顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法测定香青兰挥发性成分

摘要  ［目的］建立一种通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术方法快速测定香青兰挥发性成分的方法。［方法］采用该方法对香青兰挥发性成分进行测定分析，参照色谱峰和保留时间进行定性分析，并选用面积归一化法进行定量分析，计算出各成分的相对百分含量。［结果］共检测出59种挥发性成分，主要有醛类（59.50%）、酯类（13.61%）、烯烃类（10.99%）、酮类（8.13%）、醇类（4.82%）、杂环类（2.82%）、呋喃类（0.13%）。［结论］该方法的使用具有试样用量少，省去了样品前处理过程，可以防止有机试剂带入的杂质对分析结果造成干扰，减少对色谱柱及进样口的污染，分析过程中减少挥发性成分的损失等优点，可以有效地分离出样品中挥发性成分，适用于香青兰挥发性成分的检测。

关键词  香青兰；挥发性成分；顶空固相微萃取法；气相色谱-质谱联用法

中图分类号  R284  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）05-0204-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.048

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Determination of Volatile Components in Dracocephalum moldavica by Headspace Solid Phase Microextraction-Gas Chromatography-Mass Spectrometry

LI Jing，DING Zu-ying，Gulimire·Nulaji et al

（Xinjiang Academy of Analysis and Testing，Urumqi，Xinjiang 830011）

Abstract  ［Objective］ To establish a rapid method for determining the volatile components of Dracocephalum moldavica by headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry.［Method］This method was used to determine and analyze the volatile components of Dracocephalum moldavica.Qualitative analysis was conducted based on chromatographic peaks and retention time，and quantitative analysis was performed using area normalization method to calculate the relative percentage content of each component.［Result］A total of 59 volatile components were detected，including aldehydes （59.50%），esters （13.61%），olefins （10.99%），ketones （8.13%），alcohols （4.82%），heterocycles （2.82%） and furans （0.13%）.［Conclusion］The use of this method has the advantages of low sample size，omitting the sample pre-treatment process，preventing impurities brought in by organic reagents from interfering with the analysis results，reducing pollution to the chromatographic column and sample inlet，and reducing the loss of volatile components during the analysis process.It can effectively separate volatile components in the sample and is suitable for the detection of volatile components in Dracocephalum moldavica.

Key words  Dracocephalum moldavica;Volatile component;Headspace solid phase microextraction;GC-MS method

基金项目  新疆维吾尔自治区自然科学基金项目（2022D01A113）；新疆维吾尔自治区科技支疆项目（2020E02122）；新疆维吾尔自治区天山创新团队计划项目（202110498）。

作者简介  李晶（1987—），女，甘肃白银人，实验师，从事食品营养与食品安全研究。*通信作者，副研究员，博士，从事营养与食品安全研究。

收稿日期  2023-03-14

据《维吾尔药志（上）》［1］所述，香青兰（Dracocephalum moldavica L.）为唇形科青兰，属一年生草本植物，维吾尔名为巴德兰吉布牙［2］，在新疆主要是维吾尔族民间用药。香青兰遍布于我国东北、西北、华北等地区，大部分都生长在山地或者干旱的地区，在我国具有很丰富的资源［3-5］，根据维医药理论，其药性属二级温热，具有很强的香味［1］。香青兰中主要含有黄酮类化合物、苯丙素类、挥发油、萜类化合物、甾体类、氨基酸及多种微量元素等，具有保护心脑血管、改善心肌缺血、镇静催眠、抗动脉粥样硬化、抗氧化等药理作用［6-18］。香青兰入药后解毒作用也尤为明显，通常当人们意外食物中毒时，可以将其切碎，然后直接加水煎煮服用后，中毒症状可迅速缓解。香青兰经现代工艺技术制成无糖颗粒剂，经过长期的临床实践，已广泛应用于临床，其效果显著、服用简单、方便携带。香青兰这种植物不仅可以作为草药使用，同时幼嫩茎叶也可以作为食材添加到日常饮食中，而其干燥的茎叶和种子则可以经过加工制作成各种茶饮、调味料或者是香料。香青兰还是人工合成柠檬香系香料的关键原材料。除了这些实用价值，香青兰还富含多种医疗保健功效，其独特的香味更是让人记忆犹新。这也意味着香青兰成为一种极具研发潜力的天然药用植物资源和芳香植物资源［2，19］。

目前，国内外对香青兰的研究主要集中在化学成分和相关药理研究，挥发性成分研究相对较少，主要是通过水蒸气蒸馏提取挥发油。水蒸气蒸馏法具有试样用量多、试验过程冗长繁杂、试验成本高等缺点。而顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（HS-SPME-GC-MS）方法具有不添加任何试剂、防止有机试剂带入的杂质对分析结果造成干扰、可以减少对色谱柱及进样口的污染、快速分析等优点，被大量用于环境、食品、药品、石油化工等研究［20-24］。该研究使用此方法，在GC-MS 程序升温中不断改变时间、温度等条件下反复进行试验，选取较优程序升温条件，参照色谱峰和保留时间进行定性分析，再进行定量分析，计算出各成分的相对百分含量，为开发利用香青兰的药理作用提供理论依据。

