GC—MS法結(jié)合AMDIS及保留時(shí)間分析槐花提取物成分

金晶 趙新海

摘要[目的]全面準(zhǔn)確解析槐花香氣成分，分析各成分對(duì)槐花香氣的影響。 [方法]采用氣相色譜質(zhì)譜法（GC-MS）檢測槐花水中蒸餾-二氯甲烷萃取的提取物，結(jié)果采用美國質(zhì)譜解卷積和識(shí)別系統(tǒng)（AMDIS）解析，結(jié)合保留時(shí)間對(duì)提取物成分進(jìn)行定性分析，峰面積歸一化法進(jìn)行定量分析。[結(jié)果]槐花中含量較高的揮發(fā)性成分有氧化石竹烯、芳樟醇、1-辛烯-3-醇、植酮、環(huán)氧化蛇麻烯等。[結(jié)論]研究可為槐花綜合利用、槐花香味香精研發(fā)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞槐花；揮發(fā)性香味成分；水中蒸餾；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用；保留時(shí)間

中圖分類號(hào)TS264.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）21-0085-04

Determination of Components in Sophora japonica L. Flower Extract by GCMS Combined with AMDIS and Retention Time

JIN Jing， ZHAO Xinhai*

（Technology center， China Tobacco Guizhou Industrial Co.， Ltd.，Guiyang，Guizhou 550009）

Abstract[Objective] To analyze the aroma components of Sophora japonica L. flower， and to analyze the effect of various components on the aroma of Sophora japonica L..[Method] Extracts the Sophora japonica L. flower by distillation. The extract was analyzed by GCMS.AMDIS combined with retention time was used for quantification analysis of the volatile components， and the peak area normalization method was used for quantitative analysis.[ Results] The major content of volatile components in Sophora japonica L. flowerare were caryophyllene oxide， linalool， 1Xin dilute3 alcohol， and ketone， epoxidation of dilute hops etc.. [Conclusion] This study provides a theoretical basis for the comprehensive utilization of Sophora japonica L. and the research and development of the Sophora japonica L. flower fragrance development.

Key wordsSophora japonica L. flower；Volatile flavor components；Steam distillation；GCMS；Retention time

刺槐（Robinia Pseucdoacacia L.）又名洋槐，是豆科刺槐屬落葉喬木?；被ㄊ茄蠡睒涞幕ɡ?，夏初開放，可入藥、食用，具有涼血泄熱、抗菌凝血及清肝明目等功效[1-2]。槐花氣味芬芳，香氣持久，是一種有開發(fā)利用價(jià)值的香原料。對(duì)槐花的香味物質(zhì)，即揮發(fā)性化合物進(jìn)行提取、分析研究，有助于槐花香味香精的研發(fā)，以及槐花的綜合利用。

在以往的文獻(xiàn)報(bào)道中對(duì)槐花揮發(fā)性化合物進(jìn)行提取主要方法有溶劑浸提法、水蒸氣蒸餾法、同時(shí)蒸餾萃取法，成分分析方法主要是氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用法。龍春焯等[3]、王美蘭等[4]于1991年發(fā)表了對(duì)槐花精油化學(xué)成分的研究結(jié)果，在當(dāng)時(shí)的GC-MS聯(lián)用儀和檢索譜庫條件下，分別鑒定了近40種化合物，主要成分有芳樟醇、香葉醇、苯甲醇、苯乙醇、壬內(nèi)酯、橙花叔醇等。李兆琳等[5]在1993年報(bào)道了乙酸乙酯、乙酸、1-辛烯-3-醇、芳樟醇、苯甲醇、苯乙醇、石榴烷酸等51個(gè)槐花揮發(fā)油化學(xué)成分。賈春曉等[6]采用同時(shí)蒸餾萃取法提取鄭州地區(qū)槐花，分析確定了鄭州槐花揮發(fā)油的48種成分，經(jīng)過與貴陽、蘭州地區(qū)的槐花揮發(fā)油成分進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)槐花香氣有細(xì)微差異。周富臣等[1，7]用GC-MS法研究槐花浸膏石油醚凈油，鑒定出9種揮發(fā)性和半揮發(fā)性成分，并介紹了槐花凈油在卷煙加香中起到的掩蓋雜氣、增加香氣量、改善干燥感方面的作用。

保留指數(shù)（RI），又稱科瓦茨指數(shù)，是色譜定性分析的重要參考指標(biāo)，目前還鮮有采用保留指數(shù)法對(duì)槐花提取物成分分析的報(bào)道。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用GC-MS法檢測槐花水中蒸餾提取物，所得質(zhì)譜圖通過美國質(zhì)譜解卷積和識(shí)別系統(tǒng)（AMDIS）解析，結(jié)合保留時(shí)間對(duì)化合物進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)定性，并對(duì)每種化合物的CAS編號(hào)加以標(biāo)注，避免因不同命名法帶來的誤會(huì)以期對(duì)槐花中的揮發(fā)性成分有更加全面和準(zhǔn)確的解析。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1材料與試劑。

