，结果显示以升温程序④得到的色谱图，峰型完整，信息较多，各成分分离程度良好，整体效果好于其他3种升温程序，故选用升温程序④进行分析。

2.1.4 柱前压与流速考察结果

在3种不同柱前压40、50、60 kPa条件下分析，分析结果见图5。比较3种条件下的总离子色谱图可知，柱前压为50 kPa，所对应的流速为1.0 mL/min时，各主要成分色谱峰的分离效果较好，故确定柱前压为50 kPa，流速为1.0 mL/min作为优化柱前压和流速。

图4 升温程序分析总离子色谱图

图5 柱前压40、50、60kPa下分析总离子色谱图

2.1.5 接口温度考察结果

在3种接口温度下，花椒挥发油中10种主要成分相对含量的RSD值均较小，说明主成分的相对含量几乎无差别，同时各主要成分色谱峰的分离效果较好，本试验确定以250℃为接口温度。

2.1.6 进样口温度考察结果

在3种进样口温度下，花椒挥发油中10种主成分相对含量的RSD值均较小，说明主成分的相对含量几乎无差别，同时各主要成分色谱峰的分离效果较好，考虑到进样口温度比样品分析最高温度约高20℃，最后确定以250℃为进样口温度。

2.1.7 离子源温度考察结果

在3种离子源温度下，花椒挥发油中10种主成分相对含量的RSD值均较小，说明主成分相对含量几乎无差别，同时各主要成分色谱峰的分离效果较好，本试验确定以220℃为离子源温度。

通过以上试验分析，最终确定了GC－MS分析花椒挥发油的最佳条件。气相色谱条件:石英毛细管柱Rtx－Wax(0.25μm×30 m×0.32 mm，100%聚乙二醇固定相)；程序升温，柱温40℃，保持1 min，以3℃/min升至65℃，再以10℃/min升至90℃，然后以1.5℃/min升至120℃，最后以10℃/min升至230℃，保持5 min；分流比25:1；载气为高纯He，柱前压为50 kPa，流速为 1.0 mL/min；进样口温度250℃；接口温度250℃；溶剂延迟时间2.5 min。质谱条件:EI电子源，离子源温度220℃，扫描范围35～450 m/z，标准图库 NIST05。

2.2 方法学考察结果

2.2.1 精密度试验结果

由表1统计结果分析可知，6次测定结果相对保留时间和相对峰面积的RSD均小于3%，说明仪器精密度良好。

2.2.2 重复性试验结果

由表1统计结果分析可知，6次测定结果相对保留时间和相对峰面积的RSD均小于3%，说明试验重复性良好。

2.2.3 稳定性试验结果

由表 1统计结果分析可知，0、2、4、6、8、12、24 h测定结果相对保留时间和相对峰面积的RSD均小于3%，说明样品稳定性良好。

表1 气相色谱质谱条件方法学考察结果/%

3 结论

本试验对花椒挥发油气相色谱质谱检测方法的条件进行了优化。得到花椒挥发油气相色谱质谱检测的最佳条件为:石英毛细管柱Rtx－Wax；程序升温，柱温40℃，保持1 min，以3℃/min升至65℃，再以10℃/min升至90℃，然后以1.5℃/min升至120℃，最后以10℃/min升至230℃，保持5 min；分流比25∶1；载气为高纯He，柱前压为50 kPa，流速为1.0 mL/min；进样口温度250℃；接口温度250℃；溶剂延迟时间2.5 min。质谱条件:EI电子源，离子源温度220℃，扫描范围35～450 m/z，标准图库NIST05。方法学考察显示该条件下，其精密性、重复性和稳定性良好。本试验结果为花椒挥发油的气相色谱质谱检测与分析提供了试验依据，同时也为花椒品质的鉴定提供了技术平台。

参考文献

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