帶固相萃取功能的索氏提取裝置應用于氣相色譜-質譜法測定薰衣草中揮發性成分

許永 黃海濤 李晶 劉欣 孔維松 楊葉昆 王晉

摘要：建立了一種新型帶固相萃取功能的索氏提取裝置結合氣相色譜-質譜法（GC/MS）測定薰衣草中揮發性成分的方法。薰衣草花朵經冷凍干燥處理后，以二氯甲烷作為提取溶劑，用帶固相萃取功能的索氏提取裝置進行處理，萃取液用氣相色譜-質譜聯用儀分析其揮發性化學成分。采用新型的帶固相萃取功能的索氏提取裝置集提取、凈化、濃縮及轉移功能為一體，大大簡化了前處理步驟;鑒定出52種揮發性物質，其中烯烴類物質15種，醇類物質15種，醛類物質3種，酯類物質9種，有機酸1種，其他物質9種;方法的重復性較好，測定值的日間和日內相對標準偏差（n=7）均小于5.0%。此方法能較好地應用于薰衣草中揮發性成分的測定。

關鍵詞：固相萃取;索氏提取;氣相色譜-質譜聯用（GC/MS）;薰衣草;揮發性成分

中圖分類號： O657.63 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）23-0181-05

薰衣草，是唇形科薰衣草屬多年草本或半灌木植物，花中含芳香油，是調制化妝品、皂用香精的重要原料。現代藥理學研究表明，從薰衣草所提取的揮發性成分具有抑菌消炎、鎮靜催眠、降血壓、解痙以及抗腫瘤等作用，還可治療昆蟲叮咬以及燒灼傷[1-5]，而且薰衣草揮發油對改善記憶障礙也有一定效果[6-7]。因此，研究薰衣草的揮發性成分具有很重要的意義。

關于薰衣草揮發性成分，近幾年常用的提取方法有水蒸汽蒸餾提取法[8-11]、同時蒸餾萃取[12] 、超臨界CO2提取法[13-15]等。水蒸氣蒸餾提取法和超臨界CO2提取法都存在樣品用量大、費時及提取成本高等缺點，而同時蒸餾萃取也存在某些欠穩定組分長期和熱水反應會熱分解，分析結果的重現性差。對固體物質的萃取，通常采用冷浸法或熱浸法（索氏提取器），本研究采用新穎的帶固相萃取的索氏提取裝置，集萃取、凈化和濃縮為一體，中途不用轉移樣品，密閉環境進行加熱萃取，建立更準確、客觀的薰衣草揮發性成分分析方法，可為薰衣草的開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與試劑

材料：試驗所用薰衣草樣品為羽葉薰衣草，2017年種植于云南煙草科學研究院工業園區內，于盛花期采摘（2019年6月）。

儀器：北京中興偉業儀器有限公司的高速萬能粉碎機;美國Agilent公司的 Agilent 6890-5973N氣相色譜-質譜聯用儀;德國Sartorius公司的ME414S型電子天平（感量0.000 1 g）;寧波雙嘉SJIA-5FE小型視頻冷凍干燥機;自主研發的帶固相萃取功能的索氏提取裝置，具體裝置結構見圖1。

試劑：二氯甲烷，色譜純，美國Dicma公司生產;柱色譜硅膠，200～300目，青島海洋化工廠生產;無水硫酸鈉，AR，天津化學試劑廠生產。

1.2 樣品處理及分析條件

1.2.1 樣品的處理

1.2.1.1 薰衣草樣品前處理 將采摘的新鮮薰衣草花朵放入預冷至-30 ℃以下的冷凍干燥機中，溫度降至-50 ℃ 以下打開真空泵，進行薰衣草的升華干燥，程序如下：-50 ℃（4 h）→-30 ℃（4 h）→-15 ℃（4 h）→-5 ℃（4 h）→20 ℃（4 h）→40 ℃（5 h）→40 ℃（55 h）。待干燥完畢，取出樣品，經高速萬能粉碎機粉碎，過孔徑為450 μm的標準檢驗篩，得均勻粉末。

