固相微萃取-气质联用检测白苞蒿挥发性有机物

林 霞

(福建农林大学金山学院，福建福州350002)

白苞蒿(Artemisia lactifloraWall.ex DC.)为菊科(Compositae)蒿属(Artemisia)的多年生草本植物。白苞蒿是重要药用植物，是中药刘寄奴的基原植物之一，被收载于《中国药典》2015年版(国家药典委员会，2015)。白苞蒿具有清热解毒，止咳消炎，活血，健胃等功效，用于治疗肝、肾疾病，也用于治疗血丝虫病(肖美添等，2011)，另外其挥发油对于治疗喘息型慢性气管炎有特殊疗效(万阜昌等，1983；江洪如，1989)。

由于白苞蒿具备重要应用价值，近年来研究者们陆续开展了对其化学成分的研究。在成分研究方面，主要采用了溶剂提取(肖美添等，2011；夏亮铕等，2011)和水蒸气蒸馏提取(周万镜等，2011)等前处理方式。肖美添等(2011)从白苞蒿乙醇提取物的氯仿萃取部分分离得到12个化合物，为黑麦草内酯，异香草酸，二氢异阿魏酸等。夏亮铕等(2011)分析了白苞蒿石油醚提取物，分离出以酯类和萜类物质为主的58个组分，包括了蓓半萜γ-内酯，吉马烯D等。周万镜等(2011)采用水蒸气蒸馏法提取白苞蒿挥发油，分离并鉴定出以萜类为主的64种组分，包括左旋薰衣草醇和吉马烯D等。而采用固相微萃取法(solid-phase microextraction，SPME)作为样本前处理，开展白苞蒿的挥发性有机物的研究，国内尚未见报道。

植物挥发性有机物(volatile organic compounds，VOCs)是植物体内次生代谢途径合成的小分子化合物(Theis et al，2003)，具有很高的化学活性(蒋冬月等，2011)。开展植物挥发性有机物的研究，对植物种质资源进一步开发与利用具有重要意义。然而传统的水蒸气蒸馏法，在提取挥发性有机物过程中，会造成小分子挥发物的损失。而固相微萃取法无需溶剂与前处理，能更好体现挥发物的真实组成(卢金清等，2013)，成为植物挥发物提取的重要方法之一。

本研究选用固相微萃取技术对白苞蒿花和叶的挥发性化合物进行富集提取，通过GC-MS对挥发物进行分离、鉴定，为白苞蒿的进一步研究开发和利用提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 供试植物

样品采集时间为花期(2019年11月)，采集地为福建福州。选择盆栽成年活体上健康无病虫害无缺刻的鲜花和鲜叶作为试验材料。

1.2 仪器与试剂

本研究采用Agilent 7890A/5975C气相色谱-质谱联用仪(美国Agilent公司)；HP-5MS色谱柱(美国 Agilent公司)；萃取装置有 SPME手动进样手柄(美国 Supleco公司)，65 μm PDMS/DVB(美国Supleco公司)、20 mL顶空瓶。

1.3 样本制备

称取新鲜白苞蒿鲜花、鲜叶各1 g，剪碎后置于密封的顶空瓶中待测。

1.4 样品固相微萃取

萃取头老化：SPME萃取头采用65 μm PDMS/DVB，用丙酮浸泡30 min，把萃取头置于250℃下老化0.5 h，收起萃取头，准备进行样品萃取。

样本萃取：将SPME插入装有样本的顶空瓶，吸附20 min后收起针头，准备进行质谱检测。

1.5 气相色谱-质谱分析条件

气相色谱条件：进样口温度250℃，柱温50℃，保持2 min，以4℃·min-1升到140℃，保持3 min，以7℃·min-1升到 230 ℃，保持 2 min，以 4 ℃·min-1升到 140 ℃，保持 3 min，以7℃·min-1升到230℃，以5℃·min-1升到270℃，以10℃·min-1升到280℃。SPME萃取头于250℃解吸3 min。

质谱条件：离子源EI；采集模式为全扫描；EMV模式为相对值；质量扫描范围25.00～550.00 amu；阈值设为0；辅助加热温度280℃；MS离子源温度230℃，MS四级杆温度150℃。

