GC-MS結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法分析艾葉揮發(fā)油成分

摘要為了建立區(qū)分艾葉揮發(fā)油產(chǎn)地的數(shù)學(xué)模型，通過GC-MS結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)的方法，對艾葉揮發(fā)油化學(xué)成分進(jìn)行分析，以面積歸一化法測定各組分的相對百分含量，并定量研究桉油精、樟腦、龍腦、β-石竹烯、氧化石竹烯等五種代表性成分。水提艾葉揮發(fā)油中桉油精的含量最高達(dá)到27.89

mg/g。超臨界CO2萃取-分子蒸餾（SFE-MD）得到的艾葉揮發(fā)油桉油精含量不高，有較大損失。水提揮發(fā)油成分多集中在低沸點(diǎn)餾分，高沸點(diǎn)餾分缺失明顯。用PCA和OPLS-DA法建模并識別揮發(fā)油樣品，模型可有效區(qū)分湯陰北艾、羅浮山紅腳艾等不同品種。同時(shí)篩選出標(biāo)記化合物，對艾葉揮發(fā)油鑒別有借鑒意義。引言艾葉是菊科多年生灌木狀草本植物艾（Artemisiaargyi

Lévl.etVant）的干燥葉片，中國藥典記載其性溫，味辛、苦，歸肝、脾、腎經(jīng)，具有理氣血、逐寒濕等功效。艾葉揮發(fā)油是艾葉的有效成分，其主要成分有萜品烯醇-4、β-石竹烯、蒿醇、芳樟醇、樟腦、龍腦、桉油精等。石竹烯可以鎮(zhèn)咳、抗菌，桉油精可以解熱、消炎、抗菌、驅(qū)蚊，樟腦可以通關(guān)竅、殺蟲止癢、消腫止痛，龍腦也是具有抗菌活性的物質(zhì)。艾葉揮發(fā)油可以開發(fā)成驅(qū)蚊等功效性揮發(fā)油產(chǎn)品。艾葉揮發(fā)油常用的提取方法有水蒸氣蒸餾法、超臨界CO2萃取法、石油醚提取法等。石油醚提取方法易造成溶劑殘留，影響了揮發(fā)油的品質(zhì)。水蒸氣蒸餾法工藝和設(shè)備成本低，目前應(yīng)用最廣，但水蒸氣蒸餾法效率低，蒸餾時(shí)間長，而揮發(fā)油本身具有熱敏性，長時(shí)間的高溫蒸煮會影響精油質(zhì)量。相比之下，超臨界CO2萃取法，速率更快，條件更溫和，不存在溶劑殘留問題，是高端精油的首選制備工藝。超臨界CO2萃取得到的揮發(fā)油，也需要精制才能得到最終產(chǎn)品，文獻(xiàn)中報(bào)道最多的是精制方法是乙醇法和分子蒸餾法。分子蒸餾法尤其適用于熱敏性體系，同時(shí)經(jīng)分子蒸餾分離可得到除揮發(fā)油以外的重油以及蠟質(zhì)組分，這些組分也可以應(yīng)用在不同的化妝品領(lǐng)域，使得超臨界CO2萃取-分子蒸餾（SFE-MD）工藝的經(jīng)濟(jì)性得到了整體的提高。艾葉揮發(fā)油的品質(zhì)決定了其價(jià)值，有必要開發(fā)新方法鑒別艾葉揮發(fā)油的原料道地性，從而對其品質(zhì)做出客觀評價(jià)。本文對水蒸氣蒸餾法、SFE-MD法得到的揮發(fā)油組分，建立GC-MS分析方法并對其化學(xué)成分開展定性、定量分析研究，同時(shí)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)建立模型，對不同產(chǎn)地的揮發(fā)油進(jìn)行識別，對艾葉揮發(fā)油品質(zhì)鑒定有借鑒意義。

正文部分1

實(shí)驗(yàn)部分1.1

主要儀器與試劑1.2

實(shí)驗(yàn)方法1.2.1

艾葉揮發(fā)油理化性質(zhì)檢驗(yàn)艾葉揮發(fā)油的理化性質(zhì)結(jié)果見表2。1.2.2

GC-MS條件優(yōu)化了進(jìn)樣口溫度、升溫速率等條件，見圖1，方法1升溫速率較快，樣品檢測時(shí)間短，但樣品分離度不夠好。在方法1的基礎(chǔ)上，減緩升溫速率得到方法2，方法2樣品加測時(shí)間長。1.3

