基于顶空固相微萃取气相质谱联用技术分析不同产地砂仁挥发性组分

侯佳宁， 郭晨， 邓兴明， 李冠， 吕国庆

（1.北京大学深圳医院胃肠外科，广东深圳 518000；2.南方科技大学生物实验室，广东深圳 518000）

固相微萃取（solid-phasemicroextraction，SPME）是一种新的无溶剂萃取技术，它是以固相萃取为基础而发展起来的一项新型的样品预处理技术[1]。特点是将萃取、浓缩合二为一，操作简便，便于实现样品在线富集和捕集，较好地避免了离线溶剂提取和浓缩的繁琐操作，广泛应用于挥发性成分的鉴定[2]。

砂仁为姜科植物阳春砂Amomum villosumLour.、绿壳砂Amomum villosum our.var.xanthioidesT.L.Wu et Senjen或海南砂AmomumlongiligulareT.L.Wu的干燥成熟果实。具有化湿开胃、温脾止泻、理气安胎的功效[3]。砂仁在中医治疗胃病中有着非常明确的药用价值。现代药理学研究发现，砂仁挥发油具有降脂、降血糖、镇痛、消炎、止泻等作用[4]。

砂仁主要产于广东、福建、云南以及东南亚部分国家。本研究采用顶空固相微萃取—气相质谱联用（HS-SPME-GC-MS）对以上4个不同产地的砂仁挥发性组分进行分析，探讨其砂仁挥发性成分的差异，以期为砂仁的道地性研究提供科学依据，为砂仁资源的合理利用提供科学参考，并为砂仁和含砂仁方剂的临床应用提供科学依据，现将研究结果报道如下。

1 材料

1.1药物与试剂砂仁药材，购于广州清平中药材市场，分别来源于广东省阳春市（批号：20180812）、福建省漳州市（批号：20180728）、云南省西双版纳州（批号：20180827）以及越南（批号：20180517），经深圳北大医院药学部鉴定为姜科植物砂仁AmomumvillosummLour.的干燥成熟果实。

1.2仪器安捷伦7890B-5977A气相色谱—质谱（GC-MS）仪[安捷伦科技（中国）有限公司]；SPMEGC手动固相萃取装置、固相微萃取纤维头PDMS 100μm PK 3（美国Supelco公司）。

2 方法与结果

2.1分析条件色谱条件：色谱柱为OV-1（30 m×0.25 mm）；升温程序：起始温度为120℃，保持3 min，以5℃·min-1的升温速度升至180℃，再以3℃·min-1升至240℃，最后以8℃·min-1升至260℃，维持5 min。载气为氦气，流速为1.0 mL·min-1；进口温度为250℃，界面温度为280℃。

质谱条件：EI源电子能量为70 eV，离子源温度为230℃。倍增电压为1.28 kV，分流比为50∶1，扫描范围为30～800原子质量单位，扫描速率为3.8次/s，溶剂延迟3 min。

2.2萃取条件的优化以PDMS100μm PK 3萃取头，按照“2.1”项下方法，以出峰数和乙酸龙脑酯的含量为指标，分别考察砂仁药材粉末的称量（0.4、0.5、0.6 g），萃取温度（70、80、90℃），萃取时间（3、5、10、15、30 min），解吸附时间（1、2、3 min）进行单因素考察[11-13]，以出峰数和乙酸龙脑酯的含量做为选择依据。最终确定萃取条件为称量量0.5 g，萃取温度90℃，萃取时间13 min，解析附时间3 min。

2.3 4个不同产地砂仁挥发成分提取测定分别取阳春砂仁、漳州砂仁、西双版纳砂仁、越南砂仁粉末各0.5 g，分别置于4 mL顶空采样瓶中，将老化过的固相微萃取探头插入采样瓶中，将萃取探头里的萃取纤维推出，距离粉末约10 mm。于90℃下顶空萃取10 min，取出，立即插入气相色谱仪进样口（250℃），解析3 min，进行GC-MS分析。各产地砂仁总离子流（TIC）色谱图见图1～4。

2.4 4个不同产地砂仁挥发油中共有组分结果与分析通过峰面积归一化法计算阳春、漳州、西双版纳、越南4个不同产地砂仁中各成分的相对峰面积，经过NIST14.L谱库检索鉴定各个化合物结构与名称，部分化合物分析和计算结果见表1。

