1、华南师范大学学报(自然科学版)Journal of South China Normal University(Natural Science Edition)2022，54(6):4450doi:106054/jjscnun2022084收稿日期:20220114华南师范大学学报(自然科学版)网址:http:journalnscnueducn基金项目:国家自然科学基金项目(21768006;21964022)*通信作者:余兰，Email:yulanxu 126com顶空固相微萃取气质联用分析黔产圆叶薄荷挥发油张莹1，2，娄方明2，杨建文1，余兰1*(1 遵义医科大学药学院，遵义 563000
2、;2 湖北民族大学武陵山天然药物研究所，恩施 445000)摘要:采用顶空固相微萃取气相色谱质谱联用技术(HSSPMEGCMS)对黔(贵州)产圆叶薄荷的挥发油进行了组分相对含量分析和结构鉴定。结果表明:从黔产圆叶薄荷的挥发油中共鉴定出 38 种化学成分，确定其主要化学成分为右旋香芹酮(相对质量分数为 5178%)与右旋柠檬烯(相对质量分数为 2093%)。HSSPMEGCMS 分析圆叶薄荷挥发油具有快速、全面、准确的特点，适于该物种挥发油的成分分析与鉴定。关键词:圆叶薄荷;挥发油;顶空固相微萃取;气相色谱质谱联用中图分类号:2841文献标志码:A文章编号:10005463(2022)06004
3、407Analysis of the Essential Oil from Mentha otundifolia(L)Huds byHeadspaceSolid Phase MicroextractionGas ChromatographyMass SpectrometryZHANG Ying1，2，LOU Fangming2，YANG Jianwen1，YU Lan1*(1 Schoolof Pharmacy，Zunyi Medical University，Zunyi 563000，China;2 Wulingshan Natural Medicine esearch Institute，
4、Hubei Minzu University，Enshi 445000，China)Abstract:The relative content and structure of components of the essential oil from Mentha rotundifolia(L)Hudsgrowing in Guizhou was analyzed and identified using headspace solid phasemicroextraction gas chromatographymass spectrometry(HSSPMEGCMS)As a result
5、 a total of 38 chemical components were identified from thevolatile oil of Mentha rotundifolia(L)Huds in Guizhou The main chemical components are Dcarvone(relativecontent 5178%)and Dlimonene(relative content 2093%)The HSSPMEGCMS shows the good character-istics of fast，comprehensive and accurate in t
6、he analysis of volatile oil of the Mentha rotundifolia(L)Huds，indi-cating that it is very suitable for the analysis and identification of the essential oil of this speciesKeywords:Mentha rotundifolia(L)Huds;essential oil;headspacesolidphase microextraction;gas chromatog-raphymass spectrometry圆叶薄荷(Me
7、ntha rotundifolia(L)Huds)为唇形科薄荷属植物，又名鱼香草、血香菜、山茴香、土薄荷等1。圆叶薄荷全草可入药，味辛甘，性微温，辛凉解表2，常用于治疗感冒发热、头痛、咽痛、咳嗽、胃肠胀气等3。圆叶薄荷的药理学研究表明，其可缓解神经紧张，抗痉挛，抑制胃肠平滑肌收缩4;促进呼吸道腺体分泌，抗菌和抗炎5;镇痛、清除自由基、抗氧化68。在贵州，圆叶薄荷也常被用于烹调佐料，其香味独特，增强食欲，俗称鱼香草。无论药用还是食用，决定其药效和风味价值的主要因素均为其挥发油的成分组成及含量9。不同气候、不同产地薄荷属植物其挥发油成分存在明显差异1011。贵州(黔)产圆叶薄荷(鱼香草)是当地非常
8、知名的药材食材，具有很高的经济价值，但是其挥发油成分研究未见报道，未能体现出黔产圆叶薄荷的差异性和特殊性，这非常不利于黔产圆叶薄荷的进一步开发利用。因此，有必要开展对黔产圆叶薄荷挥发油的成分研究。目前从薄荷属植物中提取挥发油的方法包括水蒸气蒸馏法、溶剂提取法、同时蒸馏萃取法等传统方法，虽然操作简单、设备便宜，但药材、溶剂用量多，耗时，环境不友好;也有超临界 CO2萃取技术12、顶空固相微萃取法13 等现代方法，其优点在于萃取时间短、环保、挥发油品质好、杂质少等。尤以顶空固相微萃取技术(HSSPME)在挥发油分析方面独树一帜，因为 HSSPME 无需提取剂，药材用量极少，可直接与其他设备联用，集
