全 文 :香料香精化妆品 2014年4月第2期
FLAVOUR FRAGRANCE COSMETICS April,2014,NO.2
研究报告
www.fc-journal.com
气相色谱-飞行时间质谱法分析德国洋甘菊油中的挥发性成分*
1.红塔烟草(集团)有限责任公司技术中心,云南玉溪
653100;
2.昆明理工大学化学工程学院,云南昆明 650500
徐杨斌1,2 王 凯1# 冒德寿1 李智宇1…………………
唐 辉2 杨 眉1
作 者 简 介
徐杨斌(1989—),男,在读硕士研究生,
主要从事香精香料分析研究。
#通讯作者:王凯(1977—),男,主要从
事天然香原料研究工作。
联系电话:0871-2965178
E-mail:wangkai@hongta.com
利用气相色谱-飞行时间质谱,对德国洋甘菊油的挥发性成分进行了分析,并用峰面积归一化法计算了各成分的相对含
量。通过质谱库检索,辅助英文版精油数据库(ESO2010版)比对,分析并确定出洋甘菊油中的72个成分,占其总挥发性成分
的88.35%。德国洋甘菊油的主要成分为α-红没药醇氧化物B(16.17%)、双环大根香叶烯 (15.35%)、α-红没药醇氧化物A
(10.11%)、蒿酮 (8.23%)、大根香叶烯 D (7.01%)、α-红没药酮氧化物(6.08%)、β-罗勒烯 (5.39%)、(E)-β-金合欢烯
(2.56%)、斯巴醇 (2.48%)、母菊薁 (2.46%)、香芹酮 (1.49%)、薄荷醇 (1.37%)等。其中萜类化合物及其衍生物共42个,
占洋甘菊油总挥发性成分的79.99%。通过保留指数来鉴别同系物及同分异构体,提高了天然香原料中化合物定性的准
确性。
洋甘菊油 气相色谱 飞行时间质谱 挥发性成分 保留指数
Analysis of Volatile Components in German Chamomile Oil by GC-TOF MS*
XU Yangbin1,2 WANG Kai1# MAO Deshou1 LI Zhiyu1 TANG Hui2 YANG Mei1
(1.Research and Development Center,Hongta Tobacco(Group)Co.,Ltd.,Yuxi 653100,Yunnan,Chi-
na;2.Colege of Chemical Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming
650500,Yunnan,China)
Abstract: The volatile components of chamomile oil were analyzed by gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry,
and the peak area normalization method was used to calculate the relative content of each component.With the mass spectrome-
try library search,72 compounds which account for 88.35%of the volatile components of chamomile oil,were identified by u-
sing reference literature and retention index of ESO database(ESO2010).α-Bisabolol oxide B(16.17%),bicyclogermacrene
(15.35%),α-bisabolol oxide A (10.11%),artemisia ketone (8.23%),germacrene D (7.01%),α-bisabolone oxide
(6.08%),β-ocimene(5.39%),(E)-β-farnesene(2.56%),spathulenol(2.48%),chamazulene(2.46%),carvone(1.49%)
and menthol(1.37%)were the main components.Among them,42 compounds were terpenoids and their derivatives,which
account for 79.99%of the volatile components of chamomile oil.The homologues and isomers were confirmed by using reten-
tion index,and the accuracy of compound qualitative analysis in natural flavor was improved.
