SPME-HS-GC-MS与电子鼻分析不同产地芦根饮片气味特征

陈光宇，瞿昊宇*，谢梦洲*，孙晶，范蓓，王凤忠

（1湖南省药食同源功能性食品工程技术研究中心，长沙 410208；2湖南中医药大学中医心肺病证辨证与药膳食疗重点研究室，长沙 410208；3中国农业科学院农产品加工研究所/农业农村部农产品加工质量安全风险评估实验室/农业农村部农产品质量安全收贮运管控重点实验室，北京 100193）

芦根作为清热泻火、生津止渴、除烦、止呕、利尿的药食原料［1］，越来越受民众欢迎并应用于药膳食疗养生方面中［2］。国内外对于芦根、芦根提取物及单体方面主要集中在水煎液［3-4］、多糖［5-6］、水提干浸膏粉［7-8］、大孔树脂提取物［9］，硅胶柱色谱纯化的非极性单体［10］，而关于挥发性成分报道则相对较少，未见有关于采用固相微萃取-顶空进样-气质联用法（SPME-HS-GC-MS）结合电子鼻智能感官评定技术对不同产地芦根饮片气味进行分析的研究报道。

目前，芦根缺乏质量标志物，在《中国药典》2020版一部中没有含量测定方法，对于质量控制有一定的困难。而采用SPME-HS-GC-MS法［11］结合电子鼻智能感官评定技术［12］分析芦根饮片，供试品制备方法简单，电子鼻仪器测定速度快［13］，轻便可携带，可在线检测芦根饮片产地情况［14］，可为芦根分析及质量标准提供简单、快速的新方法。本研究以10个产地的芦根饮片为研究样品，采用SPME-HS-GC-MS法分析芦根饮片GC-MS指纹图谱，采用电子鼻智能感官评定技术分析芦根饮片电子鼻气味雷达图，采用主成分、Loadings方法分析电子鼻信号响应结果，构建产地判别模型，为阐明不同产地芦根饮片的气味特征提供参数，为芦根饮片分析方法改进、质量标准提升提供依据。

1 主要仪器设备与材料试药

PEN3型电子鼻，德国AIRSENSE有限公司；TRACE 1300型气相色谱仪- ISQ7000型质谱仪，德国赛默飞世尔科技。

鲜芦根（产地河南南阳，批号：20201019），购于淘宝网，经湖南省中医药大学药植鉴定教研室王智副教授鉴定为禾本科植物芦苇Phragmites communis的新鲜根茎，样品信息详见表1。

2 方法与结果

2.1 芦根饮片的制备

取各产地的芦根鲜品，除去杂质，洗净，切段，45 ℃鼓风干燥6 h，即得各产地芦根饮片。

2.2 气质联用法分析芦根饮片中挥发性成分

2.2.1 空白对照品得制备 采用固相微萃取法进行样品处理，取空顶空瓶压盖，即得。

2.2.2 供试品的制备 采用固相微萃取法进行样品处理，取各产地芦根饮片1.0 g置于20 mL顶空瓶中压盖，静置12 h以上。

2.2.3 色谱条件 以（5%苯基）甲基聚硅氧烷为固定液的弹性石英毛细管柱（Thermo scientific TG-5SILMS GC Column，30 m ×0.25 mm ×0.25 µm），载气为高纯氦气（He），载气流速为1 mL/min，进样口温度250 ℃，不分流进样，柱温初始为40 ℃，程序升温：起始温度40 ℃，保持2 min，以10℃/min升至280 ℃，保持4 min。

2.2.4 质谱条件 以四极杆质谱仪检测，电子轰击源（EI），General模式总离子扫描，质谱传输接口温度280 ℃，离子源温度300 ℃，采集时间为3～32 min，质荷比范围为45～350 amu，扫描间隙为0.2 s。

2.2.5 分析法 将老化后SPME萃取头插入样品瓶顶空部分，于60 ℃吸附50 min，吸附后的萃取头取出后插入气相色谱进样口，于250 ℃解吸3 min，同时启动仪器采集数据，各供试品气质总离子流图等见图1。

图1 不同产地芦根饮片供试品的气质总离子流图

2.2.6 气质结果分析 从10个不同产地芦根饮片中鉴别出39种挥发性成分，见表2。

表2 不同产地芦根饮片中挥发性成分

2.3 电子鼻分析芦根风味

2.3.1 供试品的制备 称取各产地芦根饮片2.0 g放入20 mL顶空瓶中压盖，静置12 h以上。

2.3.2 电子鼻分析条件 初始进样流量300 µL/min，取样间隔时间1 s，清洗时间90 s，检测时间200 s，零点修剪时间1 s，在数据分析与处理时，选择传感器信号稳定后的值，一般在200 s后基本稳定。关于W1C、W5S、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W、W3S等传感器说明见表3。

表3 不同类型电子鼻传感器响应特点

2.3.3 分析法 在25 ℃恒温环境中用PEN3型便携式电子鼻传感器对样品进行检测，每组样品做3次平行重复，各供试品作用的响应值见图2。

图2 不同产地芦根饮片电子鼻雷达图

2.3.4 电子鼻结果分析 对不同产地芦根饮片的供试品电子鼻数据进行主成分分析，结果见图3。

图3 不同产地芦根饮片电子鼻测定结果分析

PCA分析结果显示，第一主成分的贡献率74.8%，第二主成分的贡献率15.3%，累计贡献率达90.1%，各供试品之间的差异主要表现在第一主成分上，各产地供试品皆能有效区分开来。Loadings分析结果显示，芦根饮片在气味上的差异主要体现在对无机硫化物、有机硫化物、小分子氮氧化物、短链烷烃类、醇类、醛酮类等响应敏感的电子鼻传感器上。

3 结论与讨论

本研究发现，芦根饮片中有18个差异性挥发性成分可用于6个产地的区分，见表4。对各产地芦根饮片供试品电子鼻气味响应值进一步分析，结果见图4。各供试品响应值均以无机硫化物最高，其次为有机硫化物、小分子氮氧化物、短链烷烃类、醇类、醛酮类成分。江苏宿迁的电子鼻气味响应值高于其他产地，而山东宿迁次之，而响应值最小者为广东清远。

图4 不同产地芦根饮片供试品气味响应值分析

表4 一些产地芦根饮片差异性挥发成分

本研究发现，正十四碳烷、呋喃、邻苯二甲酸二异丁酯为芦根饮片的3个共有成分，这些成分有作为芦根特征性成分的潜力，可用来区分芦根与其它药材。