全 文 ：161※分析检测 食品科学 2010, Vol. 31, No. 14
水蒸气蒸馏与顶空进样GC-MS分析白胡椒
挥发性成分
邱丽丽，容 蓉 *，张 莹，蒋海强，李 峰，王振国
(山东中医药大学药学院，山东 济南 250355)
摘 要：分别采用水蒸气蒸馏法和顶空加热提取白胡椒挥发性成分，并对其进行气相色谱 -质谱(GC-MS)分析，发
现不同采集方法制备的白胡椒挥发性成分有所不同。采用顶空进样技术，可鉴定出白胡椒中 32个挥发性化学成分；
采用水蒸气蒸馏法可鉴定出 26个挥发性化学成分；两种采样方法进行的GC-MS分析，有 18种相同化合物，但相
对含量有一定差异。两种样品采集方法，分别提供了白胡椒中不同沸点的挥发物的化学信息，从而建立更全面的
白胡椒挥发性成分 GC-MS表征体系。
关键词：白胡椒；挥发性成分；水蒸气蒸馏；顶空进样；气相色谱 - 质谱联用
Steam Distillation or Headspace Extraction Coupled to Gas Chromatography-Mass Spectrometry for the
Volatile Composition Analysis of White Pepper
QIU Li-li，RONG Rong*，ZHANG Ying，JIANG Hai-qiang，LI Feng，WANG Zhen-guo
(College of Pharmacy, Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan 250355, China)
Abstract ：In the present study, steam distillation and static headspace extraction were separately coupled to gas chromatog-
raphy-mass spectrometry (GC-MS) to analyze the volatile composition of white pepper. The white pepper volatile oils derived
from steam distillation and static headspace extraction had different chemical compositions. Totally 32 volatile components
were identified in the oil derived from static headspace extraction, whereas 26 in the oil derived from steam distillation. Totally
18 were found in both the oils, but each of them exhibited different relative contents in both the oils. Moreover, both the sampling
methods provided useful information about boiling point of volatile compounds so that it was feasible to establish a system for
the GC-MS characterization of white pepper.
Key words：white pepper；volatile compounds；steam distillation；headspace injection；gas chromatography-mass
spectrometry
中图分类号：R282.7 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2010)14-0161-04
收稿日期：2009-11-13
基金项目：国家“973”计划项目(2007CB512601)
作者简介：邱丽丽(1 98 3 —)，女，硕士研究生，主要从事中药及复方活性成分提取分离与质量控制研究。
E-mail：qiulilisdutcm@126.com
* 通信作者：容蓉( 1 9 7 0 —)，女，副教授，博士，主要从事中药及复方活性成分提取分离与质量控制研究。
E-mail：r.rong@sdutcm.edu.cn
白胡椒始载于《新修本草》，为胡椒科植物胡椒
的近干燥或干燥果实。果实变红时采收，用水浸渍数
日，擦去果肉，晒干，为白胡椒(Piper n igrum L. )。
白胡椒性辛、热，归胃、大肠经[ 1 ]，主要功效是温中
散寒、健胃止痛[ 2 ]，尤其对于寒冷腹痛、小儿腹泻有
特效。
对于属热性药的中药白胡椒，近年来的药理研究发
现白胡椒挥发油有抗氧化性能及清除自由基的功效[ 3]。
中药四性的“性 - 效 - 物质三元论”假说认为[ 4 - 7 ]，中
药药性寒热是从药物作用于机体所发生的反应概括出来
的，主要依据是药效；决定药效的是中药的物质基础，
具有相同药性的中药应具有相同或相类的物质基础及其
性效发生机制。故对其挥发性成分进行分析测定，将
有助于认识决定其药性的物质基础。以往文献对白胡椒
挥发性成分的研究[8-11]，前处理多为传统水蒸气蒸馏或
是有机溶剂提取，并没有多种方法同时比较，本实验
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分别采用水蒸气蒸馏法和顶空直接进样技术对白胡椒挥
发性成分进行采集和GC-MS分析，并对其GC-MS分析
结果进行比较。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
