頂空固相微萃取-GC/MS分析艾葉燃燒前后易揮發性成分

張 婕，李美萍，張生萬

（山西大學生命科學學院，山西太原030006）

頂空固相微萃取-GC/MS分析艾葉燃燒前后易揮發性成分

張 婕，李美萍，張生萬

（山西大學生命科學學院，山西太原030006）

采用頂空固相微萃取（HS-SPME）與氣相色譜/質譜（GC/MS）聯用方法，對艾葉燃燒前后易揮發性成分進行分析并對比。結果表明，經GC/MS分析，結合質譜解析和保留指數，艾葉燃燒前共檢出196種化合物，確定結構132種，占易揮發性成分總量的94.00%，其中主要易揮發性成分是3-氨基吡唑、桉油精、β-杜松烯、順-β-松油醇；艾葉燃燒后共檢出143種化合物，確定結構104種，占易揮發性成分總量的88.22%，其中主要易揮發性成分是苯酚、乙酸、吲哚、2（5H）-呋喃酮；艾葉燃燒前后共有的易揮發性成分有桉油精、石竹烯、氧化石竹烯、1，4，6-三甲基-萘，其中，氧化石竹烯、桉油精含量在二者中均較大。其結果為艾葉燃燒前后易揮發性成分及其功能性成分確定提供理論依據。

頂空固相微萃取；氣相色譜/質譜；艾葉；燃燒前后；易揮發性成分

本實驗采用頂空固相微萃取（Head Space Soli d-Phase Micro-Extractions，HS-SPME）與氣相色譜 -質譜聯用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC/MS）方法對艾葉燃燒前后易揮發性成分進行分析并對比，結合質譜解析和保留指數的定性方法確定其結構，為艾葉功能性成分的確定及產品的開發利用提供科學的理論依據。

1 材料和方法

1.1 儀器、材料及試劑

7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀，美國Agilent公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS（聚二乙烯苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷）固相微萃取頭及萃取手柄，美國Supelco公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，鄭州長城科工貿有限公司。

供試艾葉于2016年6月采自山西省霍州市（東經 111.7°，北緯 36.1°）霍山，并自然風干；C7～C40正構烷烴（色譜純），上海安譜科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法及條件

1.2.1 艾葉燃燒前后頂空固相微萃取 艾葉燃燒前：準確稱取0.8 g艾葉置于20 mL頂空瓶中，用帶有橡膠隔墊的瓶蓋密封，放入集熱式恒溫加熱磁力攪拌器中，于75℃下平衡30 min，然后將50/30 μm DVB/CAR/PDMS微萃取頭插入頂空瓶中距樣品1 cm處，萃取50 min。

艾葉燃燒后：準確稱取0.8 g艾葉，剪碎后將其壓實成圓柱狀，在自制通風容器中暗火燃燒，并用漏斗倒置收集艾煙，將50/30 μm DVB/CAR/PDMS微萃取頭放置在漏斗管口處，萃取大約3 min。

1.2.2 GC/MS分析條件 氣相色譜條件：HP-5MS色譜柱（30.0 m×250 μm×0.25 μm），進樣口溫度250℃；載氣He，流速1 mL/min；分流進樣，分流比為5∶1；程序升溫條件為35℃保持10 min，以0.5℃/min升至45℃，以1℃/min升至125℃，以5℃/min升至300℃保持10 min。

質譜條件：電子電離源（EI）；電子電離能量70 eV；離子源溫度230℃；四級桿溫度150℃；輔助區溫度280℃；質量掃描范圍15～500 amu；質譜庫為NIST 11；掃描模式為全掃描。

1.2.3 定性與定量分析 按1.2.2的GC/MS分析條件，將頂空固相微萃取后的萃取頭插入GC進樣口，解吸4 min，進行色譜掃描。采用計算機標準質譜庫NIST 11，結合保留指數和人工解譜共同確定物質結構。保留指數定性是在與樣品測定相同的氣相色譜條件下，對C7～C40正構烷烴進行色譜掃描，按文獻[9]計算得到各化合物的保留指數（RI）值并與標準值[10-11]對比，采用面積歸一化法對各化合物的相對百分含量進行定量分析。

2 結果與分析

艾葉燃燒前后易揮發性成分的總離子流色譜圖如圖1所示，其易揮發性成分種類和相對含量的比較如表1所示。

表1 艾葉燃燒前后易揮發性成分種類的比較

艾葉燃燒前易揮發性成分經GC/MS分析共分離得到196種化合物，確定結構132種，占艾葉揮發性成分的94.00%。這些易揮發性成分中相對含量在1%以上有16種，主要是3-氨基吡唑、桉油精、β-杜松烯、順-β-松油醇、3-甲基-2-丁烯酸-4-硝基苯基酯、β-蒎烯、2-甲基-5-（1-異丙基）-雙環[3，1，0]己烷-2-醇、石竹烯、氧化石竹烯等。在艾葉燃燒后易揮發性成分中，共分離得到143種化合物，確定結構104種，占易揮發性成分總量的88.22%。含量為1%以上的物質有25種，主要有苯酚、乙酸、吲哚、2（5H）- 呋喃酮、3- 甲基 -6-（1- 異丙基）-2-環己烯-1-酮、桉葉雙烯、苯乙腈等。