2.4.1 挥发油组分的定量分析 阳春砂仁药材粉末出峰79个，定性化学成分47个；漳州砂仁药材粉末出峰76个，定性化学成分46个；西双版纳砂仁药材粉末出峰71个，定性化学成分47个；越南砂仁药材粉末出峰75个，定性化学成分46个。阳春砂仁、漳州砂仁、西双版纳砂仁和越南砂仁定性组分含量分别占98.46%、94.59%、95.55%和94.85%。

2.4.2 4个不同产地砂仁挥发性成分的比较与分析 由表1列出的主药化学成分可见，阳春砂仁挥发性组分主要为：乙酸龙脑酯（68.15%）、樟脑（15.67%）、β-愈创木烯（2.21%）、柠檬烯（1.65%）等。漳州砂仁挥发性组分主要为：乙酸龙脑酯（50.64%）、樟脑（12.98%）、β-红没药烯（3.28%）、β-愈创木烯（1.95%）等；西双版纳砂仁挥发性组分主要为：乙酸龙脑酯（56.34%）、樟脑（11.68%）、石竹烯（3.04%）、β-愈创木烯（2.64%）等。越南砂仁挥发性组分主要为：乙酸龙脑酯（54.39%）、樟脑（14.62%）、（-）-β-花柏烯（2.81%）、β-愈创木烯（1.84%）等。

图1 阳春砂仁挥发油总离子流（TIC）色谱图Figure 1 Total ion current chromatogram of the volatile of Yangchun Fructus Amomi

图2 漳州砂仁挥发油总离子流（TIC）色谱图Figure 2 Total ion current chromatogram of the volatile of ZhangzhouFructus Amomi

图3 西双版纳砂仁挥发油总离子流（TIC）色谱图Figure 3 Total ion current chromatogram of the volatile of Xishuangbanna Fructus Amomi

图4 越南砂仁挥发油总离子流（TIC）色谱图Figure 4 Total ion current chromatogram of the volatile of Vietnam Fructus Amomi

表1 不同产地砂仁挥发油化学成分分析结果Table 1 Data of the volatile components of Fructus Amomifrom different habitats

（续表1）

2.4.3 主要的物质解析 乙酸龙脑酯（峰59）：m/z190（M+，66%）、158、143、131（18）、102（51）、75（28）和57（41），与文献[5]报道相符。樟脑（峰16）m/z190、105、78和76，与文献[6]研究报道相符。β-愈创木烯（峰35）：m/z190、134、106和78，与文献[7]报道的质谱数据一致。进一步确认了组成的成分，鉴定了其他3种成分[8-10]，Limonene/柠檬烯（峰19）、Caryophyllene/石竹烯（峰26）、Spiro[5.5]undec-2-ene，3，7，7-trimethyl-11-methylene-，（-）-/（-）-β-花柏烯（峰24）。各化合物结构图见图5。

图5 鉴定出的砂仁化合物结构式Figure 5 Chemical structure of the identified components of Fructus Amomi

3 讨论

本研究采用HS-SPME-GC-MS联用技术，对广东阳春、福建漳州、云南西双版纳和越南等4个产地的砂仁进行挥发性成分的分析，其定性组分分别占挥发性成分总面积的98.46%、94.59%、95.55%和94.85%。

通过对结果的分析，发现广东阳春、福建漳州、云南西双版纳和越南等4个产地的砂仁存在共同的挥发性成分，主要是乙酸龙脑酯和樟脑。从中医的角度来看，胃病是由于胃气阻滞，胃络瘀阻，胃失所养，不通则痛导致的以上腹胃脘部疼痛为主症的一种脾、胃、肠病证。现代药理研究发现，乙酸龙脑酯可以防止胃溃疡，并且可以促进胃排空和胃蠕动，能够改善胃肠运动障碍[11-12]。樟脑有抑菌、调节菌群等作用[13]。计算各产地砂仁中乙酸龙脑酯和樟脑的总含量，结果显示阳春砂仁中乙酸龙脑酯和樟脑的含量最高（83.82%）。此解释了为何中医方剂均采用阳春砂入药，可以认为中医传统理论中采用道地药材阳春砂入药是符合现代药理学研究的，其具体应用也是与其某些组分含量的高低变化有着一定的关联性。

本研究采用HS-SPME-GC-MS对广东阳春、福建漳州、云南西双版纳和越南等产地的砂仁挥发油成分进行分析，为后续有关砂仁及其复方的深入研究提供了基础，为临床上砂仁的入药提供了科学依据。同时，为砂仁挥发性组分分析建立了一种快捷、简单、准确的方法。