天蒙山皇菊揮發油的化學成分SPME-GC-MC分析

陳文華，鄭曉文，王飛，張明燕，徐凌川*

(1.山東中醫藥大學，山東 濟南 250355；2.山東御華景宸生態農業發展有限公司，山東 臨沂 276000)

【中藥與天然活性產物】

天蒙山皇菊揮發油的化學成分SPME-GC-MC分析

陳文華1，鄭曉文1，王飛2，張明燕2，徐凌川1*

(1.山東中醫藥大學，山東 濟南 250355；2.山東御華景宸生態農業發展有限公司，山東 臨沂 276000)

采用固相微萃取-氣相色譜-質譜(SPME-GC-MS)聯用技術，建立了快速簡便、完全自動化鑒定天蒙山皇菊中揮發油的分析方法，以色譜峰面積歸一化法分析各成分的相對質量分數。天蒙山皇菊揮發油共鑒定出57個化學成分，占揮發油色譜峰總面積的82.448%。主要化學成分及相對質量分數分別為1,8-桉樹腦(12.44%)、右旋-樟腦(9.209%)、左旋-α-蒎烯(8.597%)、合成右旋龍腦(6.172%)、 β-水芹烯(5.642%)和乙酸龍腦酯(4.861%)。

固相微萃取-氣相色譜-質譜；天蒙山皇菊；揮發油

皇菊是菊科植物菊(ChrysanthemummorifoliumRamat.)的干燥頭狀花序，又名黃菊，原產于江西婺源上曉起，有抗癌、益壽、駐顏之奇效[1]。據《神農本草經》記載， 皇菊性辛、甘、苦、寒，歸肺、肝經，能疏散風熱、清熱解毒、平肝明目。主治風頭眩、腫痛、目欲脫、淚出、惡風、濕痹。作為藥食同源花卉，皇菊廣泛地應用于醫療保健行業,具有滋養容顏、暖胃潤腸、生津潤喉、降壓降脂、延年益壽的作用。

近年來有關皇菊的研究報道基本是局限在南方地區的繁殖栽培技術, 沒有關于引種到北方的報道，關于皇菊揮發油的研究很少。南北方地理條件的差異，對皇菊的生長及各種營養成分的含量具有很大的影響。天蒙山皇菊是2014年從江西婺源引種栽培到山東臨沂費縣朱田鎮的，該鎮位于 118.2°E、35.4°N，屬暖溫帶半濕潤大陸季風氣候，年均氣溫13.6 ℃，年均水面蒸發量857.9 mm，年均降水量819.3 mm，年均無霜期197 d。地貌特征是低山地、丘陵地和傾斜的山前平原，土壤有機質含量偏低、氮素不足、嚴重缺磷、普遍缺鉀。目前，天蒙山皇菊生長優良，對環境適應能力良好。

天蒙山皇菊是天然富硒高鍶的有機菊花，經檢測硒含量43 μg/kg,鍶含量3.8 mg/kg,總黃酮質量分數高達12%，均優于原產地的江西婺源皇菊[2]。目前，固相微萃取-氣相色譜-質譜(SPME-GC-MS)聯用技術已經廣泛地應用于食品、茶葉、水果、蔬菜等揮發性物質的檢測[3]。天蒙山皇菊的主要成分之一為揮發油，采用該技術對揮發油進行成分分析，方法簡單、快速，能夠避免溫度或溶劑對揮發油成分的影響[4]。本文首次采用SPME-GC-MS聯用技術，對不同地理環境、氣候條件引種栽培到我國北方的天蒙山皇菊(栽培變種)揮發油化學成分進行分析測定，為天蒙山皇菊的進一步綜合開發利用和藥理活性的深入研究提供依據和技術支持。

1 儀器與材料

1.1 儀器

Agilent 7590A-5973N氣相質譜聯用儀(美國Agilent)；手動固相微萃取(SPME) 裝置(美國 Supelco)；Stable Flex 復合萃取纖維頭(50/30 μmDVB/CAR/PDMS(2 cm)，美國Supelco)；手動SPME進樣器(美國 Supelco)。

