固相微萃取-气质联用分析川芎挥发性成分



技术与方法

固相微萃取-气质联用分析川芎挥发性成分

范会，李荣，李明明，钟永科

(遵义医学院 药学院，贵州 遵义563099)

[摘要]目的 探索分析川芎挥发性成分的方法。方法 采用固相微萃取-气质联用分析川芎挥发性成分；通过峰面积归一化法，对匹配度大于90%的可检索组分进行统计和分析。结果 从川芎中鉴定得出的挥发性成分共有52个，主要挥发性成分为藁本内酯(51.50%)，次要成分为桧烯(9.53%)和β-瑟林烯(9.15%)； 52个挥发性成分的分布是醚类1个(0.08%)、酮类1个(0.09%)、醛类3个(0.61%)、酯类6个(52.49%)、醇类3个(1.46%)、萜类29个(42.92%)、烃类9个(2.35%)，其中酯类和萜类化合物的含量较高。结论 与现有川芎挥发性成分分析方法相比，固相微萃取法具有实验操作简单、耗时短、样品用量少等优点。

[关键词]川芎；挥发性成分；藁本内酯；固相微萃取。

川芎为伞形科藁本植物川芎(Ligusticum Chuanxiong Hort)的干燥根茎[1]，其挥发性成分具有改善微循环、降低血压、增加脑血流量、调节心血管功能、抗凝血、镇痛、解痉和解热等作用[2-4]。

对挥发性成分进行分析前一般需要前期提取富集。通常可根据提取富集方法的不同而将挥发性成分分析方法加以区分。目前，川芎挥发性成分的分析已有文献报道，这些方法具体是：溶剂辅助萃取法、超临界CO2流体萃取法、水蒸气蒸馏

法[5-7]和闪蒸法[8]等，这些方法虽然已有较多研究，但溶剂辅助萃取法、超临界CO2流体萃取法和水蒸气蒸馏法均存在分析时间长、样品用量大等缺点。此外，水蒸气蒸馏法由于长时间加热，一些热敏感性物质易氧化和变性；超临界CO2流体萃取法所需仪器设备昂贵[6-7]。而闪蒸法虽然样品用量少，但要求的温度高易使挥发性成分裂解，且实验过程会对闪蒸实验系统的阀门造成一定破坏，实验成本较高[8-9]。

固相微萃取是近来出现的一个挥发油的前期提取技术，集采样、吸附、萃取、浓缩、进样等操作过程于一体，且具有操作时间短(1 h内)、样品用量少(仅需几克)、无需萃取溶剂、所需仪器简单、对样品的选择性高和重现性好等优点[10-12]。本文采取了固相微萃取与气质联用仪相结合的方法分析川芎挥发油的成分。

1材料与方法

1.1仪器与原料气相色谱-质谱联用仪GC6890/MS5973型(美国Agilent公司)；固相微萃取仪HP-1510型(上海济成分析仪器有限公司)；PA萃取头(美国Supelco公司)。川芎于2015年5月16日采自四川成都彭州市敖平镇。

1.2材料处理川芎干燥后用双层聚乙烯自封袋室温避光储存。

1.3挥发性成分的固相微萃提取川芎磨碎，称取研碎成末的川芎0.7 g，放置于5 mL萃取瓶中，插入经活化的萃取头(在230 ℃下活化3 min)，在90 ℃下萃取40 min后直接插入气相色谱仪进样口(250 ℃)脱附3 min。

1.4气相色谱-质谱条件使用Agilent HP-5MS弹性石英毛细管色谱柱(30.0 m×250 μm×0.25 μm)，柱箱程序升温条件：以高纯He为载气(流速0.5 mL/min)，在初始温度60 ℃下以3 ℃/min速率升温至230 ℃，采用能量70 eV的EI离子源进行分析。

1.5数据处理样品中各挥发性成分用计算机与Wiley7Nist05、NIST05标准质谱数据库检索匹配，统计匹配度大于90%的挥发性成分。采用峰面积归一化法定量分析挥发性成分相对含量。

2结果

按1.2、1.3和1.4所述方法实验，得到川芎挥发性成分的总离子流色谱图(见图1)。结果表明，在实验选定的条件下川芎挥发性成分能较好分离鉴定。对挥发性成分匹配度大于90%的成分的分析鉴定，结果(见表1)表明：从川芎中鉴定得出的挥发性成分共52个，包括了醚类、酮类、醛类、酯类、醇类、萜类和烃类，具体分布是醚类1个(0.08%)、酮类1个(0.09%)、醛类3个(0.61%)、酯类6个(52.49%)、醇类3个(1.46%)、萜类29个(42.92%)、烃类9个(2.35%)。在52个挥发性成分中，挥发性成分藁本内酯的含量最高，达到了51.50%，占52个挥发性成分总量的一半以上，这与现有文献报道的结果相同；除藁本内酯外，含量相对较高的成分共有8个，这些成分分别是桧烯(9.53%)、β-瑟林烯(9.15%)、双环吉马烯(8.54%)、γ-萜品烯(3.57%)、α-异松油烯(2.55%)、β-榄香烯(1.69%)、γ-榄香烯(1.17%)和芳樟醇(1.09%)，加上藁本内酯9个挥发性成分的总含量是88.79%；其中，γ-萜品烯则与水蒸气法分析的结果相同[5]，而桧烯和α-异松油烯与萃取法的结果相同[6]。

