基于氣相色譜飛行時間質(zhì)譜的滁菊揮發(fā)性成分分析

基于氣相色譜飛行時間質(zhì)譜的滁菊揮發(fā)性成分分析

目前，相位色譜法（tc）和氣質(zhì)聯(lián)合使用法（tc-ms）已成為分析植物生長發(fā)育的主要方法。但是,常規(guī)的一維GC和GC-MS方法由于其分辨率和靈敏度較低、分離效果不佳等缺點,已不能對復(fù)雜的揮發(fā)性成分的組成進行準(zhǔn)確的定性分析。而多維色譜在提高系統(tǒng)的分辨率與靈敏度的基礎(chǔ)上,同時與質(zhì)譜聯(lián)用可以對復(fù)雜組分進行準(zhǔn)確的定性分析。全二維氣相色譜(comprehensivetwodimensionalgaschromatography,GC×GC)與飛行時間質(zhì)譜(time-of-flightmassspectrometry,TOFMS)聯(lián)用,具有高分辨率、高靈敏度、高峰容量等優(yōu)點,已被廣泛應(yīng)用于石油、植物精油與煙氣成分分析等領(lǐng)域。滁菊(ChrysanthemummorifoliumRamat)主要產(chǎn)于安徽滁州,是藥茶兩用佳品。其味甘、性微寒,氣味清香,既可入藥,又可用于制作清涼飲料,具有清熱解毒、舒筋活血、護肝明目,增強人體免疫功能的作用。研究表明,滁菊中的揮發(fā)油成分和黃酮類物質(zhì)是滁菊發(fā)揮藥效的有效成分,而過去采用GC-MS研究滁菊揮發(fā)油,僅能從187個色譜峰中鑒定出50種化合物。本實驗使用同時蒸餾萃取裝置提取滁菊中的揮發(fā)油,應(yīng)用GC×GC/TOFMS分析其化學(xué)成分,為滁菊的研究開發(fā)提供參考依據(jù)。1材料和方法1.1材料和試劑滁菊滁州滁菊研究所;無水硫酸鈉(分析純)上海潤捷化學(xué)試劑有限公司;二氯甲烷(分析純)天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所。1.2儀器和儀器全二維氣相色譜/飛行時間質(zhì)譜系統(tǒng)、7890A氣相色譜美國安捷倫科技公司;Pegasus4D飛行時間質(zhì)譜美國力可公司;KT-2001型冷噴調(diào)制解調(diào)器美國Zoex公司;Rxi-5MS色譜柱和Rxi-17色譜柱美國瑞斯泰克公司;同時蒸餾萃取儀;HH-S2數(shù)顯恒溫水浴鍋常州普天儀器制造有限公司;調(diào)溫電熱器上海聯(lián)營通州市申通電熱器廠;PL204.IC電子天平梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;RE2000B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上海亞榮生化儀器廠。1.3方法1.3.1萃取沸石的制備將滁菊于40℃條件下干燥2h,粉碎,粉末備用。準(zhǔn)確量取35g滁菊粉末,放入同時蒸餾萃取裝置一端的1000mL圓底燒瓶中,加入600mL蒸餾水和少許沸石,用電熱套加熱,裝置另一端為盛有50mLCH2Cl2的250mL圓底燒瓶,在60℃條件下水浴加熱,同時蒸餾萃取2h。收集CH2Cl2層,加入適量無水硫酸鈉去除水分后,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至1mL,裝入色譜瓶,待進樣。1.3.2儀器和檢測條件柱系統(tǒng)由兩根色譜柱組成:柱①:Rxi-5MS(30m×0.25mm,0.25μm),柱②:Rxi-17(1.75m×0.1mm,0.1μm)。兩根柱子通過毛細(xì)管柱連接器連接。載氣為氦氣,流速為1.0mL/min。操作條件:柱①:從50℃(保持0.2s)開始,以3℃/min的速率升至250℃(保持5min);柱②:從60℃(保持0.2s)開始,以3℃/min的速率升至260℃(保持5min)。進樣口采用分流模式,進樣分流比為50:1,進樣量為1.0μL。電子電離離子源(electronionization,EI);電子能量70eV;檢測器電壓1500V;離子源溫度240℃;傳輸線溫度250℃;采集頻率100Hz,質(zhì)量掃描范圍m/z35～400。調(diào)制周期6s,溶劑延遲360s。1.3.3色譜峰的識別數(shù)據(jù)處理采用力可公司的ChromaTOF軟件(V4.32),識別信噪比大于100的色譜峰。軟件自行完成峰的采集、去卷積以及NIST譜庫檢索,所有定性結(jié)果自動生成“峰表”。2結(jié)果與分析2.1色譜柱的選擇全二維氣相色譜系統(tǒng)是通過一個調(diào)制解調(diào)器把分離機理不同而又相互獨立的兩根色譜柱以串聯(lián)的方式連接在一起的二維系統(tǒng)。調(diào)制解調(diào)器起到捕集再傳送的作用,從第一根色譜柱分離出來的每一個餾分,均先進入調(diào)制器,再以脈沖方式送到第二根色譜柱作進一步分離。