干姜挥发油的红外光谱鉴定与气相色谱-质谱分析

张志军，张桂芝，李 锋

(1.江苏师范大学 化学化工学院, 江苏 徐州 221116；2.徐州市中医院，江苏 徐州 221003)



干姜挥发油的红外光谱鉴定与气相色谱-质谱分析

张志军1,2，张桂芝1*，李 锋1

(1.江苏师范大学 化学化工学院, 江苏 徐州 221116；2.徐州市中医院，江苏 徐州 221003)

目的：分析干姜挥发油的红外光谱和化学成分。方法：用蒸馏法提取样品的挥发油后，进行红外光谱测定和气相色谱-质谱分析，用峰面积归一法计算各组分的相对含量。结果：从4批干姜挥发油中检出 22个共有红外光谱峰；共鉴定出43种化学成分，占挥发油总量的90.6%～96.3%。其中特征成分均为α-姜烯(19.1%～21.6%)、α-姜黄烯(13.0%～14.0%)、β-红没药烯(17.7%～19.0%)、桉树脑(6.4%～7.0%)、β-倍半水芹烯(0.4%～6.3%)、β-水芹烯(2.3%～3.0%)等。结论：该方法简单、快速、准确，可用于市售干姜的质量分析。

干姜；挥发油；傅立叶变换红外光谱法；气相色谱-质谱法；鉴定；化学成分

干姜为姜科植物姜(ZingiberofficinaleRosc.)的干燥根茎。干姜辛热，具有温中散寒、回阳通脉、温肺化饮之功能，用于脘腹冷痛、呕吐泄泻、肢冷脉微、寒饮喘咳[1]。现代药理研究表明，干姜具有抗血小板聚集、降血脂、抗动脉粥样硬化、抗病源微生物、保护胃黏膜、抗溃疡、镇痛，抗炎，抗缺氧和保护心肌细胞等作用[2]。干姜挥发油可改善心功能，缓解急性心肌缺血缺氧状态，并具有一定的抗心衰作用[3]。本品亦常用作食品调味料。对干姜挥发油(以下简称干姜油)的化学成分及GC 指纹图谱的研究虽已有文献报道[4-11]，但对干姜油红外光谱的研究尚未见报道。本研究运用傅立叶变换红外光谱法(FTIR)和气相色谱-质谱联用法(GC-MS)对4批干姜的挥发油进行了研究,现报道如下。

1 材料与仪器

1.1 样品

样品1号(徐州同仁堂药店)、样品2号(徐州同济堂药店)、样品3号(徐州中医院药店)、样品4号(徐州先声再康药店)的来源均由本文通讯作者依据文献[1]鉴定为姜科植物姜 (ZingiberofficinaleRosc.)的干燥根茎。

1.2 仪器与试剂

Tensor27傅立叶变换红外分光光度计(德国BRURER公司)；6890-5973 N GC-MS气相色谱-质谱联用仪(美国安捷伦公司)；挥发油提取器(符合《中国药典》2010年版Ⅰ部附录XD之规定)。乙醚(上海凌峰化学试剂有限公司)、溴化钾(上海试剂一厂)、无水硫酸钠(国药集团化学试剂有限公司)。试剂均为分析纯。

2 方法与结果

2.1 红外光谱鉴定

2.1.1 干姜挥发油提取[15]将4批干姜饮片粉碎成粗粉，分别取粗粉50～60g，称定重量，置于挥发油测定器中。用电热套加热蒸馏4h，收集含油馏出液，加入乙醚和无水硫酸钠适量干燥1h，取上层乙醚液室温挥尽乙醚，得淡黄色挥发油。

2.1.2 红外光谱测定[16]分别取适量溴化钾(KBr)于玛瑙乳钵中研成约200目的极细粉，转移至专用模具中，以4atm的压力压成空白薄片。先对空白薄片进行背景扫描后，取“2.1.1”项下的干姜油1滴滴于此薄片上，在500～4 000cm-1波数范围内扫描红外光谱，测定结果见图1。

图1 干姜样品1～4挥发油的红外光谱

2.2 GC-MS分析

2.2.1 GC-MS分析条件 GC条件：HP-5MS毛细管色谱柱(0.25mm×30m，0.25μm)；载气为高纯氦气，流速1.0mL·min-1；进样口温度为270℃，进样分流比为50∶1。色谱柱初始温度为70℃，以10℃·min-1升至255℃，维持10min。MS条件：离子源EI，电离能量70eV，离子源温度230℃，四级杆温度150℃，扫描质量范围为30～550amu。