时间(min)图1　川芎挥发性成分的总离子流图

表1川芎挥发性成分的固相微萃取分析结果

tR(min)化合物名称分子式相对含量(%)3.72Nonane(壬烷)C9H200.044.76Alpha-thujone(α-侧柏酮)C10H160.094.87Alpha-pinene(α-蒎烯)C10H160.786.48Sabinene(桧烯)C10H169.537.30Beta-myrcene(β-月桂烯)C10H160.517.89Alpha-phellandrene(α-水芹烯)C10H160.048.431-methyl-4-(1-methylethyl)-1,3-cyclohexadiene(α-松油烯)C10H160.128.781-methyl-2-(1-methylethyl)-benzene[1-甲基-2-(1-甲基乙基)-苯]C10H140.329.37Cis-ocimene(顺式罗勒烯)C10H160.049.843,7-dimethyl-1,3,6-octatriene(罗勒烯)C10H160.0410.34Gamma-terpinene(γ-萜品烯)C10H163.57

(续表)

tR(min)化合物名称分子式相对含量(%)11.71Alpha-terpinolene(α-异松油烯)C10H162.5512.24Linalool(芳樟醇)C10H18O1.0915.503-methyl-undecane(3-甲基-十一烷)C12H260.0315.894-methyl-1-(1-methylethyl)-3-cyclohexen-1-ol[4-甲基-1-(1-甲基乙基)-3-环已烯-1-醇]C10H18O0.1216.88Dodecane(十二烷)C12H260.0317.47Aceticacid,2-ethylhexylester(2-乙基己基乙酯)C10H20O20.0320.88Bornylacetate(乙酸龙脑酯)C12H20O20.0821.43Tredecane(十三烷)C13H280.8722.73Bicycloelemene(双环榄香烯)C15H240.0523.15Gamma-elemene(γ-榄香烯)C15H241.1724.513-methyl-tridecane(3-甲基-十三烷)C13H300.2024.84Alpha-copaene(α-可巴烯)C15H240.0325.35Cyclodecene(环癸烯)C10H180.2325.54Beta-elemene(β-榄香烯)C15H241.6925.78Tetradecanal(十四烷)C14H300.4226.19Dodecanal(十二烷醛)C12H24O0.1626.48Beta-funebrene(β-柏木萜烯)C15H240.2126.72Caryophyllene(石竹烯)C15H240.1528.21Trans-beta-farnesene(反式-β-金合欢烯)C15H240.8028.85Germacrene-D(大根香叶烯-D)C15H240.6229.152-hexadecacen-1-ol(2-十六烷烯-1-醇)C16H32O0.2529.54Beta-selinene(β-瑟林烯)C15H249.1529.772,6-dimethyl-6-(4-methyi-3-pentenyl)-bicycle[3,1,1]hept-2-ene(2,6-二甲基-6-(4-甲基-3-戊烯基)双环[3,1,1]庚-2-烯)C15H240.7429.95Bicyclogermacrene(双环吉马烯)C15H248.5430.30Alpha-farnesene(α-金合欢烯)C15H240.5030.471H-3a,7-Methanoazulene,2,3,4,7,8,8a-hexahydro-3,6,8,8-tetrameth-yl(a-柏木萜烯)C15H240.0530.61Alpha-amorphene(α-紫穗槐烯)C15H240.3730.95Alpha-ylangene(α-衣兰烯)C15H240.0831.28Trans-gamma-bisabolene(反式γ红没药烯)C15H240.0531.531H-Cycloprop[e]azulene,1a,2,3,4,4a,5,6,7b-octahydro-1,1,4,7-tetra-methyl(1a,2,3,4,4a,5,6,7b-八氢化-1,1,4,7-四甲基-1H-环丙烯并[E]奥)C15H240.0332.31Germacrene-B(大根香叶烯-B)C15H240.9133.119,10-dehydro-isolongifolene(9,10-二氢化异长叶烯)C15H220.3734.32Tetradecanal(十四烷醛)C14H28O0.3236.456(Z),9(E)-heptadecadiene(6,9-十七碳二烯)C17H320.2036,70Butylidenephthalide(丁烯基苯酞)C12H12O20.7938.12Oxirane,tridecyl(十三环氧乙烷)C15H30O0.0839.40Ligustilide(藁本内酯)C12H14O251.5041.67Hexadecanal(十六烷醛)C16H32O0.1343.791-Hexadecene(1-十六碳烯)C16H320.2447.17Ethyl,9-hexadecenoate(9-十六碳烯酸乙酯)C18H34O20.0447.52Hexadecanoicacid,ethylester(十六烷酸乙酯)C18H36O20.05

