SPME-GC-MS法比较野生和栽培铁皮石斛的挥发性成分

张 明，曹佩雪，周 美，王道平，班亚山

(1.贵州省中国科学院天然产物化学重点实验室, 贵州 贵阳 550001；2.罗甸山联农业开发有限责任公司, 贵州 罗甸 550100)

0 引言

铁皮石斛为兰科植物铁皮石斛DendrobiumofficinaleKimura et Migo的干燥茎；性味甘，微寒；归胃、肾经；具有益胃生津，滋阴清热[1]功能.铁皮石斛为药食同源植物，作为多种药品和保健食品的原料药，市场需求较大，价格昂贵，而野生铁皮石斛资源匮乏，濒临灭绝，现已广泛栽种，栽培品与野生品在不同环境的影响下，其挥发性成分可能存在一定的差异，二者挥发性成分的差异未见报道.

铁皮石斛挥发性成分含量低，难以采用水蒸气蒸馏法从少量的铁皮石斛中提取，而从水蒸气蒸馏液中萃取比较烦琐，也难以收集微量的挥发性成分.固相微萃取(SPME)技术采用顶空吸附、加热解吸挥发性成分，将前处理和进样一步到位，需要样品量较少，吸附得到的成分较多，因而实验采用SPME对二者挥发性成分进行探究，为铁皮石斛资源开发和质量评价提供依据.

1 材料与方法

1.1 材料

野生铁皮石斛采自罗甸县，栽培品由罗甸山联农业开发有限责任公司提供；HP6890/HP5975C型GC/MS联用仪，美国Agilent公司；加热控温平台，广东星华电子工具厂；弹性石英毛细管色谱柱，ZB-5MSI 5% Phenyl-95%DiMethylpolysiloxane，30 m×0.25 mm×0.25 μm；手动固相微萃取装置，美国Supelco公司；萃取纤维头，2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS，二乙烯基苯/羧基/聚二甲基硅氧烷.

1.2 方法

1.2.1 样品的处理

取样品约5 g，置于10 mL固相微萃取仪采样瓶中，插入装有纤维头的手动进样器，在120 ℃左右顶空中约萃取50 min后取出，快速移出萃取头并立即插入气相色谱仪进样口(温度250 ℃)中，热解吸6 min完成进样.

1.2.2 GC-MS分析条件

GC分析条件：柱温40 ℃(保留2 min)，以5 ℃·min-1升温至270 ℃，运行时间48 min；汽化室温度250 ℃；载气为高纯度氦气(99.999%)；柱前压7.62 psi，载气流量1.0 mL/min；不分流进样；溶剂延迟时间1 min.MS分析条件：EI源；接口温度250 ℃；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；电子能量70 eV；倍增器电压1 247 V；溶剂延迟时间1 min；扫描范围29～450 amu.

2 结果

采用固相微萃取技术进样后，经过气相分离质谱记录分子碎片信息，得到的总离子流图见图1.

图1 野生与栽种铁皮石斛挥发性成分的总离子流图Fig.1 Total ion chromatograms of volatile components of the wild and cultivated D. officinale

对总离子流中的各峰进行MS扫描，得到了相应MS裂片图，结合NIST和Wiley275标准质谱图库数据系统，检索相关质谱信息.根据化合物出峰顺序排列，化合物信息以及相对百分含量见表1.

表1 野生与栽培铁皮石斛的挥发性成分Tab.1 Chemical constituents of the volatile components from the wild and cultivated D. officinale