1.2.1.2 薰衣草樣品提取回流 在固相萃取柱9中加入10 g硅膠 （200～300目），稱取20 g薰衣草樣品于樣品筒8中，在樣品上方覆蓋1層無水硫酸鈉后，用夾緊裝置密封，將色譜進樣瓶與圓底燒瓶1的螺紋接口2密封連接，并在燒瓶1中加入 200 mL 二氯甲烷溶劑，然后將燒瓶置于水浴鍋中，50 ℃加熱，冷凝回流2.5 h。

1.2.1.3 薰衣草樣品濃縮 待步驟“1.2.1.2”節樣品回流提取完畢后，切換三通閥13，使其與外界空氣導通，不斷揮發的溶劑通過三通閥13流出并回收，達到濃縮的目的，當色譜進樣瓶中的樣品溶液蒸發至約1 mL后，旋下色譜進樣瓶即可進行GC-MS分析。

1.2.2 氣相色譜條件 色譜柱：DB-5 MS色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）;進樣量：1.0 μL;柱流量：1.0 mL/min ;分流比：10 ∶ 1;進樣口溫度：260 ℃;程序升溫條件： 120 ℃保持4 min，再以 1 ℃/min 速率升至180 ℃，再以10 ℃/min速率升至280 ℃，保持16 min。

1.2.3 質譜條件 電子轟擊離子源：E1;離子化電壓：70 eV;離子源溫度：230 ℃;傳輸線溫度：280 ℃;質量掃描范圍：45～450 amu;譜圖檢索：通過WILEY、NIST譜庫進行檢索。

2 結果與分析

2.1 帶固相萃取功能的索氏提取裝置設計及工作原理

樣品前處理裝置結構見圖 1，包括以下部件：燒瓶1，燒瓶1上設有第1接口3、第2接口4和螺紋接口2，燒瓶1通過第1接口3與隔熱導氣管5氣流導通連接，隔熱導氣管5另一端與三通轉接管7氣流導通連接，三通轉接管7的另外2個接口分別與密閉冷凝管10和樣品筒8氣流導通連接，密閉冷凝管10上設有泄壓閥11，樣品筒8遠離三通轉接管7的1端設有篩板12并與固相萃取柱9氣流導通連接，固相萃取柱9的另一端通過溶劑回流管6與第2接口4氣流導通連接，溶劑回流管6內設有三通閥13。

本裝置的工作原理：啟動水浴鍋加熱，溶劑蒸發后經密閉冷凝管10冷凝回流到樣品筒8中，溶劑先經無水硫酸鈉層干燥，然后對樣品進行提取，提取液經過硅膠柱9凈化后回流至燒瓶1中。經過一段時間的回流提取后，把三通閥13調整為與外界空氣導通的狀態，不斷揮發的溶劑通過三通閥13流出并回收，此時燒瓶1中的溶液不斷被濃縮，當濃縮到約1 mL時停止加熱，卸下色譜進樣瓶即可進行分析。

2.2 硅膠填充量的優化

索氏提取法在提取過程中大量雜質會隨揮發性成分一起溶出，因此本研究對傳統索氏提取裝置進行了改進，于索氏提取裝置中增設了固相萃取柱，采用硅膠作為固相萃取填料以吸附提取液中的雜質，并對硅膠的用量進行了優化。在固相萃取柱9中分別加入5、10、20 g硅膠，在樣品筒8中加入 20 g 薰衣草樣品，以二氯甲烷為提取溶劑，50 ℃加熱，冷凝回流2.5 h，比較了不同硅膠使用量對薰衣草揮發性成分檢測結果的影響（圖2）。結果表明，硅膠用量為5 g時，提取液總離子流圖中化學成分種類較多，經檢索后各物質匹配度均不高，且色譜峰面積明顯小于另外2種硅膠用量，可能是由于硅膠用量較少，沒有達到明顯的凈化效果;硅膠用量為10 g時，提取液總離子流圖中化學成分匹配度較高，色譜峰面積較大;硅膠用量為20 g時，提取液總離子流圖中化學成分種類及色譜峰面積略低于10 g的硅膠用量，可能是由于硅膠用量較大時吸附了部分揮發性成分。因此為了實現提取液的有效凈化，本方法以10 g硅膠作為填充量。

