红花挥发油的红外光谱鉴定与气相色谱-质谱分析

王 媚，吴建华，史亚军，郭东艳，白 鸽，贺 玮

(陕西中医药大学药学院，陕西 咸阳 712046)

红花挥发油的红外光谱鉴定与气相色谱-质谱分析

王 媚，吴建华，史亚军，郭东艳，白 鸽，贺 玮

(陕西中医药大学药学院，陕西 咸阳 712046)

用水蒸气蒸馏法提取红花挥发油，采用傅立叶变换红外光谱法与气相色谱-质谱法对红花挥发油进行分析，用峰面积归一化法计算各组分的相对含量。红花对照药材挥发油和3批次红花挥发油的红外光谱图中，有18个共有峰；气相色谱-质谱分离出26个化合物，鉴定了20种化学成分，主要含有醛酮类、烷烃类、醇和烯萜类等，其中的7种特征成分共约占挥发油总成分的78.83%～80.09%，其中棕榈酸(palmitic acid)占16.29%～16.40%。红花挥发油的化学成分复杂，红外光谱法能准确地鉴别红花，气相色谱-质谱能以特征成分为指标精确地控制红花的质量。

红花；挥发油；傅立叶变换红外光谱法(FTIR)；气相色谱-质谱法(GC-MS)；特征成分

红花为菊科草本植物红花(Carthamus tinctoriusL.)的干燥花，具有活血通络、祛瘀止痛功效，主要用于治疗心脑血管、妇科方面等疾病[1]。现代药理研究发现，红花具有抑制血小板凝聚[2]、改善心脑血液循环[3]、抗炎[4]等功效。其主要有效成分为黄酮类、红花苷类、红花多糖和挥发油类[5-8]，而挥发油中主要成分为脂肪酸类、烯酮类、酚类等。红花挥发油是某些复方中药的有效成分，具有一定的抑菌作用[9-10]。红花挥发性成分已有相关报道[11-13]，但其组成仍然不尽相同，即使同一种属不同产地的红花挥发油成分也有差异。作者采用水蒸气蒸馏法提取红花药材中的挥发油成分，并用FTIR和GC-MS对红花挥发油成分进行分析，为红花的使用、销售、质检部门控制其质量提供科学依据。

1 实验

1.1 样品、试剂与仪器

红花购自西安兴盛德中药饮片有限公司(产地：四川、河南，批号：20151109、20160217、20160219)。红花对照药材购于中国药品生物制品检定所(批号：120907-201111)。实验中药材样品经陕西中医大学药学院胡本祥教授鉴定为菊科植物红花的干燥花。

溴化钾(天津科密欧，批号：2016319)，其它试剂均为分析纯，水为娃哈哈纯净水。

TENSOR-27型傅立叶变换红外光谱仪，德国布鲁克；BT25S型电子天平，北京赛多利斯；769YP-15A型粉末压片机，上海新诺；SHIMADZU GPC-GCMS型气相色谱-质谱联用仪，日本岛津。

1.2 方法

1.2.1 红花挥发油的提取

根据药典挥发油的提取方法[14]，称取红花100 g，置于1 L烧瓶中，加水400 mL和数粒玻璃珠，连接挥发油测定器及回流冷凝管，保持微沸5 h。反应完成后得淡黄色挥发油。计算挥发油的产率。产物密封低温保存。

1.2.2 FTIR测定

(1)样品的制备

取适量溴化钾于玛瑙乳钵中，充分研磨成均匀细粉，转移至模具中，加压取出得空白薄片，立即放入样品架，先对空白薄片进行背景扫描；再取制备好的红花挥发油1滴滴于此薄片上，进行FTIR扫描。

(2)样品测定及图谱处理

设定红外光谱仪扫描累加次数16次，分辨率为4 cm-1，在4 000～400 cm-1光谱范围内测定样品，并实时扣除H2O和CO2干扰；再进行基线校正、平滑等处理，得FTIR图谱。

1.2.3 GC-MS测定

色谱柱：惰性前置柱(5 m×0.53 mm)。预柱：Rxi-5Sil MS(5 m×0.25 mm，0.25μm)；分析柱：Rxi-5Sil MS(25 m×0.25 mm，0.25μm)。

