GC-MS/MS分析玫瑰花水的挥发性成分

张 文，吴福祥，闫 君，张新中，赵 波，张 婕

（兰州市食品药品检验检测研究院 国家市场监管重点实验室（食品中农药兽药残留监控），甘肃 兰州 730500）

玫瑰属于蔷薇科蔷薇属，在中国、保加利亚、印度、土耳其等国均有分布[1]，现在应用较广的加工产品主要为玫瑰精油及玫瑰花水。用于生产精油及花水的玫瑰品种主要有大马士革玫瑰（Rosa damascena）、白蔷薇（Rosa alba）、百叶玫瑰（Rosa centifolia）、中国的重瓣玫瑰和苦水玫瑰[2]等。玫瑰花水为精油的副产物，产量却远远高于精油，因其含微量玫瑰精油成分，具有抗过敏、消炎、抗菌、补充皮肤水分、缓解皮肤衰老等作用，被作为化妆品、食品和医疗等的重要原料，具有较好的发展前景[3-5]。玫瑰花水也被称为玫瑰纯露、玫瑰细胞液等[6]，其生产工艺除了传统的水蒸气蒸馏法[7-8]，还有共水蒸馏法[9-10]、微波辅助蒸馏法、超声波辅助蒸馏法[11-12]、分子蒸馏法等[13-14]，不同的生产工艺对其香气等成分有一定的影响[15]。

玫瑰花水的香气成分与其质量和经济效益密不可分，是消费者重点关注的指标[6]，同时还能以此判断生产工艺、储存条件[16]的合理性。目前，国内外对于玫瑰花水香气成分的研究较少，且国内外也没有发布玫瑰花水相关的加工工艺标准及该类产品的行业和国家标准[6]，玫瑰花水产品质量参差不齐。本研究对玫瑰花水样品进行液液萃取、浓缩，以提高挥发性成分的浓度便于仪器分析，采用气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）检测10种不同来源的玫瑰花水挥发性成分，运用保留指数、质谱标准谱库（NIST14）检索相结合的方法，结合文献资料，鉴定不同来源玫瑰花水的香气成分，评价玫瑰花水的质量现状。

1 仪器与材料

1.1 仪器

Agilent 7890B-7000D GC/TQ气相色谱-质谱联用仪（美国Agilent公司）；ME204型万分之一电子天平（美国Mettler Toledo公司）；Centrifuge 5424高速离心机（德国Eppendorf公司）；VORTEX-5涡旋混匀器（海门市其林贝尔仪器制造有限公司）。

1.2 试药

玫瑰花水样品：样品1：大马士革白玫瑰细胞液；样品2：苦水玫瑰纯露A；样品3：苦水玫瑰细胞液B；样品4：苦水玫瑰细胞液C；样品5：苦水玫瑰纯露D；样品6：大马士革玫瑰纯露A；样品7：大马士革玫瑰纯露B；样品8：土耳其玫瑰纯露；样品9：大马士革玫瑰纯露C；样品10：苦水玫瑰细胞液E（市售）。二氯甲烷，正己烷（色谱纯，德国Merck公司）。

2 方法与结果

2.1 色谱条件

HP-5 MSUI毛细管柱（0.25 mm×30 m，0.25 μm），程序升温（方法1：初始温度60 ℃，停留1 min，以5 ℃/min的速度升至150 ℃，停留2 min；以10 ℃/min的速度升至280 ℃；方法2：初始温度60 ℃，停留4 min，以4 ℃/min的速度升至180 ℃，停留4 min；以5 ℃/min的速度升至280 ℃，停留4 min，采用分流进样（分流比5:1），载气：氦气，流速1.0 ml/min，进样口温度250 ℃，隔垫吹扫流量：3 ml/min，离子源温度280 ℃，接口温度250 ℃，四极杆温度150 ℃，电子轰击电压70 eV，质谱扫描范围m/z30～500，全扫描（scan）模式。

2.2 样品前处理

准确称取约10.0 g玫瑰花水样品，加入二氯甲烷2.00 ml，振摇10 min，取有机相层1.00 ml进行旋转蒸发，加入二氯甲烷200.0 μl复溶，涡旋混匀，过0.22 μm有机滤膜，上机测定。

