HS-SPME-GC/MS 对比分析四棱豆叶和花中挥发性成分研究

张 伟，朱晓娣，张娟娟，张 勇，尹震花*

1黄河科技学院，郑州 450063;2 河南大学中药研究所，开封 475004

四棱豆为豆科四棱豆属植物，原产于亚洲热带地区，我国云南、广西、广东、海南和台湾均有栽培。四棱豆的嫩叶、嫩荚、种子和块根可作蔬菜食用［1］，均含有丰富的可溶性总糖和黄酮类等成分［2，3］，此外，种子中还富含蛋白质。四棱豆种子中蛋白质和脂肪油含量较高，具有较高的营养价值，目前对其研究较多，但鲜见对该植物挥发性成分的报道［4-7］。此外，文献研究发现，四棱豆叶的甲醇提取物对绿脓杆菌具有较显著的抑制活性，且对卤虫无明显的毒杀效果［8］;四棱豆提取物具有抗氧化活性，可能与其总多酚含量较高有关［9，10］。目前，未见对四棱豆叶和花挥发性成分的报道，本文首次采用顶空固相微萃取(HS-SPME)四棱豆叶和花中挥发性成分，气相色谱/质谱联用(GC-MS)技术对其挥发性成分进行分析，为进一步开发利用四棱豆资源提供理论基础。

1 材料与仪器

四棱豆的叶与花于2013年7月采集于海南省，由河南大学李昌勤教授鉴定为豆科四棱豆属植物四棱豆Psophocarpus tetragonolobus(Linn.)DC.的叶和花，标本存放于河南大学中药研究所。

手动固相微萃取(SPME，美国Supelco 公司)，GC 6890 N GC/5975 MS 气相色谱-质谱联用仪(美国安捷伦公司)，聚二甲基硅氧烷(PDMS-DVB)萃取纤维头(65 μm，美国Supelco 公司)，C6-C26正构烷烃(美国Alfa Aesar 公司)。

2 实验方法

2.1 挥发性成分的提取

使用前先将SPME 萃取纤维头在气相色谱的进样口老化10 min，老化温度为250 ℃，载气体积流量为1.0 mL/min。取阴干并粉碎的四棱豆的叶与花少量，置于5 mL 的样品瓶中，盖上盖子，插入萃取纤维头，于80 ℃下顶空取样30 min 后，取出后立即插入色谱仪进样口(温度250 ℃)脱附1 min。

2.2 GC/MS 分析条件

气相色谱:色谱柱为DB-5 ms 石英弹性毛细管柱(0.25 μm×30.0 m ×250.0 μm)，载气为高纯氦气(99.999%)，流速1.0 mL/min，进样口温度250℃;升温程序为:初始温度为50 ℃，保持2.0 min，以8 ℃/min 升温至120 ℃，保持2 min，最后以4 ℃/min 升温至220 ℃，保持5 min。分流进样，分流比为10:1。

质谱条件:离子源为EI 源，电离能量70 eV;离子源温度为230 ℃;四极杆温度150 ℃;传输线温度为280 ℃;电子倍增器电压1776 V。质量扫描范围m/z30～400，谱图检索采用Nist08.L 进行检索。

2.3 保留指数测定

按照文献［11，12］进行Kovats 保留指数(Kovats index，KI)计算。

3 结果与讨论

按上述实验方法和条件进行实验，对肉四棱豆的叶与花的挥发性成分进行顶空固相微萃取，GCMS 分析，峰面积归一化法确定各组分在挥发性物质中的相对含量。根据所得的质谱信息并结合有关文献从基峰、相对丰度和KI 值等几个方面进行直观比较，从而确定了其中的部分化学成分。其结果见表1。由表1 可知，四棱豆叶挥发油中共鉴定出32 个化学成分，占挥发油总量的65.60%，其主要成分为十七烷(5.75%)、2-甲基-十六烷(5.29%)、姥鲛烷(5.05%)、3-甲 基-十 六 烷(4.26%)、棕 榈 酸(3.76%)、2-溴-十二烷(3.14%)、六氢法尼基丙酮(2.95%)、二氢猕猴桃内酯(2.89%)和肉豆蔻醚(2.59%);四棱豆花挥发油中共鉴定出33 个化学成分，占挥发油总量的76.91%，其主要成分为棕榈酸(11.42%)、六氢法尼基丙酮(10.77%)、十七烷(4.79%)、十六烷(4.69%)、肉豆蔻醚(3.88%)、姥鲛烷(3.42%)、2-溴-十二烷(3.10%)、3-甲基-十六烷(2.97%)、油酸(2.50%)和己酸(2.43%)。