Key words: chamomile oil gas chromatography time-of-flight mass spectrometry volatile components retention index
*基金项目:云南中烟工业有限责任公司资助项目(编号2013FL10)
收稿日期:2013-08-28;修回日期:2013-10-07
洋甘菊(Matricaria Chamomillal L.)又称母
菊,为菊科母菊属(Matricaria)一年生或多年生草
本,全草具香气,含有挥发性芳香油,是一种极具开
发价值的香料植物。洋甘菊原产于英国,多栽种于
德国、法国和摩洛哥。母菊、罗马洋甘菊和德国洋
甘菊有许多共同的特征:高约30 cm,中心呈黄色,
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花瓣白色,具略为毛茸茸的叶片。洋甘菊具有助
眠、缓解炎症和疼痛症状的功效[1-2]。罗马洋甘菊也
被称为“春黄菊”,其精油呈淡黄色或绿色,常用于
护肤品。德国洋甘菊的精油呈深蓝色,这是由于在
蒸馏萃取过程中,植物的天然成分与蒸气混合,产
生一种“蓝甘菊油烃”(母菊薁),而呈现出罕见的蓝
色,迥异于其他洋甘菊油。德国洋甘菊很少用于护
肤品,主要用于药物。
目前,国内外对洋甘菊油的研究主要集中在黄
酮类成分的检测、芹菜苷质量浓度测定、生物活性
测试、医药功能等方面[3-6],而对洋甘菊油香气成分
的报道[7-8]相对较少。同时,对于天然产物应用保留
指数对其色谱分析结果进行鉴别的报道[9-10]也较
少。本文采用气相色谱-飞行时间质谱法,结合保留
指数比对,对德国洋甘菊油的挥发性成分进行了分
析,提高了天然香原料中化合物定性的准确性,为
洋甘菊油的成分剖析、开发应用提供了依据。
1 试验部分
1.1 试剂与材料
洋甘菊油,爱普香料(集团)股份有限公司;氯
仿、甲醇、正己烷均为色谱纯,购自百灵威科技有限
公司;正构烷烃C7~ C30,购自美国Sigma-Aldrich
公司。
1.2 仪器
Selectable Pegasus4D GC-TOF MS气相色谱-
飞行时间质谱联用仪,美国LECO公司。
1.3 仪器工作条件
1.3.1 色谱条件
RXi-5sil MS 色 谱 柱 (60 m×0.25 mm×
0.25μm);载气:氦气,流量:1.0mL/min;升温程
序:初始温度50 ℃,以3 ℃/min的速率升温至
180℃,再以10℃/min的速率升温至220℃,保持
22 min;进样口温度:250℃,进样量:1.0μL;分流
比:10∶1;溶剂延迟:300 s。
1.3.2 质谱条件
电子轰击离子源(EI);电离能量:70 eV;离子
源温度:200 ℃;传输线温度:250 ℃;扫描范围
(m/z):40~450;采集速率10 spec/s,质谱检索:
Wiley9N谱库、Nist08谱库。
1.3.3 定性方法
采用GC-TOF MS法分析洋甘菊油中的挥发性
成分,通过Nist08和 Wiley9N质谱库自动检索,扣
除柱流失和溶剂残留后,比对ESO精油数据库的保
留指数(可接受误差不超过3%)后对其定性,并以
面积归一化法确定各组分的相对百分比。
1.4 试验方法
采用溶剂稀释直接进样法:称取洋甘菊油
0.40 g,用甲醇-三氯甲烷 (体积比1∶4)混合溶液
定容至5 mL;正构烷烃C7~C30用正己烷稀释成质
量分数为5%的溶液,用于保留指数的测定。进样
前所有样品均经0.45μm有机相滤膜过滤,按仪器
工作条件进行测定。
2 结果与讨论
2.1 洋甘菊油外观和香味的比较
春黄菊精油呈浅黄色,具有较浓的药草香和轻
微的柑橘香、松柏香、木香、土壤香、香荚兰香,是最
常见的护肤品用香原料。德国洋甘菊精油具有较
浓的木头香、药草香和轻微的松柏香、香荚兰香[11],
呈深蓝色,其色彩在天然产物中极为独特。但由于
其气味欠佳,刺激性也强于春黄菊精油,故较少用
于护肤品中,主要在药品中应用。
2.2 洋甘菊油的挥发性成分
经分析鉴定,洋甘菊油中的挥发性成分见表1,
洋甘菊油的气相色谱-飞行时间质谱分析的总离子
流谱图见图1。
表1 GC-TOF MS法对洋甘菊油挥发性成分的分析结果