1.2 材料

天蒙山皇菊于2016年10月下旬在晴朗、花瓣完全展開的盛花期采收，采收地點為山東御華景宸生態農業發展有限公司天蒙山菊花生產基地，經山東中醫藥大學藥學院徐凌川教授鑒定為菊科植物皇菊ChrysanthemummorifoliumRamat.(栽培變種)。

2 方法與結果

2.1 儀器分析條件

2.1.1 氣相色譜(GC)條件

2.1.2 質譜(MS)條件

接口溫度：200 ℃；EI離子源；離子源溫度：230 ℃；電子轟擊能量：70 eV；溶劑延遲2 min；采集方式：全掃描模式；掃描范圍：m/z29～500。

2.1.3 GC-MS檢測分析

將固相微萃取裝置的萃取頭插入氣相色譜的進樣口,200 ℃老化20 min，載氣量1.0 mL/min。取3.0 g 過20目篩的天蒙山皇菊粉末加入到15 mL的頂空瓶中，密封后置于70 ℃水浴中40 min進行靜態吸附。萃取頭置于氣相色譜儀進樣口200 ℃進行解吸3 min，采集數據。

2.2 組分的測定

將天蒙山菊揮發油按照2.1的分析條件進行含量測定，經質譜掃描后得到質譜圖，采用峰面積歸一化法處理數據，確認化合物，計算在揮發油中各組分的相對質量分數[5]。

3 結果與分析

3.1 固相微萃取條件的研究

3.1.1 固相微萃取頭的選擇

按2.1.3的方法，在其他條件不變的情況下，分別用PDMS(100 μm)、PDMS(7 μm)、PA(85 μm)、DVB-CAR-PDMS(50/30 μm)萃取頭萃取天蒙山皇菊揮發油組分數(表1)數據顯示，以DVB-CAR-PDMS(50/30 μm)萃取頭萃取的天蒙山皇菊揮發油組分數最多，為79種。因此，萃取天蒙山揮發油時選用此萃取頭。

表1 固相微萃取頭吸附揮發油組分數

3.1.2 萃取溫度的選擇

按2.1.3的方法，其他條件不變，分別在40、50、60、70、80、90 ℃溫度條件下對天蒙山揮發油進行固相微萃取，經過GC-MS分析，計算各揮發油成分的總峰面積，結果如圖1所示。當萃取溫度低于70 ℃時，隨著溫度的升高，總峰面積也逐漸增高。而萃取溫度高于70 ℃時，總峰面積反而逐漸下降，有可能是揮發油的成分性質在高溫下不穩定，萃取溫度過高而分解。因此，70 ℃為最適萃取溫度。

圖1 萃取溫度對天蒙山皇菊揮發油萃取效果的影響Fig.1 Effect ofextraction temperature on the extraction of aroma compounds from Tianmeng Mountain Imperial Chrysanthemum

3.1.3 萃取時間的選擇

按2.1.3的方法，其他條件不變，分別在10、20、30、40、50 min進行天蒙山皇菊揮發油的固相微萃取，經過GC-MS分析，計算各揮發油成分的總峰面積，結果如圖2所示。隨著萃取時間的增加，揮發油的萃取量逐漸增大，30 min時峰面積達到最大，30 min后隨著萃取時間延長，萃取量稍微減少。這說明當萃取時間為30 min時，天蒙山皇菊揮發油的吸附和解析達到了動態平衡。因此，30 min為最佳萃取時間。

3.1.4 解吸時間的選擇

按2.1.3的方法，其他條件不變，分別在1、2、3、4 min進行天蒙山皇菊揮發油的固相微萃取，經過GC-MS分析，計算各揮發油成分的總峰面積，結果如圖3所示。當解吸時間達到3或4 min時峰面積最大。因此，3 min為最佳解吸時間。

圖2 萃取時間對天蒙山皇菊揮發油萃取效果的影響Fig.2 Effect ofextraction time on the extraction of aroma compounds from Tianmeng Mountain Imperial Chrysanthemum

圖3 解吸時間對天蒙山皇菊揮發油萃取效果的影響Fig.3 Effect of desorb time on the extraction of aroma compoundsfrom Tianmeng Mountain Imperial Chrysanthemum

