氣相色譜-飛行時間質譜法結合保留指數分析小豆蔻油揮發性成分

徐楊斌， 曾熠程， 朱瑞芝， 楊衛軍， 曲榮芬， 王 凱*

（1.云南中煙工業有限責任公司 技術中心，云南 昆明 650231；2.貴州中煙工業有限責任公司 遵義卷煙廠，貴州遵義 563000；3.陜西省煙草專賣局，陜西 西安 710061）

小豆蔻屬姜科多年生草本植物，其種子具有強烈芳香氣息。小豆蔻是世界著名的藥用植物與香料，被稱為“香料之后”[1]，具有祛風、健胃的功效[2]。小豆蔻主產于印度、越南、斯里蘭卡等地，在中國也有少量種植。由小豆蔻的籽實經水蒸汽蒸餾而得小豆蔻油，為無色至淡黃色液體，有特征辛香，香氣暖和，頭香似樟腦、桉葉素樣氣息，體香呈木香、甜香和花辛香氣息。目前，國內外對小豆蔻油的研究主要集中在揮發性成分的分析[3-7]、提取方法[8-13]、香氣特征[14]、抗氧化性能[15-17]、醫藥方面[18-21]等，而針對不同產地小豆蔻油揮發性成分的對比研究比較缺乏。同時，國內對精油的分析主要采用GC-MS質譜庫檢索來定性[22-23]，其檢測結果相對不夠準確，因此，作者采用GC-TOF/MS法建立兩個產地小豆蔻油的指紋圖譜，通過質譜庫檢索和匹配度定性，并結合保留指數驗證，較為準確地分析了兩個產地小豆蔻油中揮發性成分，也比較了兩者的組成及含量上的差異，為小豆蔻油的開發和使用提供了參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小豆蔻油，市售；正己烷、甲醇、二氯甲烷，均為色譜純，購自Sigma-Aidrich公司；正構烷烴C7-C30：購自Sigma-Aidrich公司。GC-TOF/MS氣相色譜/飛行時間質譜聯用儀:美國LECO公司產品。

1.2 實驗方法

1.2.1 氣相色譜條件 色譜柱為RXi-5sil MS色譜柱 （60 m×0.25 mm×0.25 μm）， 載氣為高純度氦氣（流量：1.0 mL/min）。直接進樣法升溫程序：初始溫度50℃，以2℃/min升至220℃，停留5 min。進樣口溫度：250 ℃，分流比：10∶1，溶劑延遲時間：300 s，進樣量：1.0 μL。

1.2.2 質譜條件 電離方式：EI，電離能量：70 eV，離子源溫度：200 ℃，掃描質量范圍（m/z）：40～450，檢索數據庫：Nist08譜庫、Wiley9N譜庫。

1.2.3 樣品前處理 準確稱取越南產地小豆蔻油和英國產地小豆蔻油各0.10 g，分別用甲醇與二氯甲烷混合溶液（V甲醇∶V二氯甲烷=1∶4）定容至 5 mL；用正己烷稀釋成質量分數為5%的正構烷烴溶液測定化合物的保留指數；所有樣品均用有機濾膜過濾。

1.2.4 定性方法 采用質譜庫檢索，結合化合物保留指數比對，來分析不同產地小豆蔻油中的揮發性成分，以峰面積歸一化法計算各組分相對含量。

2 結果與討論

2.1 定性結果

經GC-TOF/MS分析得到越南小豆蔻油和英國小豆蔻油中揮發性成分的總離子流譜圖如圖1所示。采用標準質譜庫檢索和匹配度定性，并結合保留指數驗證，對越南小豆蔻油和英國小豆蔻油進行了揮發性成分的分析，鑒定結果如表1所示。

圖1 越南小豆蔻油和英國小豆蔻油揮發性成分總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatograms of volatile components incardamom oilfrom Vietnam origin and cardamom oil from United Kingdom origin

表1 不同產地小豆蔻油中揮發性成分Table 1 Volatile components incardamom oil from different producing areas