1.6 定性和定量分析

检测的化合物经NIST05谱库检索，部分数据结合文献报道进行鉴定。挥发性有机物相对含量采用峰面积归一化法进行计算，表示为各组分的峰面积占总峰面积之比值。

2 结果与分析

2.1 白苞蒿花、叶挥发性有机物的GC-MS检测

白苞蒿花、叶的挥发性有机物，总离子流图如图1所示。其中，白苞蒿花的挥发性化合物峰主要集中于9～16 min、22～32 min区间；而白苞蒿叶的挥发性化合物峰的分布也在9～16 min、22～32 min区间。

图1 白苞蒿样品挥发性有机物的总离子图Figure 1 Total ion chromatography of A.lactiflora

2.2 白苞蒿花、叶高匹配挥发性有机物分析

数据与Nist05库对比后，将与谱库匹配度高于85%的成分定义为高匹配挥发性有机物。从白苞蒿样本(花和叶)中共检测出的高匹配挥发性有机物46种(表1)。其中，白苞蒿鲜花中高匹配挥发性有机物有33种，占其总香气成分的91.00%；而鲜叶中高匹配成分有28种，占其总香成分的83.15%。

表1 白苞蒿花、叶中的高匹配挥发性有机物Table 1 High matching volatile organic compounds in the flowers and leaves of A.lactiflora

续表1Table 1(Continued)

2.3 白苞蒿花、叶高含量挥发性有机物分析

把相对含量高于5%的挥发性有机物，定位为高含量挥发性有机物。分析了白苞蒿样本的高含量挥发性有机物(表2)，结果表明，白苞蒿花和叶的挥发物存着较大的相似度。

在白苞蒿花样品中，检测出高含量挥发物有7个，占其总挥发物相对含量的79.09%，其中相对含量最高的为 α-姜烯(39.03%)，其次为顺式-罗勒烯(8.22%)和 1，2，3，4，4a，7-六氢-1，6-二甲基-4-(1-甲基乙基)萘(8.00%)等；而叶中高含量挥发物有7个，占其总挥发物的82.51%，含量最高的为顺式-罗勒烯(19.31%)，其次为α-姜烯(17.53%)、和石竹烯(16.69%)等。

表2 白苞蒿花、叶中的高含量挥发性有机物Table 2 High content volatile organic compounds in the flowers and leaves of A.lactiflora

2.4 白苞蒿花、叶挥发性有机物分析对比

2.4.1 白苞蒿花、叶共有挥发性有机物分析 以花和叶的挥发性有机物为研究对象，讨论白苞蒿不同器官共有的挥发物。两者共有的挥发性有机物有15种，在白苞蒿花中，共有挥发物占其总挥发物相对含量的72.52%，而在叶片中，则占到了78.70%。这些共有的挥发性有机物分别为：α-姜烯、顺式-罗勒烯、石竹烯、δ-杜松萜烯、Z，Z，Z-1，5，9，9-四甲基-1，4，7-环-十一碳三烯、(E)-β-金合欢烯、β-双酚、β-月桂烯、α-荜澄茄油烯、反式-β-罗勒烯、β-榄香烯、别罗勒烯、β-荜澄茄油烯、大根香叶烯和2，6-二甲基-6-(4-甲基-3-戊烯基)双环[3.1.1]七碳-2-烯。

2.4.2 白苞蒿花、叶特异挥发性有机物分析 白苞蒿的花和叶的挥发性有机物存在差异，但含量较共有的挥发物低。

白苞蒿花中存在特异性挥发物有18种，占其总相对含量的18.48%，包括了顺式-β-法尼烯、芳樟醇、α-依兰烯、α-古芸烯、α-红没药醇、石竹素-(13)、β-蒎烯、(-)-α-人参烯、(+)-γ-杜松烯、反式-α-佛手柑油烯、8-异丙烯 l-1，5-二甲基-1，5-二烯环十烷、1-(1，5-二甲基-4-hexenyl)-4-甲基-苯、α-荜澄茄油烯、异戊酸顺-3-己烯酯、α-广藿香萜烯、1，2，3，4，4a，7-六氢-1，6-二甲基-4-(1-甲基乙基)萘、邻苯二甲酸异丁酯和1-羟基-1，7二甲基-4-异丙基-2，7-环癸二烯。