载气高纯氦气(99.999%)，流量1 mL· min-1；进样口温度260 ℃，色谱柱初始温度50 ℃，保持2 min，以4 ℃·min-1升至260 ℃，保持15 min；分流比50∶1；进样量1μL。

电离方式(EI源)：离子源温度 230 ℃ ；电子能量 70 eV ；传输线温度 270 ℃ ；扫描质量范围 30～550 amu；所得质谱图经NIST-2014质谱库检索，得各化合物的英文名、保留时间、分子式等信息，用峰面积归一化法计算各成分的相对含量。

2 结果与讨论

2.1 红花药材中挥发油的含量

实验结果显示，3批次红花药材所得挥发油均为淡黄色液体，得油率分别为：2.1982%、2.0128%、2.1567%；对照药材的得油率为2.2031%。

2.2 红花挥发油的红外光谱分析

3批次红花挥发油和对照药材挥发油的FTIR图谱见图1。

1.20151109批次 2.20160217批次 3.20160219批次 4.对照药材

由图1可知，对照药材挥发油的FTIR图谱与3 批次红花挥发油FTIR图谱基本相似，其中共有峰为18个，存在少数不同位置的相关峰。3批次红花挥发油的主要特征峰在2 976 cm-1、2 928 cm-1、2 856 cm-1、1 962 cm-1、1 739 cm-1、1 638 cm-1、1 382 cm-1、1 077 cm-1处，与对照药材挥发油主要特征峰在2 976 cm-1、2 928 cm-1、2 856 cm-1、1 962 cm-1、1 739 cm-1、1 638 cm-1、1 383 cm-1、1 077 cm-1处是一一对应的，其中3批次红花挥发油FTIR图谱在1 800～700 cm-1之间的特征峰位置有较小的差异，这可能与所购买的药材来源不同有关[12]，不同产地不同批次药材的质量有较大的差异；也可能与提取过程的控制有关[13]。

对FTIR图谱进行二阶求导，代表图谱如图2所示。

图 2 红花挥发油的二阶导数FTIR图谱

由图2可知，导数FTIR图谱具有指纹特征性，其吸收峰的特征性更强，特别是在2 928 cm-1、1 739 cm-1、1 382 cm-1、1 121 cm-1、978 cm-1、888 cm-1处表现出了明显的红花特征峰，且能检测出在原始图谱中看得不是很明显的某些峰。进一步补充了红花挥发油FTIR图谱的指纹特征性。

参照文献[15]，进一步比较了红花与不同属的大红袍的FTIR光谱，虽然两者不同属，但是FTIR图谱相似，共有的特征峰在2 928 cm-1、1 645 cm-1、1 077 cm-1处，大红袍的特征峰在1 645 cm-1、1 440 cm-1、1 364 cm-1、1 083 cm-1、773 cm-1、642 cm-1处，红花在978 cm-1、888 cm-1处的特征峰是大红袍所没有的，而大红袍在1 440 cm-1、1 364 cm-1、1 252 cm-1处的特征峰是红花没有的，特别是在1 440 cm-1、1 364 cm-1处的峰形明显，这表明该法鉴别红花的专属性较强。

2.3 红花挥发油总离子流图及主要成分分析

测定了3批次红花挥发油的GC-MS总离子流图，分离出26种化合物，结果见图3。

以色谱峰面积归一化法计算各成分的相对含量，经计算机 NIST-2014质谱库检索，结合人工解析其化学成分，以保留时间相对稳定、匹配度较高的准则确定了20种特征成分，结果见表1。

在挥发油的GC-MS图谱中，其特征峰形成了独特的指纹图谱，被分离出来的化合物中含量较高的有7种，分别为：棕榈酸(palmitic acid)(16.29%～16.40%)；3-甲基茚(3-methyl-1H-indene)(14.45%～14.56%)；亚麻酸(9,12,15-octadecatrienoic acid)(12.30%～12.46%)；6,10,14-三甲基-2-十五烷酮(6,10,14-trimethyl-2-pentadecanone)(11.75%～11.94%)；抗坏血酸(l-(+)-ascorbic acid 2,6-dihexadecanoate)(9.43%～9.82%)；氧化石竹烯(caryophyllene oxide)(7.60%～7.80%)；月桂酸(dodecanoic acid)(7.01%～7.11%)。这7种成分共占挥发性成分总量的78.83%～80.09%。挥发油中的多种化学成分都具有不同程度的生理活性，具有一定的使用价值。红花挥发油具有促进冻伤组织修复的功能，可用于治疗冻疮[16]。