新鮮槐花，2016年4月采自貴陽卷煙廠廠區(qū)；去離子水，德國Milli-Q超純水系統(tǒng)；二氯甲烷（色譜醇）、無水硫酸鈉（優(yōu)級(jí)醇），天津科密歐化學(xué)試劑公司；C10～C28正構(gòu)烷烴混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，百靈威科技有限公司。

1.1.2主要儀器設(shè)備。

Trace 1310/ISQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國賽默飛世爾公司；氮吹儀，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技公司；MH-5000可調(diào)試加熱套，北京科偉永興儀器有限公司；分析天平AG104（感量：0.1 mg），瑞士梅特勒-托利多公司；0.22 μm有機(jī)相濾膜，上海訊同機(jī)械有限公司。

1.2方法

1.2.1樣品的制備。

準(zhǔn)確稱量500 g新鮮槐花裝入5 000 mL圓底燒瓶，加入2 000 mL去離子水，加熱沸騰4 h，收集蒸餾液，二氯甲烷萃取后加入無水硫酸鈉干燥，收集，25 ℃室溫條件下氮吹濃縮至2 mL，待GC-MS檢測。

取10 μL C10～C28正構(gòu)烷烴混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，用二氯甲烷稀釋，待GC-MS檢測。

1.2.2GC-MS條件。

色譜柱色譜條件：色譜柱為Agilent DB-WAXER 122-7362（60.00 m×0.25 mm，0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度300 ℃；程序升溫：起始溫度40 ℃，以4 ℃/min升溫至220 ℃，再以10 ℃升溫至240 ℃保持10 min；載氣為高純氦氣（純度≥99.999%），流量1.0 mL/min（恒流模式）；進(jìn)樣量1 μL，分流比10∶1。

質(zhì)譜條件：電子轟擊（EI）電離；電子能量70 eV；離子源溫度300 ℃；傳輸線溫度300 ℃；四級(jí)桿溫度150 ℃；掃描范圍（m/z）30～400；溶劑延遲時(shí)間8.4 min。

1.2.3AMDIS參數(shù)設(shè)定。

化合物峰寬：20；相鄰峰相減：2；分辨率：高；靈敏度：低；形狀要求：中等。

1.2.4定性定量方法。

正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品與槐花提取樣品在相同GC-MS條件下測定，按下式計(jì)算槐花樣品各成分保留時(shí)間（RI）：

RI=100Z+100×（TRX-TRZ）TR（Z+1）-TRZ（1）

式中，TRX為被測成分X保留時(shí)間，TRZ和TR（Z+1）分別為在該組分出峰時(shí)間前后出峰的正構(gòu)烷烴保留時(shí)間，Z為正構(gòu)烷烴碳數(shù)，這幾個(gè)保留時(shí)間的關(guān)系為TRZ根據(jù)NIST 2.2標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索結(jié)果，僅保留匹配度大于800（最大值為1 000）的化合物，結(jié)合數(shù)據(jù)庫中RI值，對(duì)槐花提取物樣品的總離子流圖中各色譜峰進(jìn)行綜合定性分析，并采用峰面積歸一化法進(jìn)行定量，得到各組分相對(duì)含量。

2結(jié)果與分析

2.1槐花提取物成分鑒定

按照“1.2.2”條件對(duì)槐花提取物進(jìn)行GC-MS檢測，根據(jù)式（1）計(jì)算保留指數(shù)，使用AMDIS軟件提取特征離子并檢索標(biāo)準(zhǔn)譜庫，人工綜合分析對(duì)各成分質(zhì)譜圖進(jìn)行定性。

結(jié)果如表1所示，從槐花水中蒸餾提取物中共鑒別出79種成分，占色譜總流出物的57.73%。鑒定出的化合物中醇類化合物和烯類化合物相對(duì)含量較大，分別為24.48%和1455%，其次是酮類化合物占5.17%，醛類化合物占353%，酯類占3.10%，還有6.90%其他化合物。含量較高的組分有氧化石竹烯（11.74%）、芳樟醇（4.22%）、1-辛烯-3-醇（365%）、植酮（2.98%）、環(huán)氧化蛇麻烯Ⅱ（2.66%）、苯乙醇（226%）、苯甲醇（1.81%）、長葉松香芹酮（1.77%）、法尼醇（164%）、己醛（1.21%）等。

與已有的文獻(xiàn)報(bào)道[1，3-5]進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，該研究所鑒定的化合物，有19種在以往的研究中也曾被識(shí)別出來，它們是苯甲醇、苯乙醇、芳樟醇、反式-氧化芳樟醇、順-芳樟醇、香葉醇、橙花叔醇、1-辛烯-3-醇、4-松油醇、植醇（綠葉醇）、煙酸甲酯、棕櫚酸甲酯、棕櫚酸乙酯、壬醛、十二醛（即月桂醛）、苯甲醛、3-辛酮、吲哚、乙酸。而在此次研究中檢測識(shí)別出的其他化合物，包括一些相對(duì)含量較大的化合物，比如氧化石竹烯、長葉松香辛酮、法尼醇等，則是第1次在槐花提取物中發(fā)現(xiàn)并報(bào)道。不同研究得出的槐花提取物成分及其含量均有差異，原因一方面來自不同年份、地域、氣候條件的變化，另一方面也取決于槐花的提取分離方法、所用試劑、色譜柱極性以及儀器參數(shù)條件不同等因素。該研究采用水中蒸餾法，在加熱過程中存在某些化合物發(fā)生氧化、重排、聚合反應(yīng)的可能。