表1 四棱豆叶和花中挥发性成分及相对百分含量Table 1 Volatile components and relative content in leaves and flowers of P.tetragonolobus

注:未标注参考文献的参考值由www.vcf-online.nl 检索而得。Note:Reference values that not marked references were retrieved by www.vcf-online.nl.

由化合物结构类型进行分析可以看出，四棱豆叶挥发性成分结构类型主要由烷烃类(38.25%)、酮类(8.49%)、酸类(3.76%)、酯类(6.76%)和醚类(3.51%)组成，此外还含有少量的呋喃类(0.63%)、醛类(1.20%)、芳香族类(1.79%)和烯烃(1.21%);肉豆蔻花主要由烷烃类(29.42%)、酮类(13.29%)、酸类(19.51%)、酯类(5.89%)和醚类(4.71%)组成，另外还含有少量的呋喃类(0.96%)、醛类(0.51%)、芳香族类(0.76%)和醇类(1.86%)，结果见表2。可见，四棱豆叶和花中挥发性成分的种类与种数存在一定差异，且其相对含量也存在明显差异。

表2 四棱豆叶和花挥发性成分结构类型Table 2 Structure types of volatile components in leaves and flowers of P.tetragonolobus

文献报道，四棱豆种子挥发性成分主要含有α-桉叶醇(9.36%)、D-橙花叔醇(7.53%)、β-桉叶醇(7.44%)、β-石竹烯(7.19%)、γ-桉叶醇(4.47%)、4-烯丙基-1，2-亚甲二氧基苯(3.52%)、α-石竹烯(2.69%)、1-氯-正十四烷(2.84%)和δ-杜松萜烯(1.85%)等，由烷烃类(4.52%)、烯烃类(15.64%)、醇类(34.61%)、醛类(3.48%)、酮类(27.44%)、酸类(0.31%);酯类(6.25%)、杂环类(0.96%)和芳香族类(3.52%)等组成［15］。这与四棱豆叶和花的挥发性成分种类、总量具有明显差异，这些成分不同赋予了肉豆蔻种子与花和叶药理作用的差别。

挥发性成分具有一定的生物活性。在四棱豆叶和花中均含有含量较高的烷烃，如十七烷、十六烷、2-甲基十六烷和3-甲基-十六烷等，饱和脂肪烃是植物体蜡质的主要成分，对植物起着保护的作用，并且一旦形成就不再参与物质代谢，是新陈代谢末端的产物［16］。可见，这些烷烃在叶被和花被上，对其起保护作用，避免其害虫等成分的破坏;棕榈酸是一种不饱和脂肪酸，人体最重要的产能脂肪酸，能够抑制MIN6 细胞的生长和复制，显示出其对β-细胞的细胞毒性作用［17］，且可以诱导大鼠主动脉内皮细胞凋亡;二氢猕猴桃内酯具有木香、茶香、桃子样等香气，用于调配食品香精和烟用香精，能明显的掩盖杂气和增香;六氢法尼基丙酮和香叶基丙酮香味物质的产生与高级脂肪酸的代谢有很大的相关性，根据这些成分的药效作用就可以推测四棱豆叶和花的药理作用，同理也可以根据其药理实验结果反过来寻找新的药效成分。

4 结论

本文首次采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术快速检测四棱豆叶和花中的挥发性成分。从四棱豆叶挥发油中鉴定出32 个化学成分，占挥发油总量的65.60%，主要由烷烃类(38.25%)、酮类(8.49%)、酸类(3.76%)、酯类(6.76%)和醚类(3.51%)组成;四棱豆花中共鉴定出33 个化学成分，占挥发油总量的76.91%，主要由烷烃(29.42%)、酮类(13.29%)、酸类(19.51%)、酯类(5.89%)和醚类(4.71%)组成。叶和花中化合物种类与相对含量的差异赋予了其药理作用的区别。顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术实现了四棱豆叶和花挥发性成分的快速检测，为进一步开发利用四棱豆资源提供理论基础。

1 Chinese Academy of Sciencer Chinese Flora Writers (中国科学院《中国植物志》编委会).Chinese Flora (中国植物志).Beijing:Science Press，1995，41:268.