图 3 红花挥发油的GC-MS总离子流图谱

表 1 3批次红花挥发油成分分析结果

Tab.1 Analysis results of volatile oil constituents from Carthamus tinctorius L.

由表1可以看出，红花挥发油的成分种类与文献[13]报道的成分有一定差别，各成分的含量也存在一定差异。这可能与提取方法、选择的色谱柱极性都有一定的关系；且不同产地不同批次的药材质量本身就存在差异。但是几种主要成分在文献中都有出现，这为控制红花的质量提供了一定的依据。

在中医临床用药中，红花常与桃仁等配伍使用，以增其疗效。研究发现，配伍对其挥发油的化学成分均有一定的影响[17-18]。因此，在后续的研究中配伍变化是否是增效作用的物质基础有一定的研究空间。

3 结论

采用水蒸气蒸馏法提取红花挥发油，用傅立叶变换红外光谱法与气相色谱-质谱法对红花挥发油成分进行分析，用峰面积归一化法计算各组分的相对含量。3批次红花挥发油和对照药材挥发油的红外图谱中，有18个共有峰；气相色谱-质谱分离出26种化合物，鉴定了20种化学成分，主要含有醛酮类、烷烃类、醇和烯萜类等，其中的7种特征成分共占挥发油总成分的78.83%～80.09%，其中棕榈酸(palmitic acid)占16.29%～16.40%。红花挥发油的化学成分复杂，红外光谱法能准确地鉴别红花，气相色谱-质谱能以特征成分为指标精确地控制红花的质量。

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Analysis of Volatile Oil fromCarthamustinctoriusL. by Infrared Spectroscopy and Gas Chromatography-Mass Spectrometry

WANG Mei，WU Jian-hua，SHI Ya-jun，GUO Dong-yan，BAI Ge，HE Wei

(CollegeofPharmacy，ShaanxiUniversityofChineseMedicine，Xianyang712046,China)

VolatileoilofCarthamus tinctoriusL.wasextractedbysteamdistillationandanalyzedbyFouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR)andgaschromatography-massspectrometry(GC-MS)，andtherelativecontentofeachcomponentwascalculatedbythenormalizationmethodofpeakarea.TheFTIRspectraofthreebatchesvolatileoilofCarthamus tinctoriusL.andreferencematerialsexhibitedmacroscopicfingerprintcharacters，with18relatedcharacteristicpeaks；26kindsofchemicalcompoundswereseparatedand20kindsofchemicalcomponentswereidentifiedbyGC-MS，mainlycontainingaldehydeketones，alkenes，alcoholsandiridoids.7kindsofcharacteristiccomponentsaccountedforabout78.83%～80.09%ofthetotalvolatileoil，inwhichpalmiticacidreachedabout16.29%～16.40%.VolatileoilofCarthamus tinctoriusL.hadcomplexconstituents，andCarthamus tinctoriusL.couldbeaccuratelyidentifiedbyFTIRanditsqualitycouldbecontrolledbyGC-MSthroughcharacteristicconstituentsasanindex.

Carthamus tinctoriusL.;volatileoil；Fouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR);gaschromatography-massspectrometry(GC-MS);characteristiccomponents

陕西省教育厅项目(16JK1217)，陕西省教育厅重点实验室项目(15JS024)，陕西省中药制药重点学科资助项目

2016-12-07

王媚(1984-)，女，陕西西安人，实验师，研究方向：中药成分分析，E-mail:282850387@qq.com。

10.3969/j.issn.1672-5425.2017.03.016

O657.63

A

1672-5425(2017)03-0066-05

王媚，吴建华，史亚军，等.红花挥发油的红外光谱鉴定与气相色谱-质谱分析[J].化学与生物工程，2017，34(3)：66-70.