气相色谱-飞行时间质谱法结合保留指数分析小豆蔻油挥发性成分

徐杨斌， 曾熠程， 朱瑞芝， 杨卫军， 曲荣芬， 王 凯*

（1.云南中烟工业有限责任公司 技术中心，云南 昆明 650231；2.贵州中烟工业有限责任公司 遵义卷烟厂，贵州遵义 563000；3.陕西省烟草专卖局，陕西 西安 710061）

小豆蔻属姜科多年生草本植物，其种子具有强烈芳香气息。小豆蔻是世界著名的药用植物与香料，被称为“香料之后”[1]，具有祛风、健胃的功效[2]。小豆蔻主产于印度、越南、斯里兰卡等地，在中国也有少量种植。由小豆蔻的籽实经水蒸汽蒸馏而得小豆蔻油，为无色至淡黄色液体，有特征辛香，香气暖和，头香似樟脑、桉叶素样气息，体香呈木香、甜香和花辛香气息。目前，国内外对小豆蔻油的研究主要集中在挥发性成分的分析[3-7]、提取方法[8-13]、香气特征[14]、抗氧化性能[15-17]、医药方面[18-21]等，而针对不同产地小豆蔻油挥发性成分的对比研究比较缺乏。同时，国内对精油的分析主要采用GC-MS质谱库检索来定性[22-23]，其检测结果相对不够准确，因此，作者采用GC-TOF/MS法建立两个产地小豆蔻油的指纹图谱，通过质谱库检索和匹配度定性，并结合保留指数验证，较为准确地分析了两个产地小豆蔻油中挥发性成分，也比较了两者的组成及含量上的差异，为小豆蔻油的开发和使用提供了参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

小豆蔻油，市售；正己烷、甲醇、二氯甲烷，均为色谱纯，购自Sigma-Aidrich公司；正构烷烃C7-C30：购自Sigma-Aidrich公司。GC-TOF/MS气相色谱/飞行时间质谱联用仪:美国LECO公司产品。

1.2 实验方法

1.2.1 气相色谱条件 色谱柱为RXi-5sil MS色谱柱 （60 m×0.25 mm×0.25 μm）， 载气为高纯度氦气（流量：1.0 mL/min）。直接进样法升温程序：初始温度50℃，以2℃/min升至220℃，停留5 min。进样口温度：250 ℃，分流比：10∶1，溶剂延迟时间：300 s，进样量：1.0 μL。

1.2.2 质谱条件 电离方式：EI，电离能量：70 eV，离子源温度：200 ℃，扫描质量范围（m/z）：40～450，检索数据库：Nist08谱库、Wiley9N谱库。

1.2.3 样品前处理 准确称取越南产地小豆蔻油和英国产地小豆蔻油各0.10 g，分别用甲醇与二氯甲烷混合溶液（V甲醇∶V二氯甲烷=1∶4）定容至 5 mL；用正己烷稀释成质量分数为5%的正构烷烃溶液测定化合物的保留指数；所有样品均用有机滤膜过滤。

1.2.4 定性方法 采用质谱库检索，结合化合物保留指数比对，来分析不同产地小豆蔻油中的挥发性成分，以峰面积归一化法计算各组分相对含量。

2 结果与讨论

2.1 定性结果

经GC-TOF/MS分析得到越南小豆蔻油和英国小豆蔻油中挥发性成分的总离子流谱图如图1所示。采用标准质谱库检索和匹配度定性，并结合保留指数验证，对越南小豆蔻油和英国小豆蔻油进行了挥发性成分的分析，鉴定结果如表1所示。

图1 越南小豆蔻油和英国小豆蔻油挥发性成分总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatograms of volatile components incardamom oilfrom Vietnam origin and cardamom oil from United Kingdom origin

表1 不同产地小豆蔻油中挥发性成分Table 1 Volatile components incardamom oil from different producing areas