序号 化合物名称 相似度 保留时间/min CAS号
保留指数
观测值 引用值
峰面积
百分比/%
1 2-甲基丁酸乙酯 902 9.25 7452-79-1 844 854 0.225
2 异戊酸乙酯 898 9.39 108-64-5 849 860 0.009
3 庚醛 824 11.21 111-71-7 902 903 0.004
4 α-侧柏烯 868 12.71 75715-79-6 936 935 0.040
5 2-甲基丁酸丙酯 904 12.98 37064-20-3 943 936* 0.103
6 α-水芹烯 841 14.39 99-83-2 975 1006 0.021
7 桧烯 847 14.67 3387-41-5 982 976 0.022
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(续表1)
序号 化合物名称 相似度 保留时间/min CAS号
保留指数
观测值 引用值
峰面积
百分比/%
8 甲基庚烯酮 830 14.72 110-93-0 983 990 0.082
9 月桂烯 877 15.00 123-35-3 989 991 0.111
10 2-正戊基呋喃 869 15.04 3777-69-3 990 992 0.173
11 (Z)-β-罗勒烯 845 15.15 3338-55-4 993 1039 0.014
12 艾醇 861 15.21 26127-98-0 994 998 0.207
13 辛醛 911 15.59 124-13-0 1003 1002 0.073
14 邻-伞花烃 902 16.73 527-84-4 1027 1021 0.147
15 苧烯 922 16.97 138-86-3 1032 1032 0.580
16 (E)-β-罗勒烯 886 17.14 3338-55-4 1036 1049 0.862
17 2-甲基丁酸丁酯 892 17.33 15706-73-7 1040 1028* 0.055
18 β-罗勒烯 923 17.69 13877-91-3 1047 1041 5.388
19 蒿酮 909 18.19 546-49-6 1058 1062 8.234
20 萜品烯 852 18.32 99-85-4 1061 1064 0.423
21 辛醇 858 18.72 111-87-5 1069 1075 0.015
22 蒿醇 853 19.25 57590-19-9 1080 1083 0.420
23 丙酸叶醇酯 813 20.01 33467-74-2 1096 1095 0.049
24 壬醛 895 20.38 124-19-6 1104 1104 0.042
25 异丁酸己酯 802 22.37 2349-7-7 1146 1150 0.007
26 异薄荷酮 826 22.99 491-07-6 1159 1164 0.110
27 惕各酸丁酯 784 23.16 7785-66-2 1162 1116* 0.542
28 异薄荷醇 832 23.65 23283-97-8 1173 1193 0.033
29 薄荷醇 920 24.02 2216-51-5 1181 1177 1.370
30 萘 862 24.47 91-20-3 1190 1180 0.057
31 癸醛 879 25.20 112-31-2 1205 1207 0.012
32 异戊酸叶醇酯 821 26.53 35154-45-1 1234 1226* 0.072
33 异戊酸己酯 857 26.81 10032-13-0 1241 1242 0.010
34 香芹酮 919 27.10 99-49-0 1247 1248 1.490
35 乙酸薰衣草酯 827 28.72 25905-14-0 1282 1289 0.094
36 十三烷烃 861 29.57 629-50-5 1301 1300 0.046
37 乙酸二氢香芹酯 833 30.67 20777-49-5 1325 1331 0.045
38 α-荜澄茄油萜 871 31.52 17699-14-8 1345 1356 0.120
