顶空进样气相色谱-质谱联用法分析木棉花挥发性成分

曾佑炜，吕镇城，徐良雄

(1.广东轻工职业技术学院，广东 广州 510300；2.惠州学院生命科学学院，广东 惠州 516007)

木棉Bombax ceiba 是木棉科木棉属一种生长在热带及亚热带地区的落叶高大乔木，又名攀枝花、红棉树或英雄树，为华南地区特色树种。《生草药性备要》记载其花性味甘、凉，具有清热利湿、解毒、止血的功效，主治肠炎、泄泻、痔疮出血、细菌性痢疾[1]。木棉花常用于中药复方，如金菊五花茶颗粒，可用于大肠湿热所致的泄泻、痢疾、便血、痔血以及肝热目赤，风热咽痛，口舌溃烂等[2]。目前，对于木棉花的鲜花挥发性成分研究鲜见报道，张建业等[3]用水蒸气蒸馏法提取不同地区木棉鲜花挥发油，最多鉴定出27 种化学成分。为了更深入了解木棉花中发挥药理作用的成分，本研究在分离木棉花有效成分的基础上，采用顶空进样气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析木棉花鲜花的挥发性化学成分，为木棉花资源开发与利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料 新鲜木棉花，于2019 年4 月采自广东惠州学院校园。

1.1.2 仪器 分析天平(赛多利斯科学仪器有限公司，德国)；气相色谱-质谱联用仪7890B-5977A (Agilent公司，美国)；HP-5MS 色谱柱(30 m×250 μm×0.25 μm)(Agilent 公司，美国)。

1.2 方法

1.2.1 样品制备 取木棉花花瓣，研磨，称取2.0 g 磨浆置于20 mL 萃取瓶中，密封，即得木棉花样品。

1.2.2 萃取针老化 萃取针分别置于GC-MS 进样口中进行老化，使萃取针进空针时谱图显示无杂峰，老化温度250 ℃，时间60 min。

1.2.3 GC 条件 HP-5MS 色谱柱(30 m×250 μm×0.25 μm)。升温程序：以60 ℃作为起始温度，保留5 min；以4 ℃·min-1升至120 ℃，保留2 min；再以2 ℃·min-1升至190 ℃，保留2 min；最后以10 ℃·min-1升至220 ℃，保留2 min；进样口温度250 ℃；流速1 mL·min-1，载气为He 气，不分流。

1.2.4 MS 条件 电子轰击离子源，电子轰击能量为70 eV，离子源温度230 ℃，传送接口温度250 ℃，质量扫描范围(m/z) 50～500 amu，MS 四级杆温度150 ℃。

1.3 数据分析

各组分质谱经NIST 标准谱库检索进行鉴定，面积归一化法计算其相对含量。

2 结果与分析

通过GC-MS 分析、计算机检索和谱库比对，从木棉花中分析得到102 个组分，确定了其中56 个化合物，占总峰面积72.19%(图1 和表1)。从种类上看，萜烯类化合物最多，占55.24%；烷类化合物占29.72%，醛类化合物占1.72%。单一成分上看，主要组分包括模菲(13.74%)、(1R,3aS,5aS,8aR)-1,3a,4,5a-四甲基-1,2,3,3a,5a,6,7,8-八氢环戊二烯并[c]环戊二烯(10.95%)、2-亚甲基-4,8,8-三甲基-4-乙烯基-双环[5.2.0]壬烷(10.36%)、十五(烷)醛(7.15%)、2-甲基-3-亚甲基-2-(4-甲基-3-戊烯基)-(1S-内型)-双环[2.2.1]庚烷(6.84%)、α-愈创木烯(6.57%)等。

图1 木棉花挥发性成分总离子流图Fig. 1 Total ion chromatography of volatile components of Bombax ceiba

表1 木棉花挥发性化学成分及其相对含量Table 1 Volatile components and their relative contents of Bombax ceiba

(续表)

3 讨论

本研究首次采用静态顶空进样结合气质联谱分析技术(HS-SPME-GC-MS)分析木棉鲜花样品的挥发性成分，从中鉴定出56 种成分，其中萜烯类化合物占55.24%，烷类化合物占29.72%，醛类化合物占1.72%。萜类化合物具有抗肿瘤、抗炎、抗菌、抗病毒、抗疟、促进透皮吸收、防治心血管疾病、降血糖等活性，广泛应用于药品、食品领域[4]。苯甲醛为重要的香料成分，广泛应用于食品、饮料和医药领域[5]。56 种成分中，模菲含量最高，占13.72%，是一种简单香豆素(geiparvarin)类成分[6]，具有很好的抗肿瘤和抗菌作用[7]。张建业等[3]用水蒸气蒸馏法提取木棉鲜花挥发油，来自佛山、江门、广州等3 地的木棉花分别鉴定出26、27、20 种化学成分，认为不同地区木棉花挥发油成分和相对百分含量差异较大；林敬明等 用CO2超临界萃取木棉花，得到64 种成分，其中邻苯二甲酸二异丁酯的同分异构体为主要成分，含量占比约33%。以上研究表明，不同地区和不同提取方法得到的木棉花挥发性成分和含量均有所不同，可能与不同地区生长环境(包括土壤和光照)差异有关。另外，木棉鲜花在水蒸气蒸馏提取过程中，高温可能对某些热敏化合物的结构造成破坏，而超临界萃取虽可有效防止热敏性物质的氧化和逸散从而得到更多成分，但同样存在对分子量大的化合物难被萃取的问题[9—10]。顶空进样操作简便，直接进样，无需萃取，无溶剂残留，有效保护了受热易分解化学成分，在植物挥发性成分的提取分离方面具有明显优势[11—12]。该方法得到的化合物成分更多，结构更完整，能更好地体现木棉花可挥发成分的结构。王恩鹏[13]用水蒸气蒸馏法、CO2超临界萃取法和顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法(HS-SPME-GC-MS)对人参花中的挥发性成分进行分析，分别鉴定出20、67 和38 种存在差异的成分，并认为固相微萃取(SPME)具有强大的萃取能力。木棉花作为传统药食同源材料及“五花茶”的重要原料之一，本研究可为其有效成分的分析及资源利用提供依据。