2.3 色谱方法的建立

考虑到玫瑰花水中低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中都有适宜的保留，采用程序升温方法，色谱升温程序设置为从60 ℃升温至280 ℃。结合玫瑰挥发成分的极性等性质，选用HP-5 MS UI色谱柱进行分离。本研究在前期实验的基础上，对2.1项下两种程序升温方法进行比较。方法2升温速度较慢，便于化合物分离，但分析时间过长（62 min），方法1的检测时间较短，批量处理样品更快捷，且两种程序升温方法的化合物的分析结果一致，故确定2.1项下的方法1为本研究的程序升温方法。

实验比较了分流比5:1、10:1、不分流对样品分离效果的影响，得到分流比为10:1时，色谱峰的峰形较好，但由于玫瑰花水是以水为主体的液体样品，挥发油成分含量较低，选择分流比为5:1时，既可保证峰形又可检测到更多的挥发性成分，提高了检测的灵敏度，因此选择分流比为5:1。

2.4 前处理条件的优化

玫瑰花水是水基质样品，选用弱极性的二氯甲烷、正己烷作为溶剂，分别提取其中的挥发性成分进行分析。结果显示，两种提取溶剂得到的谱图相似，谱图所显示的色谱峰一致，但正己烷作为提取溶剂的谱图基线较高，会影响部分化合物的分析，因此选用二氯甲烷作为提取溶剂。

对提取溶液进行常温旋转蒸发浓缩，显著提高了样品中各组分的浓度，分析结果显示各组分离子响应高，MS信息更全，化合物的识别会更加准确。结果显示样品提取液浓缩5倍，可达到最佳检测效果。

2.5 精密度和重复性试验

精密量取同一份玫瑰纯露，按2.2项下方法制备供试品溶液，按2.1项下色谱条件连续进样6次，分别计算总离子流图中8个特征峰的相对保留时间和相对峰面积。结果表明，8个特征峰的相对保留时间RSD均<0.2 %，相对峰面积RSD均<3.5 %，表明所建方法精密度良好。精密量取同一样品6份，按2.2项下方法制备供试品溶液，按2.1项下色谱条件进样测定，其峰面积的RSD均小于4.2 %，其保留时间的RSD均小于0.2 %，说明该方法的重复性良好，可用于样品批量分析。精密度和重复性试验结果见表1。

表1 玫瑰花水中主要香气成分的精密度、重复性试验结果（n=6）

2.6 不同来源的玫瑰花水的测定与分析

采用GC-MS/MS分析10种玫瑰花水的挥发性成分，样品1～10的全扫描谱图见图1。由图1 可知，玫瑰花水的谱图中色谱峰众多，化学组分复杂，采用峰面积归一化法计算各组分的相对质量分数，然后选取相对质量分数大于0.2 的化学成分进行分析。运用保留指数、质谱标准谱库（NIST14）检索相结合的方法，选取各色谱峰质谱匹配度高的可能物质，结合文献资料，得到不同来源的玫瑰花水中检出的成分及相对质量分数结果见表1。

图1 10批玫瑰花水样品谱图

由表2可知，玫瑰花水挥发性成分中共鉴定出51种化合物，10批不同来源的玫瑰花水中香气成分的种类和含量不尽相同。结合相关文献资料进行分析，得到玫瑰花水中的主要香气成分为芳樟醇、苯乙醇、α-松油醇、香茅醇、香叶醇、丁香酚，以及长链烷烃，部分玫瑰花水含苯甲醇、甲基丁香酚等。这与不同检测方法得到玫瑰花水中的主要香气成分一致[17-19]。香气成分的绝对含量结果表明，芳樟醇、香茅醇、香叶醇、苯乙醇、丁香酚是玫瑰花水的主要成分，这些化合物均为玫瑰、玫瑰精油中重要的活性物质[20-21]，这5种香气成分的总含量在7批玫瑰花水中均大于37 %（含量范围37 %～71 %），而另外3批的总含量均小于1 %，由此可反映出市售玫瑰花水的有效成分含量差距较大。

5种主要香气成分总含量小于1 %的3批玫瑰花水分析结果显示，样品7（大马士革玫瑰纯露B）主要成分为尼泊金甲酯（＞85 %），不含玫瑰的特征香气成分。尼泊金甲酯是一种防腐剂，常用于以水作溶剂的液体制剂、日化产品，其在化妆品中的限量为0.4 %，本样品中玫瑰的主要香气成分未检测出，而防腐剂含量很高，说明该样品为劣质产品。样品1（大马士革白玫瑰细胞液）和样品5（苦水玫瑰纯露）的图谱相似，玫瑰的主要香气成分较少，均不含苯乙醇、香茅醇、丁香酚，仅含少量的芳樟醇、α-松油醇、香叶醇，相对含量均小于1 %（与其他玫瑰花水相比，绝对峰面积也小2～3个数量级）。分析其原因可能为原料投入量不足或样品是由原玫瑰纯露稀释所得。