艾葉揮發性成分中含量較高，并在燃燒時發生氧化、熱解反應的物質有3-氨基吡唑、β-杜松烯、3-甲基-2-丁烯酸-4-硝基苯基酯、β-蒎烯等；艾葉燃燒前后共同的揮發性成分有桉油精、石竹烯、氧化石竹烯、1，4，6- 三甲基 - 萘、雙環[7，2，0]10，10- 二甲基 -2，6- 二亞甲基 -5，β- 十一醇、2-異丙烯基 -4a，8- 二甲基 -1，2，3，4，4a，5，6，7- 八氫萘、2-甲基-萘、十七烷、15-十七烷醇、十八烷、乙烷基-環十二烷、十九烷、十六酸甲酯、二十烷、十六烷、2- 甲基 -5-（1- 異丙基）- 雙環[3，1，0]己烷-2-醇、苯甲醛，共17種，其中，氧化石竹烯、桉油精含量在二者中均較大；艾葉燃燒后特有的揮發性成分主要有苯酚、乙酸、吲哚、2（5H）-呋喃酮、苯乙腈、1，4-二甲基萘、糠醇。

本研究所用的頂空固相微萃取富集方法優點在于操作簡單、選擇性強、無溶劑污染、靈敏度高及適用范圍廣。由表2可知，用該方法所得化合物個數較文獻[5，6，8]多，并且結構鑒定方法較全面。

表2 本試驗與文獻的比較

3 討論

本實驗表明，氧化石竹烯、桉油精含量在燃燒前后均較大，前人報道它們具有抗菌消炎、平喘、鎮咳祛痰、治療老年慢性支氣管炎等藥理作用[12]。艾葉燃燒后含量較高的易揮發性成分是苯酚、乙酸、2（5H）-呋喃酮等。苯酚可凝固蛋白質，具有殺菌能力，3%～5%的苯酚水溶液還可用于消毒外科手術器械[13]；乙酸具有殺滅霉菌、收斂、止癢的作用[14]；研究發現，2（5H）-呋喃酮有廣泛的生物活性，如抗菌、抗真菌、抗炎、抗病毒、抗癌等活性[15]。

艾葉燃燒前主要是萜類物質，由于萜類具有驅蚊避蟲[16]等作用，因此，艾葉常用作驅避劑原料；艾葉燃燒后主要是酚類物質，由于酚類具有殺菌[17]、調節自由基[18]等作用，因此，人們常用艾葉燃燒（艾灸）來消毒和治療疾病。

但是，這些物質也存在安全隱患，如苯酚能使蛋白質變性，腐蝕人體黏膜、心血管和中樞神經等；中國藥典記載乙酸具有強烈的腐蝕性和刺激性，對皮膚、眼、呼吸道、消化道均有強烈的刺激作用和腐蝕作用[19]。因此，在使用艾葉時要注意使用時間和用量，避免其帶來的危害。對于各物質間協同或抑制作用有待進一步研究。

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Analysis of Volatile Compounds in Artemisia argyi before and after Burning by Head Space Solid-Phase Micro-Extraction and Gas Chromatography/Mass Spectrometry

ZHANGJie，LI Meiping，ZHANGShengwan
（College of Life Science，Shanxi University，Taiyuan 030006，China）

The volatile compounds in Artemisia argyi before and after burning were analyzed and compared by head space solid-phase micro-extraction（HS-SPME）and GC/MS.The results showed that through the analysis of GC/MS,a total of 196 compounds were isolated in Artemisia argyi before burning by mass spectrum analysis and retention index,and the structure of 132 in them was identified,accounting for 94.00%of the total volatile substances.The main volatile components were 3-aminopyrazole,eucalyptol,β-cadinene,cis-β-terpineol.A total of 143 compounds were isolated in Artemisia argyi after burning,and the structure of 104 in them was identified,accounting for 88.22%of the total volatile substances.The main volatile components were phenol,acetic acid,indole,2（5H）-furanone.The common volatile compounds in Artemisia argyi before and after burning were eucalyptol,caryophyllene,caryophyllene oxide,1,4,6-Trimethyl-naphthalene,and the content of caryophyllene and eucalyptol was higher in both.The results provide a theoretical basis for the determination of the volatile constituents and their functional constituents before and after the burning of Artemisia argyi.

head space solid-phase micro-extraction;gas chromatography/mass spectrometry（GC/MS）;Artemisia argyi;before and after burning;volatile compounds

O657.7

A

1002-2481（2017）10-1614-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.09

艾葉（Artemisia argyi）為菊科植物艾草的干燥葉，是一種分布廣泛的多年生草本植物，具有濃烈的香氣。艾葉具有散寒止痛、溫經止血的功效，且民間有端午節懸掛艾葉辟邪驅蟲或燃燒艾葉驅趕蚊蟲的習慣[1]。艾灸是一門古老的醫術，有2 000多年的歷史[2]，具有溫經散寒、活血行氣、回陽固脫、升陽舉陷、消瘀散結、拔毒瀉熱、防病保健、延年益壽等功效[3]。近年來，艾葉的研究范圍逐漸拓展，主要集中在化學成分、藥理作用、艾葉燃燒物化學成分及藥性和藥理等方面[4]。張小俊等[5]采用頂空-氣相色譜-質譜（GC-MS）聯用技術對艾葉中揮發性成分進行分析，共鑒定出31個峰。靳然等[6]采用SPMEGC/MS技術對蘄艾絨燃燒生成的煙氣進行定性分析，共分離出61個峰，鑒定出26種成分。劉美鳳等[7]用甲醇吸收艾葉燃燒產生的煙霧，利用氣相色譜-質譜聯用（GC/MS）共檢測到19種成分，并與艾葉揮發油中檢測到的64種化學成分進行對比。洪宗國等[8]用甲醇吸收艾葉燃燒產物得到輕組分、重組分和艾灰提取物，用氣相色譜-質譜（GC/MS）分離鑒定得到85種物質。而利用頂空固相微萃取結合氣質聯用對艾葉燃燒前后易揮發性成分的研究鮮有報道。

2017-05-11

山西大學引進人才建設項目（228545011）

張 婕（1992-），女，山西霍州人，在讀碩士，研究方向：食品化學。李美萍為通信作者。