固相微萃取和溶剂萃取结合GC-MS分析八角茴香化学成分

王强强，廖惠云，姚忠，孙芸*

(1.南京工业大学 食品与轻工学院，南京 211816；2.江苏中烟工业有限责任公司，南京 210019)

八角茴香，俗称大料、大茴香、八角等，是木兰科八角属植物八角茴香树的果实，主产于我国广西、云南、贵州、福建等省区[1,2]。八角茴香味甘、性温，香气浓郁，可除腥膻、增芳香，是食品加工中常用的香辛料[3]。香辛料挥发性成分是影响其香气形成及食品加工品质的重要因素[4,5]，其化学组分分析可为香辛料在食品中的应用提供依据。目前香辛料成分的分析一般采用水蒸气蒸馏法、固相微萃取法、溶剂萃取法、超临界CO2提取法、同时蒸馏萃取法等[6-8]提取和富集挥发性成分，并结合GC-MS进行组分分析及鉴定。不同提取方法对八角茴香成分的提取效果也有所不同[9]，直接影响着八角茴香化学成分的分析结果。陈卓逐等[10]对八角有效成分的研究表明，与水蒸气蒸馏法和同时蒸馏萃取法相比，有机溶剂(95%乙醇)萃取物得率较高，其成分也更加复杂；李瑞红等[11]采用溶剂法提取八角茴香油，确定了石油醚为最佳提取溶剂；黎强等[12]对八角茴香挥发性风味成分的研究表明，固相微萃取法可以萃取到很多水蒸气蒸馏法无法得到的物质。固相微萃取法和溶剂法在化学成分提取中各有特点，但二者在八角茴香化学成分分析中的比较研究还未见报道。

本研究采用固相微萃取和溶剂萃取2种方法，选择2种不同的固相萃取头和3种不同极性的有机溶剂提取，结合GC-MS分析鉴定八角茴香中的成分，为八角茴香化学组分的分析及利用提供了数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

材料：八角茴香，购于南京市浦口区永辉超市。

试剂：甲醇、二氯甲烷、正己烷，均为色谱纯。

1.2 仪器与设备

7890A-5975C型气相色谱-质谱联用仪、DB-5MS毛细管柱(30 m×250 μm×0.25 μm) 美国Agilent公司；手动SPME进样器、75 μm CAR/PDMS萃取头、100 μm PDMS 萃取头 美国Supelco公司；HYG-A全温摇瓶柜 苏州培英实验设备有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 八角茴香化学组分提取

固相微萃取：称取5 g八角茴香粉末于20 mL顶空瓶中，加盖。将顶空瓶置于水浴锅中45 ℃下平衡5 min，之后插入老化好的萃取头吸附40 min，萃取完成后将萃取头取出，立即插入GC-MS进样口热解吸5 min，进样口温度260 ℃，同时开启仪器采集数据。

溶剂萃取：精确称量1 g八角茴香于50 mL锥形瓶中，按照料液比1∶10 (g/mL)加入有机溶剂，封口。放入摇瓶柜，在25 ℃下，150 r/min振荡45 min。取出锥形瓶，用双层滤纸过滤，用无水硫酸钠除水。过有机膜，移入色谱瓶等待检测分析。

1.3.2 GC-MS测定条件

气相色谱条件：热解吸温度为260 ℃，不分流模式热解吸时间5 min，色谱柱为DB-5MS非极性毛细管色谱柱(30 m×250 μm×0.25 μm)。载气为He，流速1 mL/min，不分流。进样口温度260 ℃，接口温度260 ℃；采用单段式升温程序，起始温度60 ℃，不保留，5 ℃/min升温至300 ℃，保留20 min。

质谱条件：接口温度250 ℃，离子源温度200 ℃；电离方式EI；电子能量70 eV；灯丝电流150 μA；质量扫描范围为33～450 amu。

1.3.3 定性定量方法

使用Agilent自带软件进行分析，将检测的结果与NIST质谱数据库进行匹配，筛选匹配度大于80%的分析结果。相对含量为默认积分设置下归一化所得的相应计算结果。

2 结果与分析

2.1 固相微萃取GC-MS结果分析

两种不同萃取头萃取八角茴香成分的总离子流图见图1。共检测鉴定出60种化合物(见表1)，主要有烯烃类、烷烃类、醇类、酮类、酸类、酚类、醛类、酯类、芳香烃类，化合物数量较多的有烯烃类14种，芳香烃类10种，酮类8种，酯类8种。其中75 μm CAR/PDMS萃取头鉴定出51种化合物，100 μm PDMS萃取头鉴定出32种化合物。

图1 固相微萃取法提取八角茴香成分总离子图谱Fig.1 The total ion chromatogram for extraction of the components from star anise by solid-phase microextraction method

表1 固相微萃取法提取八角茴香成分及相对含量Table 1 The components and relative content of star anise extracted by solid-phase microextraction method %