39 丁香酚 858 31.90 97-53-0 1354 1364 0.013
40 癸酸 835 32.17 334-48-5 1360 1376 0.009
41 α-蒎烯 825 33.17 3856-25-5 1382 1379 0.064
42 β-榄香烯 843 33.70 515-13-9 1394 1391 0.080
43 白菖烯 877 33.82 17334-55-3 1397 1429 0.498
44 甲基丁香酚 852 33.87 93-15-2 1398 1407 0.046
45 α-古芸烯 836 34.84 489-40-7 1422 1412 0.042
46 反式石竹烯 930 35.12 87-44-5 1428 1427 0.526
47 香橙烯 868 35.91 25246-27-9 1447 1448 0.225
48 (E)-β-金合欢烯 909 36.36 28973-97-9 1458 1456 2.559
49 α-律草烯 891 36.63 6753-98-6 1464 1461 0.093
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(续表1)
序号 化合物名称 相似度 保留时间/min CAS号
保留指数
观测值 引用值
峰面积
百分比/%
50 香树烯 886 36.84 25246-27-9 1469 1471 0.118
51 大根香叶烯D 897 37.76 23986-74-5 1491 1485 7.004
52 α-姜烯 824 38.05 495-60-3 1499 1495 0.006
53 (+)-喇叭烯 903 38.11 21747-46-6 1500 1494 0.557
54 双环大根香叶烯 860 38.37 100762-46-7 1507 1496 15.352
55 β-甜没药烯 830 38.58 495-61-4 1512 1510 0.022
56 大根香叶烯C 858 38.92 23986-74-5 1521 1520 0.103
57 δ-杜松烯 878 39.09 483-76-1 1525 1524 0.325
58 (E,Z)-α-金合欢烯 744 40.01 28973-98-0 1548 1511* 0.133
59 橙花叔醇 932 40.58 7212-44-4 1562 1556 0.740
60 斯巴醇 901 41.50 6750-60-3 1586 1579 2.478
61 绿花白千层醇 810 42.61 552-02-3 1616 1596 0.035
62 反-金合欢烯环氧化合物 827 42.94 83637-40-5 1626 — 0.502
63 α-红没药醇氧化物B 867 44.39 26184-88-3 1669 1654 16.173
64 红没药醇 848 45.17 515-69-5 1692 1684 0.386
65 α-红没药酮氧化物 836 45.19 22567-38-0 1692 1682 6.076
66 7-甲氧基香豆素 828 46.21 531-59-9 1734 — 0.063
67 母菊薁 813 46.52 529-05-5 1747 1724 2.463
68 α-红没药醇氧化物A 840 46.88 22567-36-8 1763 1744 10.112
69 十八烷烃 816 47.73 593-44-3 1800 1800 0.002
70 植酮 827 48.59 16825-16-4 1840 1830* 0.077
71 植醇 819 55.55 150-86-7 2108 2117 0.096
72 二十三烷烃 843 64.09 638-67-5 2300 2300 0.027
注:保留指数(观测值)由Pegasus4D工作站自动计算而得,保留指数(引用值)采用文献[12]的数据,其中带*的值是相似柱(DB1柱或
OV101柱)的值。
图1 洋甘菊油气相色谱-飞行时间质谱分析的总离子流谱图
从表1和图1可知,从洋甘菊油中共鉴定出72
个挥发性化合物,其中醇类10个,酸类1个,杂环类
2个,醛类4个,酚类2个,酯类及内酯类11个,酮