1  材料与方法

1.1  仪器  57330-U型手动固相微萃取装置（Supelco公司，美国）；配有电子轰击（EI）离子源GC-MS-QP2010Plus型气相色谱质谱联用仪（岛津公司，日本）；HP-5MS型（30 m×0.25 mm×0.25 μm）色谱柱（Agilent公司，美国）；高速万能粉碎机（北京市永光明仪器公司，中国）；配置有50/30 μm CAR/DVB/PDMS萃取头的固相微萃取装置以及手动固相微萃取进样手柄（Supelco公司，美国）；BSA124S型电子分析天平（赛多利斯公司，德国）；配有聚四氟乙烯压盖的25 mL顶空瓶。

1.2  试材  试验用香青兰样品，新疆市场购买。

1.3  试验方法

1.3.1  GC-MS 分析条件。

1.3.1.1  GC条件。采用HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；进样口温度250 ℃；载气为高纯度（99.999%）的氦气，流速为1 mL/min；分流比为10∶1；程序升温：起始温度40 ℃，柱温箱保持3 min，以3 ℃/min的速度升温至190 ℃，平衡3 min，再以15 ℃/min的速度升至260 ℃，保持5 min。

1.3.1.2  MS条件。离子源EI源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；接口温度280 ℃；电子倍增器电压为350 V；全扫描方式；扫描范围（m/z）45～450；无溶剂延迟。

1.3.2  HS-SPME-GC-MS操作方法。准确称取1.0 g经粉碎后的香青兰装于25 mL的顶空瓶中，将已经老化好的萃取头插入聚四氟乙烯压盖顶空瓶内香青兰样品上方，固定好SPME手柄，慢慢推出萃取头开始萃取，常温吸附1 h后，在气相色谱的进样口温度达到250 ℃时脱附5 min。初次使用萃取头时，要在GC进样口270 ℃的温度下老化1 h后使用。避免在检测过程中对目标化合物造成干扰，在下次使用前仍需要在此温度下老化5～10 min。

1.3.3  分析方法。利用GC-MS solution 2.7.1化学工作站将采集好的数据进行处理，通过检测出的各组分峰与NIST14

版谱库进行图库检索；将匹配度85%以上的化合物保留。再进行人工图谱解析，确定化合物名称。参照色谱峰和保留时间进行定性分析，再进行定量分析，计算出各成分的相对百分含量。

2  结果与分析

采用顶空固相微萃取模式，对香青兰样品中的挥发性成分进行分析所得出的总离子流图见图1。按照“1.3.3”分析方法对采集数据进行谱库检索，根据谱库检索结果，结合参考资料进行人工图谱解析，并对香青兰的挥发性成分进行了鉴定，再通过定量分析，计算出各组分的相对含量，结果见表1。

由表1可知，共检测出59种香青兰挥发性成分，其主要成分涵盖了醛类8种、酯类5种、烯烃类18种、酮类9种、醇类11种、杂环类7种、呋喃类1种，分别占挥发性成分总量的59.50%、13.61%、10.99%、8.13%、4.82%、2.82%、0.13%，在已鉴定的挥发性成分中主要有β-环柠檬醛、柠檬醛、香叶醇乙酸酯、α-柠檬烯、α-环柠檬醛等，这些挥发性成分在化工和医药领域有很高的价值。其中β-环柠檬醛含量最高，占总挥发性成分相对含量的27.64%，其次为柠檬醛（26.65%）、香叶醇乙酸酯（10.40%），与文献报道［25］所测定的多种主要成分相同，相对含量还是有一定的差异，主要原因可能与香青兰加工方式、采摘时间和采摘部位等有关，也有可能与香青兰产地、气候条件、生长环境等因素有关。β-柠檬醛、柠檬醛可用于制造突厥酮、藏红花醛、柑橘香味食品香料，香叶醇乙酸酯香甜而温和，似有玫瑰、香柠檬、薰衣草的香味，是所有玫瑰香料必须用到的原料，为香叶酯类中的最重要品种。

3  讨论与结论

HS-SPME-GC-MS方法突出优点在于整个分析过程迅速、可以在短时间内完成样品的分析；GC-MS的质谱检测灵敏度很高，能检测到很低浓度的目标化合物；SPME富集效果比较好；SPME可以用少量的试样，就可以进行有效的化合物提取和分析；SPME过程中不需要添加溶剂，可以减少对环境的污染，但是此方法对SPME萃取条件的选择（萃取头选择、平衡时间长短、萃取时间长短、萃取温度高低、顶空瓶体积等）也有很高的要求。所以在检测过程中要反复试验，选取的所有条件达到较好的状态，才能达到更好的检测效果。

该研究选用HS-SPME-GC-MS方法对新疆香青兰的挥发性成分进行测定，通过总离子流色谱图对香青兰挥发性成分进行了分析，结果表明，共检测出59种挥发性成分，主要有醛类（59.50%）、酯类（13.61%）、烯烃类（10.99%）、酮类（8.13%）、醇类（4.82%）、杂环类（2.82%）、呋喃类（0.13%）。该研究有利于香青兰功能性研究与开发，为进一步研究香青兰资源利用提供了参考依据。