顶空固相微萃取-GC/MS分析艾叶燃烧前后易挥发性成分

张 婕，李美萍，张生万

（山西大学生命科学学院，山西太原030006）

顶空固相微萃取-GC/MS分析艾叶燃烧前后易挥发性成分

张 婕，李美萍，张生万

（山西大学生命科学学院，山西太原030006）

采用顶空固相微萃取（HS-SPME）与气相色谱/质谱（GC/MS）联用方法，对艾叶燃烧前后易挥发性成分进行分析并对比。结果表明，经GC/MS分析，结合质谱解析和保留指数，艾叶燃烧前共检出196种化合物，确定结构132种，占易挥发性成分总量的94.00%，其中主要易挥发性成分是3-氨基吡唑、桉油精、β-杜松烯、顺-β-松油醇；艾叶燃烧后共检出143种化合物，确定结构104种，占易挥发性成分总量的88.22%，其中主要易挥发性成分是苯酚、乙酸、吲哚、2（5H）-呋喃酮；艾叶燃烧前后共有的易挥发性成分有桉油精、石竹烯、氧化石竹烯、1，4，6-三甲基-萘，其中，氧化石竹烯、桉油精含量在二者中均较大。其结果为艾叶燃烧前后易挥发性成分及其功能性成分确定提供理论依据。

顶空固相微萃取；气相色谱/质谱；艾叶；燃烧前后；易挥发性成分

本实验采用顶空固相微萃取（Head Space Soli d-Phase Micro-Extractions，HS-SPME）与气相色谱 -质谱联用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC/MS）方法对艾叶燃烧前后易挥发性成分进行分析并对比，结合质谱解析和保留指数的定性方法确定其结构，为艾叶功能性成分的确定及产品的开发利用提供科学的理论依据。

1 材料和方法

1.1 仪器、材料及试剂

7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪，美国Agilent公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS（聚二乙烯苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷）固相微萃取头及萃取手柄，美国Supelco公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，郑州长城科工贸有限公司。

供试艾叶于2016年6月采自山西省霍州市（东经 111.7°，北纬 36.1°）霍山，并自然风干；C7～C40正构烷烃（色谱纯），上海安谱科学仪器有限公司。

1.2 实验方法及条件

1.2.1 艾叶燃烧前后顶空固相微萃取 艾叶燃烧前：准确称取0.8 g艾叶置于20 mL顶空瓶中，用带有橡胶隔垫的瓶盖密封，放入集热式恒温加热磁力搅拌器中，于75℃下平衡30 min，然后将50/30 μm DVB/CAR/PDMS微萃取头插入顶空瓶中距样品1 cm处，萃取50 min。

艾叶燃烧后：准确称取0.8 g艾叶，剪碎后将其压实成圆柱状，在自制通风容器中暗火燃烧，并用漏斗倒置收集艾烟，将50/30 μm DVB/CAR/PDMS微萃取头放置在漏斗管口处，萃取大约3 min。

1.2.2 GC/MS分析条件 气相色谱条件：HP-5MS色谱柱（30.0 m×250 μm×0.25 μm），进样口温度250℃；载气He，流速1 mL/min；分流进样，分流比为5∶1；程序升温条件为35℃保持10 min，以0.5℃/min升至45℃，以1℃/min升至125℃，以5℃/min升至300℃保持10 min。

质谱条件：电子电离源（EI）；电子电离能量70 eV；离子源温度230℃；四级杆温度150℃；辅助区温度280℃；质量扫描范围15～500 amu；质谱库为NIST 11；扫描模式为全扫描。

1.2.3 定性与定量分析 按1.2.2的GC/MS分析条件，将顶空固相微萃取后的萃取头插入GC进样口，解吸4 min，进行色谱扫描。采用计算机标准质谱库NIST 11，结合保留指数和人工解谱共同确定物质结构。保留指数定性是在与样品测定相同的气相色谱条件下，对C7～C40正构烷烃进行色谱扫描，按文献[9]计算得到各化合物的保留指数（RI）值并与标准值[10-11]对比，采用面积归一化法对各化合物的相对百分含量进行定量分析。

2 结果与分析

艾叶燃烧前后易挥发性成分的总离子流色谱图如图1所示，其易挥发性成分种类和相对含量的比较如表1所示。

表1 艾叶燃烧前后易挥发性成分种类的比较

艾叶燃烧前易挥发性成分经GC/MS分析共分离得到196种化合物，确定结构132种，占艾叶挥发性成分的94.00%。这些易挥发性成分中相对含量在1%以上有16种，主要是3-氨基吡唑、桉油精、β-杜松烯、顺-β-松油醇、3-甲基-2-丁烯酸-4-硝基苯基酯、β-蒎烯、2-甲基-5-（1-异丙基）-双环[3，1，0]己烷-2-醇、石竹烯、氧化石竹烯等。在艾叶燃烧后易挥发性成分中，共分离得到143种化合物，确定结构104种，占易挥发性成分总量的88.22%。含量为1%以上的物质有25种，主要有苯酚、乙酸、吲哚、2（5H）- 呋喃酮、3- 甲基 -6-（1- 异丙基）-2-环己烯-1-酮、桉叶双烯、苯乙腈等。