tR为保留时间。

3讨论

不同方法对川芎挥发性成分的分析结果表明，所有方法检出的主要成分相同，即都是藁本内酯，但次要成分之间则存在差异。例如，乙醚提取的次要成分是丁烯基苯酞(1.27%)、(+)-b-蛇床烯(1.18%)和β-水芹烯(0.96%)[5]，而水蒸气蒸馏方法分析所检出的次要成分是对-聚伞花素(3.35%)、己醛(2.81%)、α-松油烯(2.49%)和丁烯基苯酞(2.79%)[6]，闪蒸法分析出的次要成分是9-十八烯酸(16.41%)、3-丁烯基苯酞(9.42%)、乙酸(7.57%)、1-(2,4-二甲基苯基)-1-丙酮(5.74%)和9,12-十八碳二烯酸甲酯(5.86%)[8]。同时，使用不同溶剂萃取，其次要成分也不同，例如，石油醚提取的次要成分是(+)-b-蛇床烯(1.23%)、丁烯基苯酞(1.21%)和β-侧柏烯(0.93%)[5]，与乙醚提取的又不同。造成这一差异的原因既可能是材料的采集、干燥方法或流程的不同，也可能是川芎产地和生长环境及萃取挥发油方法的不同。

本实验结果表明，使用固相微萃取-气相色谱质谱联用技术检出的主要成分与现有方法分析的结果一致，次要成分与现有其它方法的结果既有相同也有不同，其原因可能是川芎产地和萃取方法的不同。可以肯定的是，与现有方法相比，固相微萃取需要的原料川芎0.7 g则比溶剂萃取法[5]、水蒸气蒸馏法[5-7]和超临界CO2流体萃取法[6-7]少得多，其分析得出的成分个数比水蒸气蒸馏法(鉴定出47个)检出的多，更比溶剂辅助萃取(石油醚、乙醚和正己烷分别萃取者均检出28个)[5]和水蒸气蒸馏法(鉴定出24个)[6]及超临界CO2流体萃取法(鉴定出20个)[6]检出的多。虽然固相微萃取需要的原料川芎0.7 g比闪蒸法[8]多，但此方法检出的挥发性成分个数比闪蒸法(鉴定出31个)多21个，且主要成分藁本内酯的含量也比闪蒸法(占28.45%)多23.05%。此外，此方法集采样、吸附、萃取、浓缩、进样等操作过程于一体的分析，分析过程所需的时间无疑比溶剂萃取法[5]、水蒸气蒸馏法[5-7]和超临界CO2流体萃取法[6-7]少得多，整个萃取过程无需萃取溶剂、几乎不产生二次污染，对被测样品的选择性高和重现性好，显示了该方法特有的优点。

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[收稿2015-10-19;修回2015-11-10]

(编辑：王福军)

Analysis of volatile components of Ligusticum Chuanxiong Hort by solid phase microextraction and gas chromatography-mass

FanHui,LiRong,LiMingming,ZhongYongke

(School of Pharmacy, Zunyi Medical University, Zunyi Guizhou 563099, China)

[Abstract]Objective To analyze the volatile component of Ligusticum Chuanxiong Hort. Methods The volatile components of Ligusticum Chuanxiong Hort were first enriched by solid phase microextraction, then they were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry. The detectable components with over 90% matching were statistically analyzed by using the peak area normalization method. Results 52 volatile components were detected in Ligusticum Chuanxiong Hort, and the three major components, Ligustilide (51.50%), sabinene (9.53%), Beta-selinene (9.15%), comprised most of the contents. Conclusion The solid phase microextraction uses less time, less amounts of Ligusticum Chuanxiong Hort and is less expensive in comparison with the existing methods.

[Key words]Ligusticum Chuanxiong Hort; volatile components; ligustilide; solid phase microextraction

[中图法分类号]R284.2

[文献标志码]A

[文章编号]1000-2715(2015)06-0642-04

[通信作者]钟永科，男，博士，教授，硕士生导师，研究方向：天然药物开发与分析，E-mail:zhongyk2006@163.com。

[基金项目]贵州省科技厅基金资助项目(NO：08]2233)。