水蒸气蒸馏与顶空进样GC-MS法分析细辛挥发性成分*

王维 ，贾晓华 ，高梦园 ，欧阳慧子 ，何俊

（1.天津中医药大学，组分中药国家重点实验室，天津 301617；2.天津中医药大学第一附属医院，天津 300193）

细辛为马兜铃科植物北细辛Asarum heterotropoides Fr.Schmidt var.mandshuricum（Maxim.）Kitag.、汉城细辛Asarum sieboldii Miq.var.seoulense Nakai或华细辛Asarum sieboldii Miq.的干燥根和根茎。细辛作为中药始载于《神农本草经》，为马兜铃科细辛属多年生草本植物，其性温味辛，归心、肺、肾经，具有解表散寒、祛风止痛、通窍、温肺化饮等功效，主治风寒感冒、头痛、牙痛、鼻塞流涕、鼻鼽、鼻渊、风湿痹痛、痰饮喘咳等症[1-2]。

细辛的化学成分有挥发油类、黄酮类、木脂素类、生物碱及酰胺类、有机酸类、氨基酸类化合物等[3]，其中挥发油类化合物是细辛中的一类重要成分，具有较强的药理活性。现代研究表明细辛挥发油具有解热，镇痛，镇静，催眠，抗惊厥，局部麻醉，强心，抗炎，抗菌[4-9]等多种药理作用。为了更加全面地了解细辛中的挥发性成分，本实验分别采用水蒸气蒸馏法和顶空进样法从细辛中提取挥发油，并采用气相色谱-质谱（GC-MS）的分析方法对两种不同提取方法获得的细辛挥发性成分进行定性分析与比较，为细辛挥发性成分的研究和开发提供一定的理论基础。

1 仪器与试药

仪器：GCMS-QP2010 Ultra型气相色谱-质谱联用仪（日本Shimadzu公司）；Shimadzu GCMSsolution工作站（日本Shimadzu公司）；AS 60/220.R2型十万分之一天平（波兰RADWAG公司）；Milli-Q超纯水制备仪（Millipore公司）；G3KT18273型旋涡混合器（赛默飞世尔科技公司）；5424 R型高速控温离心机（Eppendorf公司）；ZZ-L6DT超声波清洗机。

试剂：正己烷（色谱纯）购自天津市康科德科技有限公司。

药材：细辛产自辽宁省铁西市，经天津中医药大学何俊研究员鉴定其基原为北细辛Asarum heterotropoides Fr.Schmidt var.mandshuricum（Maxim.）Kitag.的干燥根和根茎。药材经粉碎后，过3号筛，保存于天津中医药大学中医药研究院。

2 方法

2.1 挥发性成分的提取 水蒸气蒸馏法：精密称取50.0 g剪碎的细辛药材，置烧瓶中，加水400 mL与数粒玻璃珠，振摇混合后，连接挥发油测定器与回流冷凝管。自冷凝管上端加水使充满挥发油测定器的刻度部分，并溢流入烧瓶时为止。置电热套中缓缓加热至沸，并保持微沸6 h，至测定器中油量不再增加，停止加热，放置片刻，开启测定器下端的活塞，将水缓缓放出，收集上层细辛挥发油。实验得到浅绿色透明具有特殊浓郁气味的油状液体，以无水硫酸钠干燥，得油率为1.4%。取所得到的挥发油1 μL，置于10 mL容量瓶，加正己烷定容至刻度，涡旋混匀即得，4°C冰箱储存备用。

顶空进样：精密称取1.0 g细辛药材（经粉碎），置于20 mL顶空瓶中，橡胶密封垫及铝盖封口，放入顶空进样器中按顶空进样条件进样分析。顶空进样条件：样品平衡温度100℃，平衡时间20 min，定量管温度120℃，传输线温度140℃，载气为高纯氦气，加压时间0.1 min，进样时间1 min。

2.2 GC-MS分析条件 色谱条件：色谱柱DB-17毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气为高纯氦气，柱流量为1.3 mL/min。升温程序：初始温度40℃，保持3 min；以6℃/min升温至106℃；以3℃/min升温至142.6℃，保持1 min；以6℃/min升温至180℃；以4℃/min升温至200℃；再以2℃/min升温至235℃。进样方式：分流进样，分流比为50∶1；进样量：0.4 μL；进样口温度：250 ℃。

质谱条件：电子轰击离子源（EI），采用Scan监测模式进行扫描，离子源温度：230℃；接口温度：250℃；溶剂延迟时间：3.8 min。

3 结果与分析

3.1 细辛挥发性成分鉴定 按2.2节分析条件，对细辛挥发性成分进行GC-MS分析，其GC-MS总离子流图见图1，以峰面积归一化法计算细辛挥发油各组分的相对含量。对总离子流图中的各峰经质谱扫描后得质谱图，采用化学工作站对各峰质谱图进行NIST08和NIST08s标准谱库的检索，人工谱图解析，并查阅相关文献，对细辛挥发油的化学成分进行了鉴定，结果见表1。

表1 水蒸气蒸馏法和顶空进样法细辛挥发油GC-MS成分分析结果Tab.1 GC-MS analysis results of Asarum heterotropoides volatile components extracted by steam distillation and headspace injection

图1 细辛挥发性成分GC-MS总离子流图Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of Asarum heterotropoides volatile components