2 Quan MH (全妙华)，Chen DM (陈东明).The determination of soluble total sugar content in winged bean.J Huaihua Univ(怀化学院学报)，2008，27(8):52-53.

3 Quan MH (全妙华)，Chen DM (陈东明).Study on the flavonoid content in winged bean.Lishizhen Med Mater Med Res(时珍国医国药)，2006，17:1907-1909.

4 Mohanty CS，Pradhan RC，Singh V，et al.Physicochemical analysis ofPsophocarpus tetragonolobus(L.)DC seeds with fatty acids and total lipids compositions.J Food Sci Technol，2015，52:3660-3670.

5 Zheng BF (郑兵福)，Li BY (李白玉)，Fu ZH (傅振华)，et al.Analysis of fatty acid composition of winged bean (Psophocarpus tetragonolobusDC.)seeds oil.Sci Technol Food Ind(食品工业科技)，2010，31:342-344.

6 Higuchi M，Terao J，Iwai K.Cas chromatography-mass spectrometric determination of fatty acids in seed oil of winged bean［Psophocarpus tetragonolobus(L.)DC］.J Nutr Sci Vitaminol，1982，28:511-518.

7 Jiang LW，Zheng BF，Li BY，et al.Analysis of the volatile substances inPsophocarpus tetragonolobusD.C seeds.Med Plant，2011，2(8):37-40.

8 Yoga Latha L，Sasidharan S，Zuraini Z，et al.Antibacterial activity and toxicity ofPsophocarpus tetragonolobus.Pharm Biol，2007，45:31-36.

9 Zhu XD (朱晓娣)，Lian PL (连朋丽)，Zhang D (张丹)，et al.Antioxidant activities ofPsophocarpus tetragonolobus(L.)DC.J Henan Univ，Med Sci(河南大学学报，医学版)，2015，34:17-20.

10 Mohd Adzim Khalili R，Emynur Shafekh S，Norhayati AH，et al.Total phenolic content andin vitroantioxidant activity of winged bean (Psophocarpus tetragonolobus).Pakistan J Nutr，2013，12:416-422.

11 Zhang YB，Kang WY.Volatiles inPotentilla discolorby HSSPME-GC-MS.Chem Nat Compd，2014，50:982-983.

12 Zhang JJ，Kang WY.Volatiles from Flowers ofLagerstroemia caudateby HS-SPME-GC-MS.Chem Nat Compd，2014，50:806-807.

13 Zhang W (张伟)，Lu Y (卢引)，Li CQ (李昌勤)，et al.HS-SPME-GC-MS analysis of volatiles components in the pulp and flesh ofCucurbita moschatafrom Xinmin of Liaoning province.China Pharm(中国药房)，2012，23:3706-3708.

14 Wang JM (王金梅)，Ji ZQ (姬志强)，Kang WY (康文艺).Volatiles in buds and flowers ofForsythia suspense.Nat Prod Res Dev(天然产物研究与开发)，2011，23:458-463.

15 Jiang LW (蒋立文)，Zheng BF (郑兵福)，Liao LY (廖卢燕)，et al.Changes in volatile compounds ofPsophocarpus tetragonolobus［L.］D.C.seeds before and afterAspergillus oryzaefermentation.Food Sci(食品科学)，2010，31:221-224.

16 Kang WY (康文艺)，Ji ZQ (姬志强)，Wang JM (王金梅)，et al.Analysis of the volatile constituents fromPyrrosia petiolosa(Christ)Ching.by HS-SPME-GC-MS.Chin Tradit Herb Drugs(中草药)，2008，39:994-995.

17 Cui W (崔巍)，Huang T (黄葶)，Liu JL (刘均利)，et al.Effect of palmitate on proliferation and apoptosis of INS-1pancreatic β-cell.Chin J Cell Mol Immunol(细胞与分子免疫学杂志)，2009，25:219-221.