2.2.2 GC-MS定性和定量分析 用移液管吸取“2.1.1”项下挥发油0.2mL置于10mL容量瓶中，加入乙醚定容，作为供试液。在“2.2.1”分析条件下，取供试液2μL进样分析，得到干姜油总离子流色谱图(TIC)，代表性TIC见图2。经计算机NIST数据库系统检索，得各化合物的质谱图、英文名、保留时间、结构式和匹配度等信息，再与相关文献[4-14]核对，确认干姜油化学成分的中英文名称，用峰面积归一法计算各成分的相对含量。分析结果见表1。

图2 干姜样品2挥发油成分的TIC色谱

3 讨论

3.1 关于红外光谱鉴定

由图1可见：4批干姜油的红外光谱形状都很相似，在3 434、3 335、2 926、2 728、1 717、1 671(或1 660)、1 641、1 611、1 515、1 452、1 378、1 234、1 160(或1 155)、1 110,1 080、1 053、1 020、986、886、816、541、426cm-1波长处有22个共有峰。上述数据与文献[16]中10批姜黄油的红外光谱共有模式的20个峰相比，存在15个差异峰；与姜科植物山柰、片姜黄和姜黄挥发油的红外光谱图进行比较，发现彼此之间均有较大差异，且各样品挥发油峰波数的匹配度都很低(在0.15～0.35之间)。这表明该法能准确鉴别干姜与其同科属的近缘植物中药。

图3 4批干姜饮片油的GC-MC总离子流色谱

3.2 关于GC-MS分析

由图3可见：4批干姜油经GC-MS分析，所得TIC图中的色谱峰数在35～55之间。由表1可见，4批干姜油中共鉴定出43种化学成分。其中含量最高的共有成分均为α-姜烯(19.1%～21.6%)、β-红没药烯(17.7%～19.0%)、α-姜黄烯(13.0%～14.0%)、桉树脑(6.4%～7.0%)、β-倍半水芹烯(0.4%～6.3%)、β-水芹烯(2.3%～3.0%)等。这6种成分的相对含量占干姜油总成分的58.9%～70.9%。本研究结果与文献[4-7]中主要化学成分的质量较为相近；而与文献[8,9](均未检出姜黄烯)差异较大；与文献[10](含量最高的为樟烯，未检出本研究中检出的上述6种主要成分)差异最大。存在这些差异的原因尚待进一步实验研究。

表1 4批干姜油GC-MS分析结果

4 结论

运用FTIR法测定市售干姜饮片中的挥发油,可以快速、准确地鉴定干姜与同科属的中药样品。运用GC-MS法能准确地对干姜油的化学成分进行定性定量分析，并据此评价样品的质量，该方法准确可靠、灵敏度高、专属性强。

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(责任编辑：宋勇刚)

Identification and Analysis of Volatile Oil of Zingiberis Rhizoma by FTIR and GC-MS

Zhang Zhijun1,2,Zhang Guizhi1*,Li Feng1

(1.School of Chemistry & Chemistry Engineering，Jiangsu Normal University,Suzhou 221116，China; 2. Xuzhou Hospital of Traditional Chinese Medecine ,Suzhou 221009，China)

Objective:To analyse fourier transform infrared spectroscopy and chemical components of the essential oils in processed Zingiberis Rhizoma. Methods:The essential oils were extracted from 4 samples by steam distillation. The fingerprint and constituents of the essential oils were analysed by FTIR and GC-MS. The relative content of each component was determined by area normalization.Results:22 the peaks of FTIR spectrum and the components of 44 kinds were all identified from the Volatile oils of 4 samples，which accounted for 90.6%～96.0% of the total Volatile oils. The characteristic compounds of the Volatile oils are all α-Zingiberene (19.1%～21.6%), α-Curcumene (13.0%～14.0%),β-Bisabolene (17.7%～19.0%), Eucalytol(6.4%～7.0%)β-Sesquiphellandrene (0.4%～6.3%),phellandrene(2.3%～3.0%), etc.Conclusion:This method is simple, rapid and accurate for the quality control.

Zingiberis Rhizoma; Volatile oil; FTIR; GC-MS; Identification;Chemical Components

2014-09-25

徐州市科技发展项目(XF10C015)

张志军(1964-),男，江苏省徐州市中医院副主任药师，研究方向为中药鉴定、中药制剂。

张桂芝(1955-)，女，江苏师范大学教授，主任药师，研究方向为中药鉴定、中药挥发油化学成分及指纹图谱研究。

R284

A

1673-2197(2015)04-0035-05

10.11954/ytctyy.201504016