續表1

從表1可知，越南小豆蔻油中鑒定出68個揮發性成分，占其總峰面積的99.58%，其中，烷烯烴類22個，酯類17個，醇類12個，醛類8個，酸類4個，酮類4個，其它類1個；主要成分（質量分數）為α-松油醇乙酸酯（36.01%）、1，8-桉葉素（28.04%）、乙酸芳樟酯 （6.58%）、芳樟醇 （5.47%）、檸檬烯（4.16%）、檜烯（2.84%）、4-松油醇（1.89%）、香葉醇（1.61%）、乙酸香葉酯（1.59%）、乙酸辛酯（1.22%）等。英國小豆蔻油中共檢出33個揮發性成分，占其總峰面積的97.56%，其中，烷烯烴類12個，酯類11個，醇類8個，醛類1個，酮類1個；主要成分為1，8-桉葉素（44.91%）、α-松油醇乙酸酯（38.53%）、芳樟醇 （3.29%）、 檸檬烯 （2.46%）、α-松油醇（1.52%）、橙花醇（1.47%）、4-松油醇（1.11%）等。 通過揮發性成分的比較分析，可知：兩個產地小豆蔻油中揮發性成分的組成存在明顯的差異；兩個產地小豆蔻油中共有成分23個；與英國小豆蔻油相比，越南小豆蔻油中揮發性成分更多。

2.2 質譜庫檢索和匹配度定性

Nist08譜庫和Wiley9N譜庫對未知化合物進行檢索時，以匹配度從大到小的順序排列出可能的化合物，并提供化學結構、名稱、質譜圖等信息。依據匹配度大小、分子離子準確質量差異、碎片離子準確質量差異等，對未知化合物進行定性是目前較為常用的定性方法。如表1中，49號化合物在質譜庫檢索后，給出一系列的檢索結果，有3種化合物匹配度較高，分別是乙酸庚酯 （C9H18O2）、乙酸辛酯（C10H20O2）和乙酸己酯 （C8H16O2），匹配度依次為916、914和905，經計算乙酸庚酯、乙酸辛酯、乙酸己酯的準確分子量分別為158.24、172.27和144.21，在未知化合物的質譜圖中有微弱的172.2的分子離子峰，并結合未知化合物和乙酸辛酯的質譜圖中各種碎片離子分布情況，可以確定該化合物為乙酸辛酯。

2.3 保留指數在定性分析中的應用

天然香料的組成較為復雜，在質譜庫檢索時往往會出現一個峰與幾種物質相匹配的現象，尤其是同分異構體或同系物，而同分異構體的結構較為相似，質譜圖中碎片離子峰也差別不大，如果僅僅使用質譜庫檢索和匹配度定性來確認未知成分，有可能會出現定性錯判。因此，作者采用比較穩定的保留指數來確定化合物結構，同時結合質譜庫檢索和匹配度定性，大大提高了定性結果的準確度。如表2中，需確認的化合物為α-蒎烯，計算機質譜檢索為α-蒎烯（匹配度為 906）和 β-蒎烯（匹配度為 899），僅根據質譜庫檢索結果很難確定該未知化合物，通過比對保留指數，可知α-蒎烯和β-蒎烯兩種化合物的保留指數文獻值分別為932和974，與Pegasus 4D工作站計算的實測保留指數（981）比較，就很容易確定該化合物為β-蒎烯。利用保留指數定性是一種很有效的定性方法，不僅可以單獨用于化合物定性，而且可以結合其它定性方法來鑒別未知化合物，該法在復雜香料揮發性成分的定性中具有良好的應用前景。

表2 保留指數比對應用示例Table 2 Application examples of retention index

3 結 語

利用GC-TOF/MS建立了不同產地小豆蔻油的指紋圖譜，通過質譜庫結合保留指數定性，分析了兩個產地小豆蔻油中揮發性成分，其中，從越南小豆蔻油中檢出68個化合物，英國小豆蔻油中檢出33個揮發性成分，兩者共有成分23個，且兩個產地的小豆蔻油中化合物的組成和含量上存在明顯的差異，該研究為小豆蔻油的開發與應用提供了成分依據。

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