续表1

序号化合物名称分子式分子量相对含量/%野生栽培14(Z)-2-辛烯(Z)-2-OcteneC8H161120.030.0315正己醛 HexanalC6H12O1000.812.1216(Z)-4-辛烯(Z)-4-Octene C8H161120.01—173-甲基-2-己酮3-Methyl-2-Hexanone C7H14O1140.060.0618糠醛FurfuralC5H4O2960.060.0319(E)-2-己烯醛(E)-2-Hexenal C6H10O98—0.2020(Z)-3-己烯醇(Z)-3-Hexenol C6H12O1000.370.7221正己醇1-Hexanol C6H14O1020.302.44225-甲基-2-己酮5-Methyl-2-HexanoneC7H14O114—0.2523壬烷Nonane C9H201280.080.1224庚醛HeptanalC7H14O1140.350.6925γ-萜品烯γ-TerpineneC10H16136—0.0326甲氧基苯基肟Methoxy-Phenyl-OximeC8H9NO21510.210.27276-甲基-2庚酮6-Methyl-2-Heptanone C8H16O1280.020.0628E-2-庚烯醛(E)-2-Heptenal C7H12O1120.140.6229苯甲醛BenzaldehydeC7H6O1060.330.3330正庚醇1-Heptanol C7H16O1160.180.50311-辛烯-3-醇1-Octen-3-ol C8H16O1280.090.60322,3-辛二酮2,3-Octadione C8H14O21420.150.42336-甲基-5-庚烯-2-酮6-Methyl-5-Hepten-2-one C8H14O1260.141.90342-正戊基呋喃2-Pentyl-Furan C9H14O1380.480.8135辛醛OctanalC8H16O1281.792.22362-乙烯基-2-甲基-5-(1-甲基乙烯基)四氢呋喃HerboxideC10H16O1520.20—37(E,E)-2,4-庚二烯醛(E,E)2,4-Heptadienal C7H10O1100.13—38柠檬烯LimoneneC10H161360.090.50391,8-桉叶素1,8-Cineole C10H18154—1.6040(E)-β-罗勒烯(E)-β-Ocimene C10H16136—0.2941苯乙醛HyacinthinC8H8O1200.750.2742(Z)-罗勒烯(Z)-Ocimene C10H16136—1.5143(Z)-3,5-二甲基-1,6-辛二烯(Z)-3,5-dimethyl-1,6-Octadiene C10H18138—0.8044E-2-辛烯醛(E)-2-Octenal C8H14O1260.260.6245正辛醇1-Octanol C8H18O1302.742.7846(E)-氧化芳樟醇(E)-Linalool Oxide C10H18O21700.230.3347愈创木酚GuaiacolC7H8O21240.50—48芳樟醇Linalool C10H18O15417.6744.76493-氯-苯甲醛3-Chloro-Benzaldehyde C7H5ClO1401.94—505-乙基-6-甲基-3-庚烯-2-酮5-Ethyl-6-methyl-3-Hepten-2-oneC10H18O154—0.1851(E)-壬烯醛(E)-2-Nonenal C9H16O1400.330.4852(E)-壬烯醇(E)-2-Nonenol C9H18O1420.820.5853壬醇Nonanol C9H20O1443.061.3454辛酸Caprylic acidC8H16O21440.771.0755癸醛Decanal C10H20O15610.173.40561-对孟烯-9-醛1-P-Menthen-9-al C10H16O1520.16—57(E)-异胡薄荷酮(E)-Isopulegone C10H16O152—0.48583-溴-苯甲醛3-bromo-Benzaldehyde C7H5BrO1840.70—59橙花醇Nerol C10H18O1540.34—602-氯-苯甲醇2-Chloro-Benzenemethanol C7H7ClO14213.96—

