SPME-HS-GC-MS與電子鼻分析不同產地蘆根飲片氣味特征

陳光宇，瞿昊宇*，謝夢洲*，孫晶，范蓓，王鳳忠

（1湖南省藥食同源功能性食品工程技術研究中心，長沙 410208；2湖南中醫藥大學中醫心肺病證辨證與藥膳食療重點研究室，長沙 410208；3中國農業科學院農產品加工研究所/農業農村部農產品加工質量安全風險評估實驗室/農業農村部農產品質量安全收貯運管控重點實驗室，北京 100193）

蘆根作為清熱瀉火、生津止渴、除煩、止嘔、利尿的藥食原料［1］，越來越受民眾歡迎并應用于藥膳食療養生方面中［2］。國內外對于蘆根、蘆根提取物及單體方面主要集中在水煎液［3-4］、多糖［5-6］、水提干浸膏粉［7-8］、大孔樹脂提取物［9］，硅膠柱色譜純化的非極性單體［10］，而關于揮發性成分報道則相對較少，未見有關于采用固相微萃取-頂空進樣-氣質聯用法（SPME-HS-GC-MS）結合電子鼻智能感官評定技術對不同產地蘆根飲片氣味進行分析的研究報道。

目前，蘆根缺乏質量標志物，在《中國藥典》2020版一部中沒有含量測定方法，對于質量控制有一定的困難。而采用SPME-HS-GC-MS法［11］結合電子鼻智能感官評定技術［12］分析蘆根飲片，供試品制備方法簡單，電子鼻儀器測定速度快［13］，輕便可攜帶，可在線檢測蘆根飲片產地情況［14］，可為蘆根分析及質量標準提供簡單、快速的新方法。本研究以10個產地的蘆根飲片為研究樣品，采用SPME-HS-GC-MS法分析蘆根飲片GC-MS指紋圖譜，采用電子鼻智能感官評定技術分析蘆根飲片電子鼻氣味雷達圖，采用主成分、Loadings方法分析電子鼻信號響應結果，構建產地判別模型，為闡明不同產地蘆根飲片的氣味特征提供參數，為蘆根飲片分析方法改進、質量標準提升提供依據。

1 主要儀器設備與材料試藥

PEN3型電子鼻，德國AIRSENSE有限公司；TRACE 1300型氣相色譜儀- ISQ7000型質譜儀，德國賽默飛世爾科技。

鮮蘆根（產地河南南陽，批號：20201019），購于淘寶網，經湖南省中醫藥大學藥植鑒定教研室王智副教授鑒定為禾本科植物蘆葦Phragmites communis的新鮮根莖，樣品信息詳見表1。

2 方法與結果

2.1 蘆根飲片的制備

取各產地的蘆根鮮品，除去雜質，洗凈，切段，45 ℃鼓風干燥6 h，即得各產地蘆根飲片。

2.2 氣質聯用法分析蘆根飲片中揮發性成分

2.2.1 空白對照品得制備 采用固相微萃取法進行樣品處理，取空頂空瓶壓蓋，即得。

2.2.2 供試品的制備 采用固相微萃取法進行樣品處理，取各產地蘆根飲片1.0 g置于20 mL頂空瓶中壓蓋，靜置12 h以上。

2.2.3 色譜條件 以（5%苯基）甲基聚硅氧烷為固定液的彈性石英毛細管柱（Thermo scientific TG-5SILMS GC Column，30 m ×0.25 mm ×0.25 μm），載氣為高純氦氣（He），載氣流速為1 mL/min，進樣口溫度250 ℃，不分流進樣，柱溫初始為40 ℃，程序升溫：起始溫度40 ℃，保持2 min，以10℃/min升至280 ℃，保持4 min。

2.2.4 質譜條件 以四極桿質譜儀檢測，電子轟擊源（EI），General模式總離子掃描，質譜傳輸接口溫度280 ℃，離子源溫度300 ℃，采集時間為3～32 min，質荷比范圍為45～350 amu，掃描間隙為0.2 s。

2.2.5 分析法 將老化后SPME萃取頭插入樣品瓶頂空部分，于60 ℃吸附50 min，吸附后的萃取頭取出后插入氣相色譜進樣口，于250 ℃解吸3 min，同時啟動儀器采集數據，各供試品氣質總離子流圖等見圖1。

圖1 不同產地蘆根飲片供試品的氣質總離子流圖

2.2.6 氣質結果分析 從10個不同產地蘆根飲片中鑒別出39種揮發性成分，見表2。

表2 不同產地蘆根飲片中揮發性成分

2.3 電子鼻分析蘆根風味

2.3.1 供試品的制備 稱取各產地蘆根飲片2.0 g放入20 mL頂空瓶中壓蓋，靜置12 h以上。

2.3.2 電子鼻分析條件 初始進樣流量300 μL/min，取樣間隔時間1 s，清洗時間90 s，檢測時間200 s，零點修剪時間1 s，在數據分析與處理時，選擇傳感器信號穩定后的值，一般在200 s后基本穩定。關于W1C、W5S、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W、W3S等傳感器說明見表3。

表3 不同類型電子鼻傳感器響應特點

2.3.3 分析法 在25 ℃恒溫環境中用PEN3型便攜式電子鼻傳感器對樣品進行檢測，每組樣品做3次平行重復，各供試品作用的響應值見圖2。

圖2 不同產地蘆根飲片電子鼻雷達圖

2.3.4 電子鼻結果分析 對不同產地蘆根飲片的供試品電子鼻數據進行主成分分析，結果見圖3。

圖3 不同產地蘆根飲片電子鼻測定結果分析

PCA分析結果顯示，第一主成分的貢獻率74.8%，第二主成分的貢獻率15.3%，累計貢獻率達90.1%，各供試品之間的差異主要表現在第一主成分上，各產地供試品皆能有效區分開來。Loadings分析結果顯示，蘆根飲片在氣味上的差異主要體現在對無機硫化物、有機硫化物、小分子氮氧化物、短鏈烷烴類、醇類、醛酮類等響應敏感的電子鼻傳感器上。

3 結論與討論

本研究發現，蘆根飲片中有18個差異性揮發性成分可用于6個產地的區分，見表4。對各產地蘆根飲片供試品電子鼻氣味響應值進一步分析，結果見圖4。各供試品響應值均以無機硫化物最高，其次為有機硫化物、小分子氮氧化物、短鏈烷烴類、醇類、醛酮類成分。江蘇宿遷的電子鼻氣味響應值高于其他產地，而山東宿遷次之，而響應值最小者為廣東清遠。

圖4 不同產地蘆根飲片供試品氣味響應值分析

表4 一些產地蘆根飲片差異性揮發成分

本研究發現，正十四碳烷、呋喃、鄰苯二甲酸二異丁酯為蘆根飲片的3個共有成分，這些成分有作為蘆根特征性成分的潛力，可用來區分蘆根與其它藥材。