基于顶空气质联用法研究栀子花中挥发性成分

严志宏 顿珠次仁 占秀秀 拉巴扎西 周翔

（1.江西中医药大学，江西 南昌 330004；2.西藏藏医学院；3.西藏自治区藏医院，西藏 拉萨 850000）

栀子花（Gardenia jasminoides），常见的为白色或黄色，有浓郁香味，龙胆目茜草科植物山栀子的花，中国大部分地区都可种植，花期一般为5-7月，别名雀舌花、野桂花、黄栀子等，中国八大香花之一，其性寒、味甘苦，能够清肺止咳、凉血止血。栀子还是中国卫生部公布的第一批药食两用品，极具观赏性、食用性与药用性，得到大家不少的关注，当代研究下发现栀子的各个部位均有应用价值。栀子花、叶、根、果实化学成分有较大差异，目前，栀子应用最广泛的是栀子果。果实中的栀子苷具有缓解疼痛、保护肝脏、预防治疗流感等功效，在临床运用甚多。从栀子果中提取出的栀子色素常常用于食物、药品、染料，栀子色素种类也比较多，有黄色素、红色素、蓝色素等，黄色素的使用范围最为广泛。栀子叶能够活血消肿、清热解毒，近年来在食品产业上多有出现。药用价值极高的栀子根则主要用于中药研发方面。栀子花可提取出名贵的香料和精油，从栀子花中提取的精油有令人神清气爽的香味，所以人们可将精油用作化妆品、香皂、香水等高档产品的添加剂，安全绿色无毒。关于果实和栀子叶、根的研究已有很多文献报道，而对栀子花的则比较少，因此文章利用现代科学技术顶空气质联用技术对干栀子花中挥发油成分进行了定性定量分析，为栀子花日后的开发利用提供一些科学依据。

1 仪器与试药

Agilent7890A/5975C型气相色谱一质谱联用仪（GC-MS）(美国安捷伦公司）；顶空仪（型号Agilent7697A美国安捷伦公司）；色谱柱为DB-5石英毛细管柱（0.25μmx250μmx30.0m）；MH-1000型1000mL可调式电热套(北京市永光明医疗仪器有限公司)；TG328A型万分之一电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)；离心机（上海安亭科学仪器厂）；精密鼓风干燥箱（BPG-9070A，上海一恒科学仪器有限公司）。

无水硫酸钠（分析纯，天津市大茂化学试剂厂）；水蒸气蒸馏装置(自制)；蒸馏水（自制）；

干栀子花，产地为福建，贮存于阴凉、干燥处备用。

2 实验方法

2.1 挥发油的提取

常见的精油提炼方法有蒸馏法，挤压法，浸渍法等。预实验后笔者采用了水蒸气蒸馏法提取栀子花中的挥发油。先将栀子花在50℃恒温干燥1h，粉碎，称取100g的栀子花粗粉，置于挥发油萃取装置中，加6倍量水，电热套的功率设置为100W，恒温加热7小时，收集挥发油之后，用适量无水硫酸钠干燥得浅黄色有芳香气味精油，经称重为1.02g。用保鲜膜密封瓶口，以防挥发，冰箱4℃下保存，备用。

2.2 顶空进样GC/MS检测条件

2.2.1 顶空进样条件。毛细管吸取栀子花挥发油，精密称定0.1g，放入20mL顶空瓶密封并置于样品盘；顶空样品平衡时间为40min；分别设置样品瓶加热温度、定量环温度、传输线温度见表1。

表1 栀子花顶空温度条件

2.2.2 气相色谱条件。HP-5毛细管柱型弹性色谱柱（0.25μm×250μm×30m）；载气：高纯氦气，纯度≥99.999%；柱流量1.0mL/min；进样量1.0uL，分流进样，分流比50∶1。进样口温度为250℃，程序升温条件∶初始温度为40℃，保持2min，以10℃/min的速度升温至250℃，保持2min，再以20℃/min的速度升温至280℃，保持 1min[5]。

2.2.3 质谱条件。EI离子源，电子能量70eV；离子源温度为230℃；四级杆温度为150℃；传输线温度为280℃；全扫描模式；扫描范围：m/z 50-500。

3 实验结果与数据分析

3.1 数据分析

栀子花挥发性成分经HS-GC-MS进样分析所得数据经OriginPro8科学绘图软件处理得总离子流图，如图1。由图1可看出不同温度条件下大部分峰出现在10min至15min左右。最佳条件90℃时，丰度最高的是在11.629min。

图1 不同顶空温度下的栀子花挥发性成分总离子流图

分析获得的HS-GC-MS数据，通过色谱数据处理系统，采用峰面积归一化的方法测定各组分相对质量分数。总离子流图中各峰经质谱经扫描后得到质谱图，结合人工谱图分析，不同温度条件下所分离的化学成分分别见表2、表3、表4、表5、表6，总离子流图如图1。最佳的温度条件为90℃，检测出的化学成分见表3，共测出38种化学成分，6种物质的含量超过5%，其中右旋萜二烯（14.74%）、丁酸-1-乙烯基-1,5-二甲基-4-己烯基酯（13.25%）、环氧乙烷（12.45%）、芳樟醇（8.32%）、香叶基芳樟醇异构体（6.91%）、丙烷（6.24%）、香橙烯（2.69%）、亚油酸（2.71%）占挥发油成分的65%以上。其中β-香叶烯、罗勒烯互为同分异构体，1,2,3,4-四甲基苯和芳樟醇为常见的食品香料，作为添加剂广泛应用于食品工业。