45卷21期金 晶等GC-MS法結(jié)合AMDIS及保留時(shí)間分析槐花提取物成分

2.2槐花揮發(fā)性香氣成分分析

槐花的香氣成分主要集中在揮發(fā)油中，故其所含的揮發(fā)性有機(jī)化合物決定著槐花的嗅香。各成分均有其獨(dú)特的特征香氣：氧化石竹烯具有甜蜜的木屑、胡蘿卜的芳香；環(huán)氧化蛇麻烯則有啤酒花、臭鼬的氣味[9]；芳樟醇具有濃郁的甜木香氣息，似玫瑰、柑橘、甜花的微弱香味，香氣柔美，清透持久；1-辛烯-3-醇，也稱蘑菇醇，具有蘑菇和泥土的芳香；檸檬烯具有令人愉快的檸檬樣香氣，松脂類及無樟腦氣味；4-松油醇呈現(xiàn)溫暖的胡椒氣味，泥土氣息和陳腐木材味道；壬醛具有濃郁的脂肪氣味，經(jīng)稀釋則呈現(xiàn)橙子和玫瑰的氣息[10-11]。

該研究中，表1中其他微量成分不進(jìn)行逐一論述，但并不代表它們對(duì)槐花特征香味的貢獻(xiàn)一定就小，筆者建議在以后的研究中可以結(jié)合感官評(píng)價(jià)，將每種化合物的嗅覺閾值納入考量范圍，進(jìn)一步評(píng)價(jià)，深入探討對(duì)槐花特征香味起決定性作用的成分。

2.3采用保留指數(shù)輔助定性舉例

在天然產(chǎn)物提取物中，存在大量結(jié)構(gòu)相似同系物和同分異構(gòu)體，單憑質(zhì)譜檢索數(shù)據(jù)庫匹配度，往往很難做出準(zhǔn)確的判斷。為了提高對(duì)槐花提取物成分鑒定的準(zhǔn)確性，該研究引入保留指數(shù)作為另一項(xiàng)重要參考因素，其應(yīng)用如表2所示。保留時(shí)間為21.86 min出峰的成分，按匹配度大小排序分別為3-己烯-1-醇、反式-3-己烯醇和順-3-己烯醇，綜合考慮保留時(shí)間的RI實(shí)測值為1 384，對(duì)照保留時(shí)間數(shù)據(jù)庫值，與順-3-己烯醇的1 382±9最為接近，故判斷此化合物為順-3-己烯醇。保留時(shí)間為24.11 min的色譜流出物，可能的化合物按匹配度大小排序?yàn)榧姿岣ァ?-庚醇，而對(duì)比保留指數(shù)后，則確定該物質(zhì)為1-庚醇。同理，保留時(shí)間在26.54 min的化合物為3，5-辛二烯-2-酮。由此可見，結(jié)合質(zhì)譜圖標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索結(jié)果和保留時(shí)間在同分異構(gòu)體和同系物的判定上，起到綜合評(píng)價(jià)的效果，增加了判斷結(jié)果的可信度。

保留時(shí)間Retention timeminRI實(shí)測值Measured RI質(zhì)譜標(biāo)準(zhǔn)庫檢索結(jié)果 NIST Search Result化合物名稱Compound nameCAS號(hào)CAS NO.匹配度MatchRI數(shù)據(jù)庫值Reference RI判定化合物Judgement result

21.861 3843-己烯-1-醇544-12-79301 391±3順-3-己烯醇

反式-3-己烯醇928-97-29241 367±7

順-3-己烯醇928-96-19071 382±9

24.111 453甲酸庚酯112-23-28561 3571-庚醇

1-庚醇111-70-68171 453±8

26.541 530反，反-3，5-辛二烯-2-酮30086-02-38931 570±73，5-辛二烯-2-酮

3，5-辛二烯-2-酮38284-27-48681 522±6

3結(jié)論

該試驗(yàn)采用水蒸氣蒸餾法二氯甲烷萃取，得到槐花提取物，GC-MS檢測結(jié)合AMDIS和保留指數(shù)，共鑒定出79種揮發(fā)性化合物，其中醇類化合物24.48%、烯類化合物14.55%、酮類化合物5.17%、醛類化合物占3.53%、酯類3.10%，還有6.90%其他化合物。該研究第1次引入保留指數(shù)作為定性分析的輔助工具，提高了定性結(jié)果的可靠性，值得在今后的天然產(chǎn)物提取物成分分析工作中推廣應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，該研究還分析了各主要成分呈香特性，可為槐花的綜合開發(fā)利用和槐花味香精的開發(fā)提供理論指導(dǎo)。

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