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顶空气相色谱-质谱联用技术结合保留指数鉴别猫人参中的挥发性成分



全 文 :书·论著·
顶空气相色谱-质谱联用技术结合保留指数鉴别猫人参中的挥发性成分
李 玲1,吕 磊2,董 昕1,吕狄亚1,徐 立3(1.第二军医大学药学院分析测试中心,上海200433;2.东方肝胆外科医
院药材科,上海200438;3.解放军113医院药械科,浙江 宁波315040))
[作者简介] 李 玲,硕士,实验师.研究方向:药物质量标准研究.
E-mail:316262150@163.com
[通讯作者] 徐 立,本科,主任药师.研究方向:药物质量控制研
究.E-mail:995399106@qq.com
  [摘要] 目的 分析中药猫人参的挥发性成分。方法 采用顶空气相色谱-质谱联用技术(HS-GC-MS),并结合保留指
数对其挥发性成分进行定性定量分析。结果 共分离出猫人参中42种挥发性成分,鉴别出其中的25种,主要包括醇类、醛
类、脂类和烃类等。结论 结合保留指数的计算,提高了 HS-GC-MS定性的准确性,该方法可为猫人参资源合理开发利用提
供依据。
  [关键词]  猫人参;顶空气相色谱-质谱联用;保留指数;挥发性成分
[中图分类号] R927   [文献标志码] A   [文章编号] 1006-0111(2016)01-0052-04
[DOI] 10.3969/j.issn.1006-0111.2016.01.014
Analysis of volatile components from Actinidia valvata by HS-GC-MS based on
retention index
LI Ling 1,LLei 2,DONG Xin1,LDiya1,XU Li 3(1.Pharmaceutical Analysis Center,School of Pharmacy,Second Military
Medical University of PLA,Shanghai 200433,China;2.Department of Pharmacy,Eastern Hepatobiliary Surgery Hospital,
Shanghai 200438,China;3.Department of Medicinal Instrument,No.113Hospital of PLA,Ningbo 315040,China)
[Abstract] Objective To establish a method for determining volatile components fromActinidia valvata Dunn.Methods
 A static headspace-gas chromatography-mass spectrometry(HS-GC-MS)method was used to analyze volatile components,
and the separated peaks were identified by mass spectal library searching combined with retention index comparison.Results 42
volatile components were separated fromActinidia valvata Dunn and 25of them were identified,mainly including alcohols,es-
ters,aldehydes,hydrocarbons and so on.Conclusion Combined with retention index calculation,this method improved accuracy
of qualitation of HS-GC-MS and provided scientific proof for the exploitation and utilization of Actinidia valvata Dunn.
  [Key words] Actinidia valvata;HS-GC-MS;retention index;volatile components
  猫人参为猕猴桃科植物对萼猕猴桃(Actinidia
valvata Dunn)的干燥根,是江浙一带常用的民间中
药材,其味苦涩,性凉,具有清热解毒之功效,临床上
常用于治疗肝癌、肺癌及消化道肿瘤等[1,2]。猫人
参的药理作用已得到临床验证,但目前对于其化学
成分的研究并不多,笔者采用顶空气相色谱-质谱联
用(HS-GC-MS)技术对猫人参中低极性的挥发性组
分进行定性分析,在利用 NIST数据库检索的基础
上,结合保留指数对化合物进行定性,提高定性分析
的准确性[3],明确了猫人参的化学成分,并利用峰面
积归一化法计算得到猫人参的挥发性成分的含量,
为其药理药效的深入研究和资源的合理开发利用提
供依据。
1 仪器与材料
1.1 仪器 气相色谱Thermo Trace GC Ultra;质
谱 Thermo DSQII;顶 空 自 动 进 样 器 Thermo