白胡椒由山东中医药大学李峰教授鉴定为白胡椒，
产地海南。
所用试剂均为分析纯。
GC 6890 气相色谱仪、MS 5975 质谱仪、7683B自
动进样器、7694E静态顶空进样器、色谱数据处理系统
(MSD Chemstation D.03.00.611) 美国Agilent公司；NIST
MS search 2.0质谱检索数据库。
1.2 方法
1.2.1 挥发性成分的提取
水蒸气蒸馏法：精密称取白胡椒粉末(过 40 目筛)
50g，加蒸馏水 500mL与玻璃珠数粒，振摇混合后，按
《中华人民共和国药典》挥发油测定法(甲法)项下连接
装置[1]。自冷凝管上端加水至充满挥发油测定器的刻度
部分，并再精密加入 3mL的乙酸乙酯于挥发油测定器刻
度上方。置电热套中加热提取 6h，至测定器中油量不
再增加，停止加热，放置片刻，取出乙酸乙酯层。用
乙酸乙酯溶解转移至 10mL量瓶中，并定容至刻度，用
1g无水 Na 2SO 4干燥，取上层清液作为挥发油供试液，
用于 GC-MS分析，进样量 0.2μL。
顶空进样：取新鲜粉碎的白胡椒粉末(过 40目筛)
0.5g准确称定，放入 10mL顶空瓶中密封，置静态顶空
进样器中按顶空进样条件进样。顶空进样条件：样品瓶
加热温度 100℃；样品环温度 120℃；传输线温度 140℃；
样品瓶加热时间 40min，样品环平衡时间 0.05min，进
样时间 1min。
1.2.2 GC-MS分析条件
色谱条件：色谱柱Agilent HP-5 MS(30m× 250μm，
0.25μm)；进样口温度 250℃；载气为 He 气，柱流量
1.2mL/min。水蒸气蒸馏程序升温条件：初始温度 50℃，
以 2℃/min升至 220℃，再以 8℃/min升至 280℃，保持
5min；用于顶空直接进样的程序升温条件：初始温度50℃，
保持 3min，以 0.5℃/min升至 70℃，再以 2℃/min升至
90℃，再以 1℃/min升至 140℃，最后以 10℃/min升到
300℃，保持 5min。
质谱条件：标准质谱调谐；电离方式 EI，电子能
量 70e V；离子源温度：23 0℃；数据采集扫描模式：
全扫描；溶剂延迟时间：挥发油分析为 2min，顶空进
样为 1min。
2 结果与分析
2.1 白胡椒挥发性成分测定
A.水蒸气蒸馏提取；B .静态顶空进样。
图 1 白胡椒挥发性成分 GC-MS总离子流图
Fig.1 GC-MS total ion current chromatograms of white pepper volatile
oils derived from steam distillation and static headspace extraction
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
A
丰
度
(×
10
5 )
时间 /min
10 20 30 40 50 60
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
B
丰
度
(×
10
5 )
时间 /min
10 20 30 40 50 60 70 80 90
按 1.2.2节分析条件，对白胡椒挥发性成分进行GC-
MS分析，其GC-MS总离子流图见图 1，以峰面积归一
化法计算挥发油各组分相对含量。采用化学工作站对各
峰质谱图进行NIST标准谱库的检索并参照文献[8-13]进
行确认，人工谱图解析，并查对有关质谱资料，从基
峰相对丰度等几个方面进行直观比较，从而确定白胡椒
挥发性化学成分的结构，结果见表 1。
2.2 白胡椒挥发性成分分析
对白胡椒的挥发性成分进行 GC-MS分析表明：采
用水蒸气蒸馏提取的挥发油分离鉴定出 26种化合物，其
峰面积之和占总色谱峰面积的 97.2%，含量较高的组分
为(1S)-3,7,7-三甲基 -双环[4.1.0]庚 -3-烯(24.62%)、石竹
烯(23.94%)、D-柠檬烯(17.65%)；采用顶空进样GC-MS
分析，分离鉴定出 32种化合物，其峰面积之和占总色
谱峰面积的95.6%，含量较高的组分为(1S)-3,7,7-三甲基 -
双环[4.1.0]庚 -3-烯(24.65%)、D-柠檬烯(16.74%)。两种
方法分析结果中有 18种共有化合物，这些共有化合物在
水蒸气提取的挥发油中占 92.3%，在顶空进样分析的挥
发性成分中占 75.7%。
由表 1可知，[S-(R*,S*)]-5-(1,5-二甲基 -4-己烯基)-2-
甲基 -1,3-环己二烯、β-水芹烯、α-金合欢烯、1-(1,
5-二甲基 -4-己烯基)-4-甲苯为顶空直接进样分析检测到
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表 1 白胡椒挥发性化学成分 GC-MS分析结果
Table 1 GC-MS analytical results of volatile composition of white pepper based on different sampling methods
编号 化合物 分子式 相对分子质量
相对含量 /%
匹配度 /%
水蒸气蒸馏 静态顶空
1 1S-α -蒎烯 C10H16 136 2.996 0.213 96
2 莰烯 C10H16 136 0.079 0.699 96
3 β-蒎烯 C10H16 136 6.869 8.368 91
4 β-月桂烯 C10H16 136 2.215 0.165 91
5 α-水芹烯 C10H16 136 6.343 7.294 94
6 (1S)-3,7,7-三甲基 -双环[4.1.0]庚 -3-烯 C10H16 136 24.621 24.65 97