艾叶挥发性成分中含量较高，并在燃烧时发生氧化、热解反应的物质有3-氨基吡唑、β-杜松烯、3-甲基-2-丁烯酸-4-硝基苯基酯、β-蒎烯等；艾叶燃烧前后共同的挥发性成分有桉油精、石竹烯、氧化石竹烯、1，4，6- 三甲基 - 萘、双环[7，2，0]10，10- 二甲基 -2，6- 二亚甲基 -5，β- 十一醇、2-异丙烯基 -4a，8- 二甲基 -1，2，3，4，4a，5，6，7- 八氢萘、2-甲基-萘、十七烷、15-十七烷醇、十八烷、乙烷基-环十二烷、十九烷、十六酸甲酯、二十烷、十六烷、2- 甲基 -5-（1- 异丙基）- 双环[3，1，0]己烷-2-醇、苯甲醛，共17种，其中，氧化石竹烯、桉油精含量在二者中均较大；艾叶燃烧后特有的挥发性成分主要有苯酚、乙酸、吲哚、2（5H）-呋喃酮、苯乙腈、1，4-二甲基萘、糠醇。

本研究所用的顶空固相微萃取富集方法优点在于操作简单、选择性强、无溶剂污染、灵敏度高及适用范围广。由表2可知，用该方法所得化合物个数较文献[5，6，8]多，并且结构鉴定方法较全面。

表2 本试验与文献的比较

3 讨论

本实验表明，氧化石竹烯、桉油精含量在燃烧前后均较大，前人报道它们具有抗菌消炎、平喘、镇咳祛痰、治疗老年慢性支气管炎等药理作用[12]。艾叶燃烧后含量较高的易挥发性成分是苯酚、乙酸、2（5H）-呋喃酮等。苯酚可凝固蛋白质，具有杀菌能力，3%～5%的苯酚水溶液还可用于消毒外科手术器械[13]；乙酸具有杀灭霉菌、收敛、止痒的作用[14]；研究发现，2（5H）-呋喃酮有广泛的生物活性，如抗菌、抗真菌、抗炎、抗病毒、抗癌等活性[15]。

艾叶燃烧前主要是萜类物质，由于萜类具有驱蚊避虫[16]等作用，因此，艾叶常用作驱避剂原料；艾叶燃烧后主要是酚类物质，由于酚类具有杀菌[17]、调节自由基[18]等作用，因此，人们常用艾叶燃烧（艾灸）来消毒和治疗疾病。

但是，这些物质也存在安全隐患，如苯酚能使蛋白质变性，腐蚀人体黏膜、心血管和中枢神经等；中国药典记载乙酸具有强烈的腐蚀性和刺激性，对皮肤、眼、呼吸道、消化道均有强烈的刺激作用和腐蚀作用[19]。因此，在使用艾叶时要注意使用时间和用量，避免其带来的危害。对于各物质间协同或抑制作用有待进一步研究。

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Analysis of Volatile Compounds in Artemisia argyi before and after Burning by Head Space Solid-Phase Micro-Extraction and Gas Chromatography/Mass Spectrometry

ZHANGJie，LI Meiping，ZHANGShengwan
（College of Life Science，Shanxi University，Taiyuan 030006，China）

The volatile compounds in Artemisia argyi before and after burning were analyzed and compared by head space solid-phase micro-extraction（HS-SPME）and GC/MS.The results showed that through the analysis of GC/MS,a total of 196 compounds were isolated in Artemisia argyi before burning by mass spectrum analysis and retention index,and the structure of 132 in them was identified,accounting for 94.00%of the total volatile substances.The main volatile components were 3-aminopyrazole,eucalyptol,β-cadinene,cis-β-terpineol.A total of 143 compounds were isolated in Artemisia argyi after burning,and the structure of 104 in them was identified,accounting for 88.22%of the total volatile substances.The main volatile components were phenol,acetic acid,indole,2（5H）-furanone.The common volatile compounds in Artemisia argyi before and after burning were eucalyptol,caryophyllene,caryophyllene oxide,1,4,6-Trimethyl-naphthalene,and the content of caryophyllene and eucalyptol was higher in both.The results provide a theoretical basis for the determination of the volatile constituents and their functional constituents before and after the burning of Artemisia argyi.

head space solid-phase micro-extraction;gas chromatography/mass spectrometry（GC/MS）;Artemisia argyi;before and after burning;volatile compounds

O657.7

A

1002-2481（2017）10-1614-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.09

艾叶（Artemisia argyi）为菊科植物艾草的干燥叶，是一种分布广泛的多年生草本植物，具有浓烈的香气。艾叶具有散寒止痛、温经止血的功效，且民间有端午节悬挂艾叶辟邪驱虫或燃烧艾叶驱赶蚊虫的习惯[1]。艾灸是一门古老的医术，有2 000多年的历史[2]，具有温经散寒、活血行气、回阳固脱、升阳举陷、消瘀散结、拔毒泻热、防病保健、延年益寿等功效[3]。近年来，艾叶的研究范围逐渐拓展，主要集中在化学成分、药理作用、艾叶燃烧物化学成分及药性和药理等方面[4]。张小俊等[5]采用顶空-气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术对艾叶中挥发性成分进行分析，共鉴定出31个峰。靳然等[6]采用SPMEGC/MS技术对蕲艾绒燃烧生成的烟气进行定性分析，共分离出61个峰，鉴定出26种成分。刘美凤等[7]用甲醇吸收艾叶燃烧产生的烟雾，利用气相色谱-质谱联用（GC/MS）共检测到19种成分，并与艾叶挥发油中检测到的64种化学成分进行对比。洪宗国等[8]用甲醇吸收艾叶燃烧产物得到轻组分、重组分和艾灰提取物，用气相色谱-质谱（GC/MS）分离鉴定得到85种物质。而利用顶空固相微萃取结合气质联用对艾叶燃烧前后易挥发性成分的研究鲜有报道。

2017-05-11

山西大学引进人才建设项目（228545011）

张 婕（1992-），女，山西霍州人，在读硕士，研究方向：食品化学。李美萍为通信作者。