3.2 揮發油成分分析

根據GC-MS檢測分析，天蒙山皇菊揮發油總離子流圖見圖4，經過檢索、解析及文獻核對等綜合分析，共鑒定出57個化學成分，占揮發油總色譜峰面積的82.448%。揮發油化學成分分析結果詳見表2，揮發油化合物種類分析結果詳見表3。

天蒙山皇菊主要成分烴類共22種，相對質量分數37.801%；其次是醇類共9種，23.613%；酮類共7種，11.394%；脂類共7種， 7.3415%；無氧化物類。主要化學成分是單萜、倍半萜等萜烯類化合物，其次是酮醛類、醇類，還有少量的脂類。在已鑒定出的揮發油成分中相對質量分數在5%以上的有1,8-桉樹腦(12.44%)、右旋-樟腦(9.209%)、左旋-α-蒎烯(8.597%)、合成右旋龍腦(6.172%)、β-水芹烯(5.642%)。

圖4 天蒙山皇菊揮發油GC-MS總離子流圖Fig.4 Total ion current GC-MS spectrogram of essential oil from Tianmeng Mountain Imperial Chrysanthemum

表2 天蒙山皇菊揮發油化學成分分析結果Table 2 Chemical composition analysis of essential oil from Tianmeng Mountain Imperial Chrysanthemum

續表2

類別保留時間/min中文名稱英文名稱分子式相對質量分數/%烴類7．5193?蒈烯3?CareneC10H160．1427．6133?側柏烯3?ThujeneC10H160．2957．755左旋?α?蒎烯(1S)?(?)?α?PineneC10H168．5978．104莰烯CampheneC10H163．1938．627β?水芹烯β?PhellandreneC10H165．6428．887β?月桂烯β?MyrceneC10H160．1899．407萜品油烯TerpinoleneC10H161．2729．594雙戊烯CineneC10H160．20710．114γ?萜品烯γ?TerpineneC10H161．55115．326蒎烯CopaeneC15H240．46215．812β?欖香烯β?ElemenceC15H240．80115．986石竹烯CaryophylleneC15H241．4916．28β?金合歡烯β?FarneseneC15H240．39216．374十五烯PentadeceneC15H300．55616．486α?長葉蒎烯α?LongipineneC15H243．19916．556α?姜黃烯α?CurcumeneC15H221．6316．634姜烯ZingibereneC15H24116．708葵烯[4．4．0]Decene(4．4．0)C15H240．37016．99β?紅沒藥烯β?BisaboleneC15H244．28117．312β?倍半水芹烯β?SesquiphellandreneC15H241．2779．6874?異丙基甲苯4?IsopropyltolueneC10H121．12814．4112?甲基萘2?Methyl?naphthaleneC11H100．127

表3 天蒙山皇菊揮發油的類別匯總Table 3 Category of chemical components in essential oil from Tianmeng Mountain Imperial Chrysanthemum

4 結論與討論

揮發油又稱精油，是一種存在植物體內具有揮發性、芳香性的油狀液體。因為地理環境、氣候條件、采收季節等的差異，會造成皇菊揮發油的藥用療效差別[6]。研究發現皇菊在盛花期出油率最高[7]，所以我們選擇在花瓣完全開放的盛花期采收，測定天蒙山皇菊揮發油成分。