5种主要香气成分总含量大于37 %的7批玫瑰花水分析结果显示：（1）土耳其玫瑰纯露（样品8）中芳樟醇、α-松油醇、丁香酚含量较其他样品低，且无甲基丁香酚检出，但香叶醇的相对含量在10个样品中最高，与苦水玫瑰、大马士革玫瑰花水中香气成分的含量有较大差异，与乔佳等[22]得到的土耳其玫瑰精油中香叶醇含量高于苦水玫瑰精油中的结论相符，分析可能是原料不同导致。（2）样品6（大马士革玫瑰纯露A）与样品9（大马士革玫瑰纯露C）的香气成分含量及谱图相近，区别为样品6的α-松油醇、香叶醇含量低于样品9，但甲基丁香酚含量高于样品9，分析原因为生产工艺不同引起。（3）样品2、3、4、10均为苦水玫瑰花水，样品2、3谱图相近，样品4、10色谱图相近。样品2仅香茅醇、甲基丁香酚的相对含量较样品3高，其他成分的相对含量基本一致；样品4、10峰形相近，苯甲醇含量均较高，但样品10的香茅醇含量为所有样品中最高。这4批样品的原料相同，香气成分含量的差异可能是加工工艺不同或储存时间不同导致。文献显示，李爱萍等[9]对水蒸气蒸馏技术与共水蒸馏技术得到的玫瑰花水香气成分进行比较，得到水蒸气蒸馏技术下香茅醇的相对含量较高。李程勋等[16]研究了储存时间对玫瑰纯露标志性香气成分的影响，得到玫瑰纯露储存1年，苯乙醇含量几乎不变，而香茅醇含量下降约40 %。

另外，图谱及各成分分析结果显示，谱图中保留时间大于18 min的色谱峰主要为烷烃类化合物。保留时间为33.3 min的色谱峰为油酸酰胺，该物质主要来自于塑料离心管及一次性塑料注射器。甲基丁香酚的相对含量为0.16 %～10.70 %。甲基丁香酚是一种苯丙素类天然化合物，具有镇痛、抗过敏、抗炎、抗氧化等多种生物学活性[23]，但有报道称其也有一定的肝毒性、致癌性[24]，引起了较多关注，由表2可见，部分玫瑰花水含甲基丁香酚，检出的含量也较低，且此含量是玫瑰花水提取浓缩后的结果，在花水中实际含量很低。文献报道玫瑰精油中的甲基丁香酚含量可通过严格控制玫瑰花采收时节来降低[25]。

3 讨论与结论

本实验建立了玫瑰花水中挥发性成分的检测方法，精密度和重复性为：保留时间RSD＜0.2 %，峰面积RSD＜4.2 %。通过对10批不同来源的玫瑰花水进行检测及谱图、成分、含量的分析，得到玫瑰花水的主要香气成分为：芳樟醇、苯乙醇、α-松油醇、香茅醇、香叶醇、丁香酚，以及长链烷烃，部分玫瑰花水含苯甲醇、甲基丁香酚。以其主要香气成分（芳樟醇、香茅醇、香叶醇、苯乙醇、丁香酚）的总含量作为质量评价指标，7批样品主要香气成分的总含量大于37 %；3批样品的总含量低于1 %，缺少玫瑰的香气成分，或香气成分的种类少且含量偏低，由此可判定含量过低的为劣质产品。建议将玫瑰花水的主要香气成分设定限量指标以控制其产品质量，含量的限值需依据大量的实验数据确定。其次，得到标识为大马士玫瑰花水、土耳其玫瑰花水、苦水玫瑰花水的特征香气成分相对含量差异较大，而同品种的玫瑰（大马士革玫瑰、苦水玫瑰）花水间特征香气成分的谱图相近，分析得到玫瑰花水的香气成分含量与原料的品种有一定关系。同品种的玫瑰花水香气成分的种类、含量有较小差异，分析与提取工艺、储存时间有关。