续表1

序号化合物名称分子式分子量相对含量/%野生栽培61茴香醛Anisaldehyde C8H8O21362.31—62正癸醇1-DecanolC10H22O1581.00—63(Z)-3-己烯酸乙酯Ethyl Z-3-hexenoate C8H14O21420.970.4064壬酸Nonoic acid C9H18O21580.23—65二氢依杜兰ⅡDihydro edulan ⅡC13H22O1940.500.2966十三烷Tridecane C13H281840.190.0467十一醛Undecanal C11H22O1701.260.2168茶螺烷ATheaspirane A C13H22O1940.070.0569硝酸壬酯Nonyl nitrateC9H19NO31890.22—702-氯-6-甲基苯基乙酸2-Chloro-6-methylphenyl acetate C9H9ClO21840.50—714-溴-苯甲醇4-Bromo-Benzenemethanol C7H7BrO1861.24—72丁子香酚Eugenol C10H12O21641.23—73白菖烯CalareneC15H24204—0.38741-十四碳烯1-Tetradecene C14H281960.75—75十四碳烷Tetradecane C14H301980.260.05766,10-二甲基-2-十一烷酮6,10-dimethyl-2-Undecanone C13H26O1980.22—77月桂醛DodecanalC12H24O1840.870.0778(E)-α-香柑油烯(E)-α-BergamoteneC15H24204—0.6879(Z,E)-α-法呢烯(Z,E)-α-Farnesene C15H242040.100.3580β-倍半水芹烯β-Sesquiphellandrene C15H24204—0.0681香叶基丙酮Geranyl acetone C13H22O1940.560.2382β-红没药烯β-BisaboleneC15H24204—0.23832,7,10-三甲基-十二烷2,7,10-Trimethyl-Dodecane C15H322120.21—84(E)-β-法呢烯(E)-β-Farnesene C15H24204—0.3285月桂醇Dodecanol C12H26O1860.80—86吉马烯DGermacrene D C15H24204—0.9087芳-姜黄烯Ar-Curcumene C15H222020.25—88β-紫罗酮β-IononeC13H20O1920.500.2589十五烷Pentadecane C15H322120.830.19901S-cis-去氢白菖烯1S,Cis-Calamenene C15H222020.450.8091(E)-γ-红没药烯(E)-γ-Bisabolene C15H242040.120.17921-十六碳烯1-Hexadecene C16H322240.13—93十六烷Hexadecane C16H342260.670.2194十六醛Hexadecanal C16H32O2400.84—956(E),8(E)-十七碳二烯6(E),8(E)-Heptadecadiene C17H322360.410.07968-十七烷烯8-Heptadecene C17H342380.93—97十七烷Heptadecane C17H362400.550.0898鲨肝油烷Pristane C19H402680.160.0999十六烷醇Hexadecanol C16H34O2421.25—100(Z)-2-甲基-7-十八烯(Z)-2-Methyl-7-Octadecene C19H382660.13—1012-甲基-十七烷2-Methyl-Heptadecane C18H382540.04—1023-甲基-十七烷3-Methyl-HeptadecaneC18H382540.04—103十八烷Octadecane C18H382540.260.20104十八醛Octadecanal C18H36O2680.59—1056,10,14-三甲基-2-十五烷酮6,10,14-trimethyl-2-Pentadecanone C18H36O2684.250.14106邻苯二甲酸二异丁酯Isobutyl phthalateC16H22O42780.31—107十九烷Nonadecane C19H402680.440.07

续表1

序号化合物名称分子式分子量相对含量/%野生栽培108棕榈酸甲酯Methyl palmitate C17H34O22700.080.02109对映-海松-8(14),15-二烯ent-Pimara-8(14),15-diene C20H322724.0310.881104-甲基-十九烷4-Methyl-Nonadecane C20H422821.04—111二十烷Eicosane C20H422820.210.18112棕榈酸异丙酯Isopropyl Palmitate C19H38O22980.07—113二十一烷Heneicosane C21H442960.32—114植醇Phytol C20H40O2960.13—115二十二烷DocosaneC22H463100.05—116二十三烷TricosaneC23H483240.04—117二十五烷PentacosaneC25H523520.060.02

注：“—”表示在仪器检出限范围内，该化合物未被检出

3 讨论

固相微萃取将萃取、浓缩、解吸、进样等功能集于一体，灵敏度高且操作简便，该技术已日臻成熟，并在包括食品分析在内的诸多领域中获得了广泛的应用[2-4].本实验采用的萃取纤维头(DVB/CAR/PDMS)能够吸附含有3～20个碳的挥发性和半挥发性成分，适用于吸附植物挥发性成分.

从野生和栽培铁皮石斛中分别鉴定出97、80种成分，均约占总峰面积的96.0%，共计117种不同成分，其中相同成分60种(分别占总峰面积的63.07%和87.35%)，不同成分57种；二者主要成分均包含芳樟醇、癸醛、对映-海松-8(14),15-二烯、2-氯-苯甲醇、6,10,14-三甲基-2-十五烷酮等化学成分.数据表明，二者在不同的环境中生长后，累计代谢的挥发性产物存在一定的差异，但是主要的挥发性成分相同.

二者挥发性成分中含量最高的化合物都是芳樟醇.芳樟醇存在于多种植物中，是天然的香精香料，具有医疗保健作用，可用于抗龋齿、驱虫、杀虫[5].铁皮石斛含有多糖、氨基酸、微量元素，具有抗氧化、降血糖、提高免疫力等作用[6]，作为原料用于保健食品、袋泡茶以及饮料[7]，而其具有挥发性香味成分，加入到产品中，还可以作为天然的香味剂.

野生和栽培铁皮石斛作为同种植物，主要的挥发性成分相同，少量的挥发性成分存在差异，这种差异对非挥发性成分以及药理活性的影响有待于探究.