我們利用SPME-GC-MC技術在最優的固相微萃取條件下，對從江西婺源引種栽培到山東臨沂的天蒙山皇菊揮發油成分進行分析。研究發現，天蒙山皇菊揮發油的主要化學成分為烴類共22種(相對質量分數37.801%)，其次是醇類共9種(23.613%)，酮類共7種(11.394%)，脂類共7種(7.3415%)，無氧化物類。而胡文杰等[7]用傳統水蒸氣蒸餾法測定婺源皇菊揮發油的主要成分為烴類共25種(55.47%)，醇類共13種(23.70%)，酮類僅2種(10.97%，脂類共3種(2.68%)，氧化物2種(0.8%)，無醛類。本文天蒙山皇菊揮發油鑒定出的57種成分和胡文杰等對婺源皇菊揮發油鑒定出的45種成分僅有14種成分完全相同，其中烴類11種：1,8-桉樹腦、β-水芹烯、γ-萜品烯、β-欖香烯、β-金合歡烯、β-倍半水芹烯、莰烯、萜品油烯、3-蒈烯、α-姜黃烯、姜烯；醇類3種：1,8-桉樹腦、4-萜烯醇、α-松油醇[7]，這14種相同成分的相對質量分數約占揮發油總量的30%。天蒙山皇菊揮發油主要化學成分是1,8-桉樹腦(12.44%)、右旋-樟腦(9.209%)、左旋-α-蒎烯(8.597%)、合成右旋龍腦(6.172%)、 β-水芹烯(5.642%)。婺源皇菊揮發油的主要化學成分是α-蒎烯(19.25%)、β-水芹烯(18.49%)、1,8-桉樹腦(9.55%)、龍腦(8.82%)、左旋樟腦(6.40%)[7]。上述結果表明，天蒙山皇菊和婺源皇菊揮發油成分含量差別較大，分析可能因為不同產地、不同樣品處理和檢測方法造成的。

菊花揮發油有抑菌、抗腫瘤、鎮痛、驅蟲、抗病毒、抗焦慮、抗炎、神經保護和胃保護作用[8]。1,8-桉樹腦不僅有抗癌、消炎、殺蟲、抗菌、抗氧化、鎮痛等藥理作用，對哮喘等呼吸道疾病的治療作用顯著[9]，還具有透皮滲透、脂溶性好等優點，廣泛地應用于醫療、香料、工業等領域[10]。右旋-樟腦有殺蟲止癢、消腫止痛、通竅、辟穢等功效[11]，可以興奮中樞神經系統，改善心血管系統。左旋-α-蒎烯作為原料被應用于手性醫藥中間體、植物保護及合成香料工業。 腫瘤、哮喘、心血管病都是常見疾病，隨著生活質量的提高，這些疾病在人群中發病率越來越高。如今人們的保健養生意識越來越強烈，更多地選擇食療。菊花揮發油沒有毒副作用，近年來還廣泛地用于食品、藥品、香料、化妝品等方面[12]。通過對揮發油含量和有效成分的分析，為具有天然活性的藥食同源天蒙山皇菊進一步打入市場、進行綜合開發利用提供了科學依據。

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SPME-GC-MCanalysisofchemicalcomponentsofessentialoilfromTianmengMountainImperialChrysanthemum

CHENWen-hua1,ZHENGXiao-wen1,WANGFei2,ZHANGMing-yan2,XULing-chuan1*

(1.ShandongUniversityofTraditionalChineseMedicine,Jinan250355,China;2.ShandongYuhuaJingchenEcoagricultureDevelopmentCompany,Linyi276000,China)

∶Using solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry (SPME-GC-MS) technique, a rapid, simple and fully automated procedure was developed for the identification of essential oil from Tianmeng Mountain Imperial Chrysanthemum. The relative mass fraction of each component was calculated by the normalization method of chromatographic peak area. Fifty seven chemical components were identified in total, accounting for 82.448% of the total GC peak area of essential oil. The principal chemical constituents and their relative mass fractions were as follows: Eucalyptol (12.44%), D-Camphor(9.209%), (1S)-(-)-α-Pinene (8.597%), L(-)-Borneol (6.172%), β-Phellandrene(5.642%), L-Bornyl acetate (4.861%).

∶SPME-GC-MC; Tianmeng Mountain Imperial Chrysanthemum; essential oil

10.3976/j.issn.1002-4026.2017.06.003

2017-05-26

山東省中醫藥科技發展計劃(2017-530)；中醫行業科研專項基金(201407002)

陳文華(1994—)，女，碩士研究生，研究方向為中藥質量控制與品質評價。

*通信作者,徐凌川(1962—)，男，教授，研究方向為生藥中藥質量控制、資源開發利用及藥用真菌研究與應用。E-mail:xulingchuan518@sina.com

R284.1

A

1002-4026(2017)06-0015-07