续 表

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图2 不同萃取头提取八角茴香化学组分Fig.2 Extraction of chemical components from star anise with different extraction heads

通过图2比较发现，75 μm CAR/PDMS复合萃取头萃取的化合物信息更为丰富，萃取的化合物种类更多，在酯类、芳香烃类化合物萃取效果上优于100 μm PDMS萃取头；100 μm PDMS萃取头的吸附效果更强，鉴定出的化合物总含量明显高于75 μm CAR/PDMS萃取头[13]。在部分化合物萃取效果上，如雌二醇、桉叶醇等化合物，100 μm PDMS萃取头优于75 μm CAR/PDMS萃取头。两种萃取头萃取八角茴香中含量较高的化合物有茴香脑、雌二醇、芳樟醇、石竹烯[14]，含量最高的化合物均为茴香脑，分别为15.85%和20.94%。

2.2 溶剂萃取法GC-MS结果分析

3种不同极性有机溶剂萃取八角茴香成分的总离子流图见图3。一共检测鉴定出71种化合物(见表2)，主要有烯烃类、烷烃类、醇类、酮类、酸类、酚类、酯类、芳香类，化合物数量较多的有醇类13种，酯类12种，烯烃类10种，酸类10种。其中以甲醇为提取溶剂检测鉴定出47种化合物，以二氯甲烷为溶剂鉴定出51种化合物，以正己烷为溶剂鉴定出41种化合物。

图3 溶剂萃取法提取八角茴香成分总离子图谱Fig.3 The total ion chromatogram for extraction of thecomponents from star anise by solventextraction method

表2 溶剂萃取法提取八角茴香成分及相对含量Table 2 The components and relative content of star anise extracted by solvent extraction method %

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图4 不同有机溶剂提取八角茴香化学组分Fig.4 Extraction of chemical components from star anise with different organic solvents

由图4可知，甲醇作为溶剂在提取八角茴香中的醇类、酮类、酸类化合物方面，有较好的提取效果，但是在提取烷烃类化合物方面，有着明显的劣势；以二氯甲烷作为溶剂在提取八角茴香中的酯类、芳香烃类化合物方面明显优于甲醇、正己烷；以正己烷作为溶剂在提取八角茴香中化合物方面没有明显的优势和劣势。甲醇、二氯甲烷、正己烷在提取八角茴香时检测鉴定的挥发性物质总含量相近，含量较高的化合物有茴香脑、(Z，Z)-9,12-十八碳二烯酸、正十六烷酸、4-甲氧基苯甲醛[15]，含量最高的物质均为茴香脑，分别为18.81%、18.84%、14.6%。

2.3 固相微萃取和溶剂萃取结果比较

采用固相微萃取法和有机溶剂萃取法从八角茴香中提取出的共有化合物有25种，烯烃类7种，烷烃类2种，醇类4种，酮类3种，酸类1种，酚类1种，醛类2种，酯类1种，芳香烃类3种，其他1种。通过比较固相萃取和溶剂萃取，在萃取八角茴香中醇类、酸类、醛类、酯类化合物方面，溶剂萃取法优于固相微萃取法；在提取八角茴香中的酮类、烯烃类、芳香烃类化合物方面，固相微萃取法优于溶剂萃取法。两种萃取方法萃取八角茴香中含量最高的物质均为茴香脑。

3 结论

本研究采用固相微萃取法和溶剂萃取法两种不同方法提取八角茴香中的化学组分，结合GC-MS进行分析，结果表明，两种不同的萃取方法从八角茴香中鉴定的化学组分有烯烃类、烷烃类、醇类、酮类、酸类、酚类、醛类以及酯类等化合物，共有的化合物有25种。采用固相微萃取法一共鉴定出60种化合物，其中75 μm CAR/PDMS萃取头鉴定出51种化合物，100 μm PDMS萃取头鉴定出32种化合物。两种萃取头比较发现，75 μm CAR/PDMS萃取头萃取的化合物种类更多，并且在萃取八角茴香中酯类和芳香烃类化合物上的效果更好。而100 μm PDMS萃取头的吸附性更强，吸附八角茴香中的化合物总含量高于75 μm CAR/PDMS萃取头；采用溶剂萃取法一共测得71种化合物，以甲醇为提取溶剂测定47种化合物，二氯甲烷为提取溶剂测定出51种化合物，以正己烷为提取溶剂测定出41种化合物。结果表明，甲醇在提取八角茴香中的醇类、酮类、酸类化合物方面效果更好，而在提取烷烃类化合物方面效果不佳，二氯甲烷在提取八角茴香中的酯类、芳香烃类化合物方面效果更好。采用固相微萃取法和溶剂萃取法提取八角茴香中的化学组分，含量最高的化合物均是茴香脑，可以认为茴香脑是八角茴香重要的化学成分。