类5个,烷烯烃类31个,其他类化合物6个;主要成
分为α-红没药醇氧化物B(16.17%)、双环大根香
叶烯 (15.35%)、α-红没药醇氧化物 A (10.11%)、
蒿酮 (8.23%)、大根香叶烯D(7.01%)、α-红没药
酮氧化物(6.08%)、β-罗勒烯 (5.39%)、(E)-β-金
合欢烯 (2.56%)、斯巴醇 (2.48%)、母菊薁 (2.46%)、
香芹酮 (1.49%)、薄荷醇 (1.37%)等。
定性分析中检测出了洋甘菊精油的标志性化
合物母菊薁(也称为蓝香油奥,是一种高效抗过敏
物)。分析结果中萜类化合物及其衍生物共计42
个,占洋甘菊油总挥发性成分的79.99%,这个结果
解释了其香气更为清新及具轻微萜烯样气息的原
因。同时,德国洋甘菊油挥发性成分中所含有的红
没药醇氧化物、大根香叶烯、罗勒烯、金合欢烯等主
要组分也是其重要的香气成分,是香料工业中具有
重要价值的萜类物质。
2.3 保留指数在定性鉴定中的应用
保留指数表示物质在固定液上的保留值行为,
具有重现性好、标准统一及温度系数小等优点,是
目前在国际上得到公认的定性指针。由于天然香
原料中的化合物普遍存在一些同分异构体或同系
物,仅用质谱库检索和匹配度定性会出现多种可能
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性,导致化合物的定性极为困难,甚至出现误判。
而在质谱分析结果中,化合物出现保留指数相同且
质谱图像相同的概率极低,因此,保留指数是复杂
体系特别是中草药、香精香料、食品等学科领域的
分析工作中十分重要的定性依据。
通过质谱库检索后,再利用ESO精油数据库进
行辅助定性,提高了天然化合物定性的准确率,减
少了误判和错判。表2是对化合物定性分析时应用
保留指数进行确认的实例。
表2 保留指数的应用实例
需确认的化合物 质谱库检索出的化合物 相似度 保留时间/min
保留指数
文献值 实测值
确认的化合物
大根香叶烯
同分异构体
大根香叶烯D 858 38.92 1520 1521 大根香叶烯C
大根香叶烯D 897 37.76 1485 1491 大根香叶烯D
金合欢烯
同分异构体
α-金合欢烯 840 36.36 1456 1458 (E)-β-金合欢烯
α-金合欢烯 744 40.01 1511* 1548 (E,Z)-α-金合欢烯
本文对检索出的72个化合物进行定性分析时,
发现有许多同系物、同分异构体若仅采用质谱库检
索来定性会难以判定甚至误判,如表2所示。例如,
需确认化合物为大根香叶烯同分异构体,按匹配度
高低排序难以辨别是大根香叶烯D还是大根香叶
烯C,经查询保留指数(大根香叶烯C为1520),结
合实测值(1521),可判断化合物为大根香叶烯C。
同时,通过ESO精油数据库的辅助定性,可以得出:
在总离子流谱图中,大根香叶烯D较大根香叶烯C
先出峰。又如,在判定金合欢烯同分异构体时,按
匹配度高低排序不能确定是(E)-β-金合欢烯还是
(E,Z)-α-金合欢烯,如果根据质谱库检索结果会将
36.36 min出峰误判为α-金合欢烯。但经比对ESO
精油数据库,相似度为840的化合物实测保留指数
值(1458)与(E)-β-金合欢烯的文献值(1456)更接
近,故应判定为(E)-β-金合欢烯,而相似度为744的
化合物实测保留指数值(1548)与(E,Z)-α-金合欢
烯的文献值(1511*)更接近,故应判定为(E,Z)-α-
金合欢烯。此外,洋甘菊油中存在大量酯类同系
物,正构长链烷烃等物质必须通过比对保留指数才
能准确定性。
3 结论
利用气相色谱-飞行时间质谱,建立了德国洋甘
菊油的指纹图谱,通过质谱库检索及保留指数比对
确认,共定性了72个挥发性化合物,主要成分是α-
红没药醇氧化物B、双环大根香叶烯、α-红没药醇氧
化物A、蒿酮、大根香叶烯D、α-红没药酮氧化物、β-
罗勒烯、(E)-β-金合欢烯、斯巴醇、母菊薁、香芹酮、
薄荷醇等。在定性过程中,使用ESO精油数据库进
行辅助比对,提高了定性的准确性,减少了对同系
物和同分异构体的误判和错判。本研究为洋甘菊
油的成分剖析及开发应用提供了参考依据。
参考文献
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