7 1-甲基 -4-(甲基乙基)-苯 C10H14 134 1.110 0.082 97
8 D-柠檬烯 C10H16 136 17.648 16.738 95
9 1-甲基 -4-(甲基乙基)-1,4-环己二烯 C10H16 136 0.220 0.202 97
10 1-甲基 -4-(甲基亚乙基)-环己烯 C10H16 136 1.753 1.160 98
11 1R-α -蒎烯 C10H16 136 0.112 4.489 96
12 (3R-反式)-4-乙烯基 -4-甲基 -3-(1-甲基乙烯基)-1-(1-甲基乙基)-环己烯 C15H24 204 2.458 0.974 98
13 α-荜澄茄油烯 C15H24 204 1.257 0.028 98
14 石竹烯 C15H24 204 23.945 5.040 99
15 [S-(R*,S*)]-3-(1,5-二甲基 -4-己烯基)-6-亚甲基 -环己烯 C15H24 204 0.103 3.165 96
16 [S-(E,E)]-1-甲基 -5-亚甲基 -8-(1-甲基乙基)-1,6-环癸二烯 C15H24 204 0.080 0.377 98
17 [1S-(1α,2β,4β)]-1-乙烯基 -1-甲基 -2,4-异(1-甲基乙烯基)-环己烷 C10H16 136 0.374 0.257 96
18 (S)-1-甲基 -4-(5-甲基 -1-亚甲基 -4-己烯基)-环己烯 C15H24 204 0.094 1.805 96
19 4-亚甲基 -1-(1-甲基乙基)-双环[3.1.0]己烷 C10H16 136 0.109 91
20 4-甲基 -1-(1-甲基乙基)-双环[3.1.0]己烷脱氢化衍生物 C10H16 136 0.161 90
21 萜品醇 C10H18O 154 0.170 91
22
[3aS(3aα,3bβ,4β,7α,7aS*)]-八氢 -7-甲基 -3-亚甲基
C15H24 204 0.126 96
-4-(1-甲基乙基)-1H-环戊烯并[1,3]环丙并[1,2]苯
23 α -石竹烯 C15H24 204 1.218 98
24 1-甲基 -4-(1-甲基乙基)-1,3-环己二烯 C10H16 136 2.416 97
25 (1S-顺式)-1,2,3,5,6,8a-六氢 -4,7-二甲基 -1-(1-甲基乙基)-萘 C15H24 204 0.505 99
26 石竹烯氧化物 C15H24O 220 0.254 90
27 β -水芹烯 C10H16 136 2.014 91
28 1-甲基 -2-(1-甲基乙基)-苯 C10H14 134 0.915 97
29 2-甲基 -5-(1-甲基乙基)-双环[3.1.0]己 -2-烯 C10H16 136 0.187 91
30 1,1-二甲基 -2-(3-甲基 -1,3-丁二烯基)-环丙烷 C10H16 136 0.402 90
31 (1S-(+))-1,7,7-三甲基 -双环[2.2.1]庚 -2-醇 C10H18O 154 0.211 91
32 胡椒烯 C15H24 204 0.601 99
33 (+)-环异苜蓿烯 C15H24 204 0.119 99
34 Z,Z,Z-1,5,9,9-三甲基 -1,4,7,-环十一烷三烯 C15H24 204 0.183 98
35 1-(1,5-二甲基 -4-己烯基)-4-甲苯 C15H22 202 2.737 98
36 2,3,4,4a,5,6-六氢 -1,4a-二甲基 -7-(1-甲基乙基)-萘 C15H24 204 0.363 97
37 (1α,4aβ,8aα)-1,2,3,4,4a,5,6,8a-八氢 -7-甲基 -4- 亚甲基 -1-(1-甲基乙基)-萘 C15H24 204 0.591 95
38 [S-(R*,S*)]-5-(1,5-二甲基 -4-己烯基)-2-甲基 -1,3-环己二烯 C15H24 204 9.348 95
39 α -金合欢烯 C15H24 204 2.071 90
40 γ -榄香烯 C15H24 204 0.148 91
的成分，而水蒸气蒸馏法制备的挥发油中没有发现；其
中前 3种成分均为萜类化合物，对热和光比较敏感，水
蒸气蒸馏过程会使其发生氧化、重排及聚合反应，导
致其结构变化。静态顶空进样分析时，只需将白胡椒
粉碎，直接装入样品瓶中，加热平衡即可取样测定，
避免了一些化学成分加热分解、被氧化及见光反应的可
能性。
3 讨 论
3.1 本实验从白胡椒挥发油中发现[S-(R*,S*)]-5-(1,5-二
甲基 -4-己烯基)-2-甲基 -1,3-环己二烯，且含量较高
(9.35%)，但在文献[8-13]未检出。分析原因是由于白胡
椒不同年生、不同时期采收，挥发油含量变化很大，
成分也会有较大差异。
3.2 关于白胡椒粉的风味成分，李祖光等[14]曾采用固
相微萃取的前处理方法，结合 GC-MS进行分析。本实
验有别于以往的实验方法，首次采用静态顶空进样的方
式，在一定时间内使挥发性成分从药材粉末中挥发后直
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接进样，无需萃取过程，操作更加简单且无溶剂残留，
可广泛用于中药材中挥发性成分、特别是热不稳定的挥
发性成分的研究。
3.3 静态顶空进样和水蒸气蒸馏提取挥发油两种挥发性
成分采集方法，分别侧重于中药中易挥发的及稳定性较
高的挥发性成分的制备。故采用 GC-MS对中药挥发性
成分进行表征分析时，宜采用两种采样技术分别制备供
试品，用其 GC-MS分析结果对中药挥发性成分进行联
合表征，可以得到更加全面的成分信息，更利于建立
中药药性物质基础 GC-MS表征体系。
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