9、提取、分离、鉴定为一体，分析迅速且数据精确。因此本文采用 HSSPME 萃取技术结合 GCMS 分析鉴定技术对黔产圆叶薄荷中挥发油进行了组分分析，以全面获得黔产圆叶薄荷的挥发油组成信息，并建立起一套快速、准确的圆叶薄荷挥发油分析方法。1实验部分11材料黔产圆叶薄荷购自贵州遵义市农贸市场，产地贵州省遵义市，该药材由遵义医科大学杨建文副主任药师鉴定为 Mentha rotundifolia(L)Huds，中文名为圆叶薄荷。12主要仪器气相色谱质谱联用仪(68905973N)、手动固相微萃取仪(SPMEGC，内含 3 种型号萃取纤维头:100 m PDMS、7 m PDMS、PA)，使用前需将萃取头
10、按说明书要求进行老化)、气相色谱顶空加热器(HP1510)。13挥发油的 HSSPME 萃取131萃取流程将圆叶薄荷风干后粉碎成粉末，称取适量置于容积为 5 mL 的样品瓶中，保持样品瓶上部有一定高度的中空，盖上含有胶垫的瓶盖并拧紧。将样品瓶置于顶空加热器中，在合适温度下平衡 30min，以释放挥发油。然后将接上手柄的纤维头插入到样品瓶中并停留在上部空间，利用手柄推出裸露的萃取头进行顶空萃取。一段时间后取出萃取头并快速插入到气相色谱仪的进样口中进行解吸附。132萃取条件的优化在萃取过程中，对不同极性的萃取头、样品用量、萃取温度、萃取时间、解吸时间等重要影响参数进行优化，以达到最佳萃取效果。14
11、挥发油的 GCMS 分析141色谱条件设定色谱柱 Agilent HP5MS;样品汽化室温度 260;进样方式采用不分流;分离温度采用程序升温，以 3 /min 的升温速率从 50 升温至 230，最终温度保持 5 min;流动载气为高纯氦气，流速 1 mL/min。142质谱条件设定采用 EI 电离方式，电子能量为 70 eV;离子源与四极杆温度分别设定为 230、150;溶剂延迟时间 42 min;m/z 扫描范围 30500。143积分条件设定各组分相对质量分数采用峰面积归一化法计算，为保证结果的可靠性排除噪音干扰，设定可积分的峰面积最小值为 135，最窄峰宽 为 0067;质 谱 数
12、据 的 检 索 数 据 库 采 用Wiley7Nist05、NIST05 这 2 种质谱数据库，由计算机自动检索比对，并给出匹配数据和化合物名称，同时结合人工解析。2结果与讨论21萃取条件的优化结果211萃取头选择不同极性的萃取头对不同成分组成的挥发油萃取效果差异较大，这取决于材质本身分子结构以及空隙与挥发油分子之间的相互作用强弱。对 3 种不同极性的萃取头(100 m PDMS、7 mPDMS、PA)进行吸附能力的考察，以检出峰的数量和总峰面积为双重衡量指标。当样品用量(质量)为 02g，平衡吸附温度 60，吸附时间为 10 min 时，100m PDMS、7 m PDMS、PA 这 3 种
13、萃取头分别检出83、46、45 个峰;总峰面积分别为 3116108、5315107、2528108。结果表明 100 m PDMS 萃取头更能有效地与圆叶薄荷挥发油相互作用，达到理想的吸附效果，因此选用 100 m PDMS 萃取头。212萃取条件样品用量、萃取温度、萃取时间对色谱总峰面积的影响结果如图 1 所示，通过考察这 3 种影响因素获得最佳萃取条件。(1)样品用量。萃取头体积小，容量低，因此样品用量并非越多越好，但是太少则会萃取不足，导致信号低，成分检出不完整。以色谱峰总面积为指标，分别对 0105 g 共计 5 份样品进行了考察。结果表明:当萃取头为 100 m PDMS，平衡及吸
14、附温度为 60，吸附时间为 10 min 时，不同样品用量(由低至高)产生的总峰面积分别为 3020108、3022108、3188108、3381108、3382108，其变化趋势如图 1A 所示。样品质量的增加对总峰面积的增加影响较不明显，04 g 与 05 g 的峰面积相差无几，因此最终确定样品用量为 04 g(此后数据均由 04 g样品获得)。此时样品约占瓶内容积的一半，不容易接触萃取头导致污染。54第 6 期张莹等:顶空固相微萃取气质联用分析黔产圆叶薄荷挥发油图 1总峰面积随样品质量、萃取温度、萃取时间的变化Figure 1The change of total peak area
15、with the sample dosage，extraction temperature，and extraction time(2)萃取温度。挥发油只有超过一定温度才能形成气体从药材中溢出，温度越高溢出量越大，但存在最高阈值。同时，萃取头也具有最佳的萃取温度，在该温度下吸附量最大。以色谱总峰面积为指标，设定吸附时间 10 min，选定 50、60、70、80、90、100、110 进行测定，总峰面积随萃取温度的变化见图1B。结果表明:当温度为 90 时，峰面积达到峰值(1756109)。因此，后续实验将平衡及吸附温度由60 修正为 90。(3)萃取时间。萃取头萃取挥发油会有一个时间过程，在
16、一定时间内，萃取头会达到动态吸附平衡(吸附量=解吸量)，此时吸附量最大，体系处于饱和状态，继续延长吸附时间已无实际意义，甚至有可能因长时间加热导致吸附量减少。以色谱峰总面积为指标，设定 5、10、15、20、25 min 为考察萃取时间，其总峰面积随萃取时间的变化趋势如图 1C 所示。结果表明:当样品用量为 04 g，平衡吸附温度为 90 时，挥发油在 10 min 后即达到吸附饱和，此时总峰面积为 1759109，此后总峰面积开始下降。因此后续实验选择 10 min 作为吸附时间。213解吸时间解吸时间不宜过长，一般在几分钟以内，长时间解吸意味着进样时间长，色谱峰会变宽，分离度变差;但过短也会导致解吸不完全，信号低，还将影响下一次的吸附量，导致重现性差。本实验考察1、2、3 min 的解吸分析结果后确定解吸时间为 2 min，解吸温度为色谱仪样品汽化室温度。在采用 HSSPME 萃取黔产圆叶薄荷的挥发油时，将关键影响因素设定为:萃取头 100 m PDMS;样品质量为 04 g;平衡和萃取温度 90，萃取时间 10 min;解吸时间2 min。在该条件下 HSSPME 萃取率最佳。2