溶液的配制1.3.1

對照品溶液的制備1.3.2

供試品溶液精密稱量適量艾葉揮發(fā)油樣品，分別加入到10

ml容量瓶中，以正己烷定容，保證樣品完全溶解。經(jīng)微孔濾膜過濾后，即為供試品溶液。1.4

樣品含量的測定以1.2.2

GC-MS條件分別對艾葉揮發(fā)油樣品進(jìn)行測定，平行3次取平均值，計(jì)算桉油精、樟腦、龍腦、β-石竹烯、氧化石竹烯的含量，結(jié)果見表4。1.5

主成分分析（PCA）與正交偏最小二乘判別分析（OPLS-DA）分析將揮發(fā)油GC-MS樣品數(shù)據(jù)（S2-S13）導(dǎo)入SIMCA

16軟件用于多變量分析。首先采用PCA法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得數(shù)據(jù)間整體聚類的關(guān)系。然后采用OPLS-DA方法對12個(gè)樣品的差異進(jìn)行可視化分析，并計(jì)算相應(yīng)的變量重要性（VIP），對VIP＞1的變量進(jìn)行非參數(shù)檢驗(yàn)。最后選擇VIP＞1和P＞0.05的變量作為鑒別艾葉揮發(fā)油來源的潛在標(biāo)記化合物。

2

結(jié)果與討論艾葉揮發(fā)油（S5）按照前述色譜方法的得到的總離子流圖見圖2。2.1

組分與含量水提艾葉揮發(fā)油中桉油精的含量最高達(dá)到27.89

mg/g，SFE-MD得到的艾葉揮發(fā)油桉油精含量不高，可能由于桉油精沸點(diǎn)較低，在分子蒸餾段損失較大。水提揮發(fā)油有25個(gè)成分，主要是低沸點(diǎn)餾分，高沸點(diǎn)餾分缺失比較明顯。羅浮山紅腳艾揮發(fā)油中龍腦、β-石竹烯和氧化石竹烯的含量明顯比湯陰北艾揮發(fā)油要高，可以預(yù)見艾葉品種對其揮發(fā)油品質(zhì)有較大影響。2.2

不同揮發(fā)油成分比較利用SIMCA16.0軟件對不同產(chǎn)地艾葉揮發(fā)油樣品S2-S13

GC-MS數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA分析，結(jié)果見圖3，可以觀察到根據(jù)依據(jù)艾葉品種，樣品展現(xiàn)比較好的聚合度，前兩個(gè)成分解釋了總方差的89%。為了尋找可能的區(qū)分不同艾葉來源揮發(fā)油的潛在化學(xué)標(biāo)記物，進(jìn)一步采用有監(jiān)督的模式識別方法OPLS-DA進(jìn)行分析。OPLS-DA得分圖見圖4，可以清晰的看到，12個(gè)樣品被分為2組，其中R2Y

=0.998，Q2=0.937，表明模型的分類效果良好。OPLS-DA的結(jié)果表明，不同艾葉品種的艾葉揮發(fā)油成分存在較大的差異。3

結(jié)論結(jié)論本文針對水蒸氣法、SFE-MD法得到的艾葉揮發(fā)油組分，建立了GC-MS分析方法，并對揮發(fā)油中的桉油精、樟腦、龍腦、β-石竹烯、氧化石竹烯進(jìn)行定量研究，發(fā)現(xiàn)艾葉品種對其揮發(fā)油組成有較大影響。水提艾葉揮發(fā)油中桉油精的含量最高達(dá)到27.89

mg/g，SFE-MD得到的艾葉揮發(fā)油桉油精含量不高，可能由于桉油精沸點(diǎn)較低，在分子蒸餾段損失較大。水提揮發(fā)油有25個(gè)成分，主要是低沸點(diǎn)餾分，高沸點(diǎn)餾分缺失比較明顯。在SFE-MD樣品中，主要成分為4-側(cè)柏醇、龍腦、樟腦、4-萜烯醇、4-異丙基-1-甲基-2

環(huán)己烯-1-醇、β-石竹烯等。針對不同產(chǎn)地艾葉得到的艾葉揮發(fā)油，對其GC-MS組分含量結(jié)果以PCA和OPLS-DA方法建立模型，在OPLS-DA模型中，12個(gè)樣品被分為2組，其中R2Y

=0.998，Q2=0.937，表明模型的分