有文献显示，栀子花香气成分与花期也有很大关系，将不同花期的栀子花应用于栀子花茶的生产过程中，能够赋予茶叶不一样的味道以适应不同人群的需求。文章所用栀子花均产自福建，为经炮制的干燥药材饮片。因此文章所述栀子花挥发油成分对于更加深入全面的研究仅作为参考，不能包括所有栀子花品种。

3.2 结果分析

实验运用顶空气质联用技术，测定了不同温度条件下栀子花中的挥发性成分，60℃时测出15种化学成分，70℃时测出20种化学成分，80℃时测出29种化学成分，90℃时测出38种化学成分，120℃时测出32种化学成分。五个温度条件下测出的相同化学成分有芳樟醇、d-柠檬烯、β-香叶烯、α-金合欢烯、甲基丁香酚、萜品烯、马兜铃酮等。最优条件为顶空90℃，与已报道的文献相比，黄巧巧、蒋可志、冯建跃、陈关喜等人采用活性炭吸附丝吸附自然生长状态下活体栀子花的头香方法，共鉴定栀子花头香组分86种，主要成分为芳樟醇(43.0%)、β-香叶烯(8.3%)、苯甲酸甲酯(7.6%)[1]。甘秀海等人从栀子花精油中鉴定出了51种化学成分，占总峰面积的86.9%，主要成分为芳樟醇(21.09%)、莰烯(7.25%)、α－石竹烯(6.49%)、香叶醇(5.72%)、α－法呢烯(5.35%)等[4]；赵喜兰、常陆林、任丽平建立栀子花挥发油的指纹图谱测定分析方法中，以河南信阳、河南漯河、江苏淮安、江苏无锡、安徽滁州、安徽淮南、湖北恩施、湖北武汉的样品为基础，发现了10个共有峰，分别为苯甲酸己酯、茉莉内酯、罗勒烯、L-柠檬烯、苯甲酸甲酯、金合欢烯、惕各酸顺-3-己烯酯、异戊酸顺-3-己烯酯、β-香叶烯、芳樟醇[3]。对比参考文献，不难发现栀子花挥发油中含量最多的是芳樟醇，而此次实验含量最多的是右旋萜二烯，与赵喜兰等人研究的8个不同地区的栀子花挥发油指纹图谱共有峰也仅有3个相同，分别是罗勒烯、β-香叶烯、芳樟醇。实验新测出的组分有喇叭茶醇、甲基丁香酚、顺-α,α-5-三甲基-5-乙烯基四氢化呋喃-2-甲醇、丁酸-1-乙烯基-1,5-二甲基-4-己烯基酯、月桂烯醇、异龙脑、2-茨醇等。

表2 栀子花顶空60℃的挥发油成分及相对含量

表3 栀子花顶空70℃的挥发油成分及相对含量

表4 栀子花顶空80℃的挥发油成分及相对含量

从实验结果可知栀子花的挥发性成分主要是萜类、烯类、醇类、酯类及一些脂肪酸，与已经发表的相关文献对比有所差异，关于栀子花挥发油的HS-GCMS分析，有文献已经检测出50多种成分，而此次实验最佳温度条件下仅得38种化学成分，分析比较可能是气质条件不一致或者栀子花种类不同导致的。

表5 栀子花顶空90℃的挥发油成分及相对含量

3.3 小结与讨论

查阅已发表的文献可知，栀子花具有极高的药用价值和开发前景。在食用方面，有凉拌栀子花、栀子蛋花、栀子花鲜汤、花茶、腌制蜜饯等多种食用方法。栀子花含有纤维素，能预防痔疮的发作和直肠癌瘤的发生。李开泉，陶华蕾等人发现栀子花含有丰富的维生素，且微量元素含量高于生栀子，维生素含量依次为维生素E＞维生素B2＞维生素B1＞维生素A[7]。其中维生素E和维生素B的含量较高，维生素E是人体内不可或缺的营养元素，与神经系统的发育和正常功能的保持有着密切的关系。栀子花中还含有人体必需的多种微量元素，其含量由高到低依次为铁、锌、锰、铜、钼、钴、硒、锗。栀子花中除了有很多微量元素，还含有17种氨基酸，质量分数达7.3%，值得关注的是，其中7种是人体必需氨基酸，含量高达总量的36.6%.栀子花提取出的精油具有一定的抑菌作用，其天然气味芳香，比市面上的抑菌剂产品更加适合人体使用。通过实验提取栀子花精油，并对精油做抗氧化实验，结果表明栀子花精油的抗氧化能力较强。实验过程中提取的栀子花挥发油也闻到明显的清香味，对浸膏也进行了浓缩。目前，栀子花在药用和食用方面，还没有推出可供人们使用的相关产品，有待进一步探索，然而此研究为栀子花安全可靠产品的开发提供了一定的科学依据。

表6 栀子花顶空120℃的挥发油成分及相对含量