3.2 不同提取方法所得的细辛挥发性化学成分的定性比较与分析 本实验采用GC-MS对水蒸气蒸馏提取法和顶空进样法制备的细辛挥发油的化学成分进行比较分析。比较两种方法提取到的挥发性成分可知：采用水蒸气蒸馏法提取的挥发油中分离鉴定出35种化合物，占挥发性成分总相对含量的33.75%，其中相对含量大于2%的组分有3种，分别为甲基丁香酚（11.97%）、3-蒈烯（3.64%）、黄樟醚（2.61%）；采用顶空进样GC-MS分析，分离鉴定出66种化合物，占挥发性成分总含量的87.16%，其中相对含量大于2%的组分有11种，分别为黄樟醚（11.27%）、甲基丁香酚（10.37%）、邻苯二甲酸二乙酯（8.49%）、正十六烷（7.60%）、3，5-二甲氧基甲苯（7.51%）、2，4，6-三甲氧基甲苯（5.41%）、3，4，5-三甲氧基甲苯（4.19%）、右旋龙脑（3.74%）、β-蒎烯（3.30%）、α-蒎烯（3.18%）、优葛缕酮（2.37%）。

比较测得的挥发性成分种类和相对含量可知水蒸气蒸馏法检测到的化合物包含萜烯类、苯丙类、醇类、醚类、酮类、酚类、醛类和其它类化合物，其中相对含量较高的是酚类成分12.16%，萜烯类成分8.36%，苯丙类成分4.92%；顶空进样法检测到的化合物包含萜烯类、苯丙类、烷烃类、醇类、醚类、酮类、酚类、醛类、酯类、脂肪酸类和其它类化合物，其中相对含量较高的是苯丙类成分18.38%，醚类成分12.86%，萜烯类成分11.71%。

2种方法共鉴定出73种化合物，其中有28种共有化合物（α-蒎烯、茨烯、β-蒎烯、月桂烯、3-蒈烯、（+）-柠檬烯、水芹烯、γ-松油烯、萜品油烯、芳樟醇、（S）-顺式-马鞭草烯醇、右旋龙脑、优葛缕酮、α-松油醇、2-（4-甲基苯基）丙-2-醇、草蒿脑、2-异丙基-5-甲基茴香醚、（-）-α-蒎烯、马苄烯酮、3，5-二甲氧基甲苯、黄樟醚、百里醌、甲基丁香酚、3，4，5-三甲氧基甲苯、2，4，6-三甲氧基甲苯、肉豆蔻醚、5，6-二甲氧基-1-茚酮、榄香素），这些共有化合物占水蒸气蒸馏法提取的挥发油总含量的31.46%，占顶空进样法提取的挥发油总含量的61.55%。

根据以上的结果可知，使用2种方法提取的细辛挥发油成分的种类和含量差异较大，推测造成这种差异可能与样品处理方法不同有关。采用水蒸气蒸馏法提取挥发油的过程中提取时间较长，加热温度较高，通过冷凝回流收集挥发性成分时可能损失掉了很多易挥发及热不稳定的挥发性成分。而顶空进样GC-MS分析细辛药材挥发油组分，通过将细辛粉碎后直接装入顶空样品瓶中，密封处理，加热平衡后，挥发性气体直接进样分析，加热时间较短，提取温度较低，可以降低一些化学成分在加热过程中分解与转化的可能性，同时没有外部环境对样品的可能作用，更能直接反映出细辛中的挥发性物质。

4 讨论

文献中有关细辛挥发性成分研究的提取方法有水蒸气蒸馏法[10]、超临界CO2流体提取法[11]、微波辅助提取法[11]、索氏提取法[12]和超声辅助提取法[13]等。与这些方法相比，顶空进样可在一定时间内使挥发性成分从药材中挥发后直接进样，减少了提取挥发油所需要的萃取等步骤，具有操作简单、快速、无溶剂残留且节省药材等优点，可用于细辛挥发性成分的研究。文章通过使用水蒸气蒸馏和顶空进样两种方法，对得到的细辛挥发性成分与以往的研究结果[14-18]进行比对，鉴定出细辛中新的挥发性成分23个，其中顶空进样法鉴定得到15个成分：糠醛、（-）-反式-松香芹烯、α-氧化蒎烯、柠檬醛、（1R）-（+）-诺蒎酮、金丝娘烯酮、桃金娘烯醛、罗汉柏烯、B-柏木烯、（-）-异长叶醇、佛木烯、邻苯二甲酸二乙酯、松香芹酮、2-蒈烯、醋酸桧酯；水蒸气蒸馏法鉴定得到5个成分：2-异丙烯基甲苯、葑醇、1，3-二叔丁基苯、2，4-二叔丁基苯酚、1-羟基环己基苯基甲酮；两种方法鉴定得到3个共有成分：2-（4-甲基苯基）丙-2-醇、百里醌、5，6-二甲氧基-1-茚酮。

本研究评价了水蒸气蒸馏法与顶空进样法对细辛挥发油检测结果的影响，结果表明两种方法提取到的细辛挥发性成分差异明显，因此在采用GCMS对细辛挥发性成分进行分析时，可采用两种方法制备挥发油，将两种提取方法获得的GC-MS分析结果相结合，能够获得更加全面、具体的细辛挥发性成分的信息。