白苞蒿叶中存在特异性挥发物有13种，占其总相对含量的4.45%，包括了萘、(-)-β-波旁烯、古巴烯、α-法尼烯、石竹烯氧化物、α-杜松萜烯、2-异丙基-5-甲基-9-亚甲基-双环[4.4.0]-1-癸烯、1，5，5-三甲基-6-亚甲基-环己烯、1，2，4a，5，6，8a-六氢-4，7-二甲基-1-(1-甲基乙基)-萘、(+)-双环倍半水芹烯、橙花叔醇、3，4-二甲基-2，4，6-辛三烯和 2，4，5，6，7，7a-六氢化-4，4，7a-三甲基-1H-茚酚乙酸酯。

3 讨论与结论

本研究以固相微萃取(SPME)技术作为前处理，富集提取白苞蒿挥发性有机物，再通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对挥发性有机物进行分离和初步鉴定。分别从白苞蒿鲜花中检测出的高匹配挥发性有机物(与NIST谱库的匹配度＞85%)33种，占总香气成分的91.00%；而白苞蒿鲜叶中高匹配挥发性有机物有28种，占总香气成分的83.15%。，本试验检测出的挥发物，与前期研究者们关于白苞蒿化合物的报道相符，包括了芳樟醇(周万镜等，2011)，大根香叶烯(夏亮铕等，2011；周万镜等，2011)，α-姜烯(夏亮铕等，2011；周万镜等，2011；李子鸿等，2001)，δ-杜松萜烯(夏亮铕等，2011；周万镜等，2011)，γ-杜松萜烯(周万镜等，2011)，石竹烯氧化物(周万镜等，2011；李子鸿等，2001)，橙花叔醇(周万镜等，2011；李子鸿等，2001)，α-杜松萜烯(周万镜等，2011)，β-荜澄茄油烯(夏亮铕等，2011)，(E)-β-金合欢烯(夏亮铕等，2011；李子鸿等，2001)，古巴烯(李子鸿等，2001)和β-榄香烯(李子鸿等，2001)等。因此，固相微萃取-气质联用法(SPME-GC/MS)适合应用在白苞蒿属植物花和叶的挥发性有机物的检测上。

通过对白苞蒿不同器官的挥发性有机物的异同进行数据比对，结果表明：(1)花、叶中存在的共有成分为15种，各自占总挥发物相对含量的72.52%和78.70%，表明白苞蒿花和叶的挥发物存着较大的相似度，花和叶共有的挥发物包括了α-姜烯、顺式-罗勒烯、石竹烯、δ-杜松萜烯等。(2)花、叶样本中也存在特异性成分，但含量较低。在白苞蒿花中有18种特异性挥发物，占其总相对含量的18.48%，包括了顺式-β-法尼烯、芳樟醇、α-依兰烯等；而在叶中存着特异性挥发物有13种，占其总相对含量的4.45%，包括了萘、(-)-β-波旁烯、古巴烯等。

白苞蒿除药用功能外，还具有其他生物活性，如抑制植物病原菌(郭恩辉等，2017)和抗氧化活性(邱丽花等，2018)等。白苞蒿丙酮提取物对黄瓜炭疽病的室内药效达56.41%(郭恩辉等，2017)；甲醇提取物清除羟自由基率达95.5%，具有较强的抗氧化活性(邱丽花等，2018)。白苞蒿所具备的生物活性，与其所分泌的次生代谢物密切相关。本研究中检出物质的部分功能如下：α-姜烯(花 39.03%，叶 17.53%)具有抗癌，抗氧化活性(陆小元，2015)；罗勒烯(花8.22%，叶19.31%)能诱导植物启动一系列防御机制，提高植物防御能力(Pichersky et al，2002；Kishimoto et al，2006；桂茜，2017)；石竹烯和大根香叶烯广泛应用于香料、食品和药物合成(阎建辉等，2003)；榄香烯是一种抗癌成分，用于治疗脑癌、肺癌和消化道肿瘤等(李斯等，2016)；芳樟醇具有镇痛、抗焦虑、镇静催眠、抗炎、抗肿瘤、抗菌等药理活性(姜冬梅等，2015)等。因此，白苞蒿还有很多功能未被人们认知、挖掘和利用。

通过对挥发性化合物的分离与鉴定，为进一步解析白苞蒿的生物活性提供数据支持，也为白苞蒿的研究、开发与利用提供参考。在试验中，气候变化、水分，温度，光照，土壤营养、植株不同生长阶段，植株差异等因素，是否会对白苞蒿的挥发性有机物有影响，还有待进一步研究。