续表1

从表1可知，越南小豆蔻油中鉴定出68个挥发性成分，占其总峰面积的99.58%，其中，烷烯烃类22个，酯类17个，醇类12个，醛类8个，酸类4个，酮类4个，其它类1个；主要成分（质量分数）为α-松油醇乙酸酯（36.01%）、1，8-桉叶素（28.04%）、乙酸芳樟酯 （6.58%）、芳樟醇 （5.47%）、柠檬烯（4.16%）、桧烯（2.84%）、4-松油醇（1.89%）、香叶醇（1.61%）、乙酸香叶酯（1.59%）、乙酸辛酯（1.22%）等。英国小豆蔻油中共检出33个挥发性成分，占其总峰面积的97.56%，其中，烷烯烃类12个，酯类11个，醇类8个，醛类1个，酮类1个；主要成分为1，8-桉叶素（44.91%）、α-松油醇乙酸酯（38.53%）、芳樟醇 （3.29%）、 柠檬烯 （2.46%）、α-松油醇（1.52%）、橙花醇（1.47%）、4-松油醇（1.11%）等。 通过挥发性成分的比较分析，可知：两个产地小豆蔻油中挥发性成分的组成存在明显的差异；两个产地小豆蔻油中共有成分23个；与英国小豆蔻油相比，越南小豆蔻油中挥发性成分更多。

2.2 质谱库检索和匹配度定性

Nist08谱库和Wiley9N谱库对未知化合物进行检索时，以匹配度从大到小的顺序排列出可能的化合物，并提供化学结构、名称、质谱图等信息。依据匹配度大小、分子离子准确质量差异、碎片离子准确质量差异等，对未知化合物进行定性是目前较为常用的定性方法。如表1中，49号化合物在质谱库检索后，给出一系列的检索结果，有3种化合物匹配度较高，分别是乙酸庚酯 （C9H18O2）、乙酸辛酯（C10H20O2）和乙酸己酯 （C8H16O2），匹配度依次为916、914和905，经计算乙酸庚酯、乙酸辛酯、乙酸己酯的准确分子量分别为158.24、172.27和144.21，在未知化合物的质谱图中有微弱的172.2的分子离子峰，并结合未知化合物和乙酸辛酯的质谱图中各种碎片离子分布情况，可以确定该化合物为乙酸辛酯。

2.3 保留指数在定性分析中的应用

天然香料的组成较为复杂，在质谱库检索时往往会出现一个峰与几种物质相匹配的现象，尤其是同分异构体或同系物，而同分异构体的结构较为相似，质谱图中碎片离子峰也差别不大，如果仅仅使用质谱库检索和匹配度定性来确认未知成分，有可能会出现定性错判。因此，作者采用比较稳定的保留指数来确定化合物结构，同时结合质谱库检索和匹配度定性，大大提高了定性结果的准确度。如表2中，需确认的化合物为α-蒎烯，计算机质谱检索为α-蒎烯（匹配度为 906）和 β-蒎烯（匹配度为 899），仅根据质谱库检索结果很难确定该未知化合物，通过比对保留指数，可知α-蒎烯和β-蒎烯两种化合物的保留指数文献值分别为932和974，与Pegasus 4D工作站计算的实测保留指数（981）比较，就很容易确定该化合物为β-蒎烯。利用保留指数定性是一种很有效的定性方法，不仅可以单独用于化合物定性，而且可以结合其它定性方法来鉴别未知化合物，该法在复杂香料挥发性成分的定性中具有良好的应用前景。

表2 保留指数比对应用示例Table 2 Application examples of retention index

3 结 语

利用GC-TOF/MS建立了不同产地小豆蔻油的指纹图谱，通过质谱库结合保留指数定性，分析了两个产地小豆蔻油中挥发性成分，其中，从越南小豆蔻油中检出68个化合物，英国小豆蔻油中检出33个挥发性成分，两者共有成分23个，且两个产地的小豆蔻油中化合物的组成和含量上存在明显的差异，该研究为小豆蔻油的开发与应用提供了成分依据。

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