2.3 薰衣草揮發性成分分析

薰衣草提取液進行GC-MS分析，揮發性成分用WILEY、NIST譜庫進行檢索，相應的質譜總離子流見圖3。相對含量利用峰面積歸一化法進行計算，結果見表1。

從表1可以看出，以二氯甲烷為溶劑，采用自制的帶固相萃取功能的索氏提取裝置從薰衣草中提取揮發性成分，經GC-MS分析?共鑒定出52種揮發性物質，其中烯烴類物質15種，醇類物質15種，醛類物質3種，酯類物質9種，有機酸1種，其他物質9種。

檢出的物質以醇類物質、酯類物質為主，相對含量高達35.92%、26.43%，醇類化合物中檢出含量最高的是芳樟醇，為19.86%，它作為薰衣草最主要的化學成分，在薰衣草的氣味中起著至關重要的作用，具有濃青帶甜的木青氣息，且具有明顯的鎮靜作用，從而用來減輕術前壓力和焦慮癥，此外，檢出的反式-香葉基香葉醇雖然含量很低，僅占揮發性物質的0.02%，但它具有廣泛的生理活性，如殺菌、抗病毒、抗腫瘤等，對于多種疾病有治療作用，如潰瘍、神經衰弱、皮膚老化、血栓、動脈硬化和免疫缺失等。酯類化合物中檢出含量最高的是乙酸芳樟酯，為13.64%，它具有令人愉快的花香和果香，香氣似香檸檬和薰衣草，透發而不持久。芳樟醇和乙酸芳樟酯決定了薰衣草的香氣，也是薰衣草揮發油發揮解攣鎮痛、抗菌、抗抑郁、消炎等功能的主要成分之一，芳樟醇和乙酸芳樟醇含量越高，精油的品質越好[16]。

檢出的烯烴類化合物含量約占整個揮發性物質的16.9%，其中含量最高的是β-羅勒烯，為5.53%，具有草香、花香并伴有橙花油氣息;（E）-β-金合歡烯的含量也很高，占整個揮發性物質的5.41%，具有花香、青香和香脂香氣。

檢出的醛類化合物含量約占整個揮發性物質的0.37%，含量最高的是橙花醛，為0.24%，具有濃郁的檸檬香氣。

檢出的其他化合物含量約占整個揮發性物質的14.44%，很多具有一定的藥理作用，其中石竹烯氧化物含量最高，為5.04%，具有鎮痛和抗炎的作用;龍腦含量為2.38%，可用于閉證神昏、目赤腫痛、喉痹口瘡、瘡瘍腫痛、潰后不斂等癥。

2.4 方法重復性

為了考察本方法的精密度，對薰衣草樣品進行了7次日內重復測定，同時進行了7 d的重復性試驗，選取β-羅勒烯、乙酸芳樟酯、松油醇、乙酸香葉酯、石竹烯氧化物、β-月桂烯、芳樟醇作為標記物，考察重復性，從表2可以看出，日內測定的相對標準偏差為2.2%～3.7%之間，日間測定的相對標準偏差在2.9%～3.5%之間，測定結果具有很好的重現性，表明本方法的日內和日間精密度較好。

3 結論

針對目前索氏提取前處理操作復雜、萃取過程中大量雜質會隨揮發性成分一起溶出影響檢測等問題，本研究設計開發了1種新型的集提取、凈化、濃縮及轉移功能為一體的索氏提取裝置，中途不用轉移樣品，密閉環境進行加熱萃取，提高了分析效率。

本研究利用自主設計的帶固相萃取功能的索氏提取裝置提取薰衣草中的揮發性成分，采用 GC/MS 聯用技術分析鑒定出 52種揮發性組分，且考察了方法的重復性，取得了滿意的結果。

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