系統(tǒng)中的冷噴調(diào)制器由兩股冷氣和熱氣的噴口組成,工作時熱氣和冷氣周期性交替,噴到毛細(xì)柱上,實現(xiàn)聚焦和脫吸附再進樣作用。與傳統(tǒng)的一維氣相色譜技術(shù)類似,影響GC×GC分離的因素主要有操作條件(溫度、線速度、進樣量等)、色譜柱固定相和柱參數(shù)等。由于全二維氣相色譜使用兩根色譜柱,色譜柱的選擇對實現(xiàn)正交分離有重要影響。色譜柱固定相的匹配是實現(xiàn)正交分離的關(guān)鍵;柱溫是實現(xiàn)正交分離的最容易調(diào)節(jié)的參數(shù)之一。本實驗選擇了非極性柱作為第一維柱,組分按沸點高低進行分離;以中等極性柱作為第二維柱,結(jié)合程序升溫,實現(xiàn)正交分離。由于滁菊揮發(fā)性成分種類較多,沸程較寬,實驗選取了較低的初始溫度(50℃)和較慢的的升溫速率(3/min)。2.2類物質(zhì)中揮發(fā)性成分---5-1-甲基甲基-1,3,4,4,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,10,7,8,7,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8-四氫-3,10-四氫-3,10-四氫-3,10-四氫-3,10-四氫-3,10-四氟-3,10-四氫-3,10-四氫-3,10-四氫-3,10-四氫-3,10-四氫-3,10-四氫-10-三參數(shù)見表1采用上述GC×GC分離方法,結(jié)合飛行時間質(zhì)譜的定性方法,鑒定出滁菊揮發(fā)性成分中相似度和反相似度大于700的物質(zhì)有349種,占到總峰面積的88.49%;相似度和反相似度在850以上的物質(zhì)有156種,占到總峰面積的51.79%。表1中列出了相似度和反相似度在850以上的各化合物名稱、分子式、一維和二維保留時間、相似度、反相似度、CAS號和相對含量。從表1可知,滁菊揮發(fā)性成分中烴類55種、醛類22種、酮類13種、醇類21種、酸類18種、酯類11種、雜環(huán)類8種、酚類5種和其他類3種。其中烴類和醇類的相對含量較高,分別是27.95%和9.01%;其次為酮類(4.89%)、酸類(4.69%)和醛類(2.81%)。相對含量較高(>1.0%)的成分有:9,12,15-十八碳三烯醛(7.05%)、二十八烷(6.28%)、α-布藜烯(4.48%)、龍腦(3.47%)、(1S)-(-)-樟腦(3.46%)、(1S,4S,4aR,8aS)-1,6-二甲基-4-(1-甲基乙基)-1,2,3,4,4α,7,8,8α-八氫萘-1-醇(2.25%)、二十四烷(1.92%)、(-)-α-桉葉烯(1.84%)、棕櫚酸(1.60%)、3,7,7-三甲基-1,3,5-環(huán)庚三烯(1.25%)、苯乙醛(1.04%)和雙環(huán)乙基-丙二腈(1.04%)。滁菊揮發(fā)性成分中的α-蒎烯、莰烯、桉葉油醇、羅勒烯、樟腦、龍腦、桃金娘烯醇、乙酸冰片酯、β-金合歡烯、姜烯和桉葉醇等在杭白菊、黃山野菊花和貢菊的揮發(fā)油中也有檢出。另外,通過GC×GC/TOFMS方法還鑒定出糠醛、甲基庚烯酮、2-乙基呋喃、苯乙醛、苯乙醇和苯甲酸芐酯等成分。這些成分在其他菊花中未檢測到,其原因可能是其研究所用的GC-MS方法靈敏度較低,分辨率較差。滁菊具有菊花獨特的清香,這與其中的揮發(fā)性成分有很大關(guān)系。如龍腦、樟腦、β-桉葉醇、桉葉油醇、乙酸冰片酯、甲酸異龍腦酯和莰烯等具有樟腦樣香氣的化合物,賦予了滁菊清涼的草藥香味。其他一些相對含量較高(>0.1%)、且具有特殊氣味的物質(zhì)對滁菊的香氣也有貢獻(xiàn)。如α-蒎烯(0.42%)和α-松油醇(0.45%)具有有松木的氣息;(-)-檸檬烯(0.10%)有類似檸檬的香味;β-金合歡烯(0.81%)有花香、青香和香脂香氣;糠醛(0.55%)有似焦糖、谷物烘烤氣息,果香和面包香;2-乙?；秽?0.12%)有香脂、甜香、烤馬鈴薯香味和面包香味;苯乙醛(1.04%)有強烈的風(fēng)信子香氣和綠葉似的青香香氣;甲基庚烯酮(0.56%)有強烈的油脂氣息,持有新鮮的青香,伴有柑橘香韻等。此外,有些揮發(fā)性成分還具有一定的生理活性,如桉葉油醇、龍腦、樟腦具有抗菌消炎的功效,金合歡烯具有消炎、止咳、平喘、祛痰的功效,檸檬烯具有良好的鎮(zhèn)咳、祛痰、抑菌作用等,這些具有生理功能的成分被認(rèn)為是滁菊清熱解毒、增強人體免疫功能的基礎(chǔ)之一。3揮發(fā)性成分的組成特點天然植物揮發(fā)油組成十分復(fù)雜,傳統(tǒng)的一維色譜的分辨率和靈敏度較低,分離效果不理想,鑒定出的成分較少。全二維氣相色譜/飛行時間質(zhì)譜技術(shù)具有高分辨率和高靈敏度的特點,使得定性結(jié)果的可靠性大大加強,并可鑒定出更多的揮發(fā)性成分。通過GC×GC/TOF