Triplus HS(美国赛默飞世尔公司);Xcalibur工作
站;METTLER AE240型电子天平(瑞士梅特勒公
司);LX-02药材粉碎机(上海利祥公司)。
1.2  材料   药材猫人参 (产地:安徽,批号:
20130801)购自上海雷允上大药房,经第二军医大
学药学院生药教研室黄宝康教授鉴定确为猕猴桃科
植物对萼猕猴桃的干燥根;正构烷烃混合对照品:
C8~C20,40mg/L溶于正己烷(批号:101334729),
β-石竹烯对照品(批号:101278589,含量:98.5%),
肉豆蔻醚对照品(批号:101330679,含量:98.5%),
对照品均购于Sigma公司;正己烷为分析纯,购于
国药试剂公司。
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Journal of Pharmaceutical Practice,Vol.34,No.1,January 25,2016
2 方法与结果
2.1 样品的制备 取粉碎后的猫人参药材0.5g,
精密称定,置10ml顶空进样瓶中,用聚四氟乙烯瓶
盖密封;另取30μl的正构烷烃对照品置于10ml顶
空瓶中,密封。
2.2 色谱质谱条件 色谱柱选用Agilent HP-5MS
(30m×0.25mm,0.25μm);分流比为10∶1;进样
口温度为200℃;选择线性程序升温方式:起始温度
为40 ℃,以6 ℃/min的速率升至230 ℃,保持
3min;传输线温度250℃;载气为高纯氦气,流速为
1.0ml/min;孵化箱温度140℃,孵化时间50min;
进样针温度145℃,进样体积1.0ml;质谱离子源
为EI源,电子能量70eV,离子源温度250℃;扫描
范围(m/z):30~350。
2.3 保留指数的测定 保留指数(retention index,
RI)是气相色谱定性的重要参数[4],1963年Vanden
等[5]定义了线性程序升温的保留指数,其公式为:
ITP=100 n+100[Tx-Tn]/[T(n+1)-Tn],式中T
代表保留温度,x表示待测化合物,n和n+1分别
表示待测物保留时间前后正构烷烃的碳原子数。由
于保留温度和保留时间通常具有高度的相关性,对
于单一的线性程序升温,可以用保留时间t代替上
式中的保留温度T 来计算待测化合物的保留指
数[6,7]。
2.4 结合保留指数对化合物的鉴别及准确性验证
 猫人参的挥发性成分组成复杂,采用保留指数进
行鉴别,相比普通的库搜索具有一定的优势,下面以
肉豆蔻醚为例说明保留指数的鉴别过程。总离子流
图中保留时间为20.68min的峰,该峰前后的正构
烷烃的保留时间分别为20.27min和22.28min,根
据线性程序升温条件下的保留指数计算公式,计算
出20.68min处峰的保留指数为1 523,通过NIST
数据库Search 2.0检索,在 HP-5MS柱、线性程序
升温条件下查询匹配度最高的前10个化合物的保
留指数,结果最为接近的是 Myristicin(肉豆蔻醚),
其保留指数为1 520,这一结果与已发表的文献一
致[8]。
  为了进一步验证保留指数定性结果的准确性,
我们将肉豆蔻醚对照品用正己烷溶解稀释配制成约
50μg/ml的对照品溶液,按照“2.2”项下的色谱质
谱条件进样分析,结果如图1所示,肉豆蔻醚保留时
间为20.67min,质谱碎片信息与样品中20.68min
处的碎片信息基本一致,表明通过保留指数的计算,
并与谱库中相应条件下的保留指数比对来进行化合
物的鉴别,结果可靠。
图1 样品(A)和对照品(B)肉豆蔻醚的
GC-MS总离子流图
2.5 猫人参挥发性成分鉴别结果 按上述实验条
件分别将正构烷烃及猫人参样品注入气相色谱仪进
行分离分析,30min得到正构烷烃及猫人参挥发性
成分的总离子流图,如图2和图3所示。根据正构
烷烃和猫人参样品中各组分的保留时间,计算各化
合物的ITP,通过检索 NIST数据库,选取质谱匹配
度最高的前10个可能的化合物,将计算的ITP值与
NIST库检索结果相比较,以质谱图、ITP与I匹配度
最高的化学结构为最佳鉴定结果。按照该鉴别方
法,并结合参考文献[9-11],总共分离出42种挥发性
成分,鉴别出其中的25种。将分离得到的所有组分
的全部色谱峰面积作为100%,通过面积归一化法
计算得出各成分的相对百分含量,结果如表1所示。
图2正构烷烃C8~C20的GC-MS总离子流图
3 讨论
3.1 顶空分析条件的优化 顶空进样前,样品必须
在一定温度条件下孵化,当样品瓶中的两相达到平
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图3 猫人参GC-MS总离子流图
衡时才能进入气相色谱测定。本实验考察了不同平
衡温度对于挥发性组分鉴别的影响,通过查阅文
献[12,13],一般平衡的时间不低于30min,因此我们
先用30min的平衡时间分别考察了110、120、130、
140、145℃的平衡温度,结果发现当平衡温度达到
140℃时,化合物出峰的数目基本稳定,因此我们选
择140℃作为猫人参顶空进样分析的平衡温度。之
后在此温度下我们又对顶空进样的平衡时间进行优
表1 猫人参挥发性成分鉴别结果
序号
保留
时间
(tR/min)
化合物名称 分子式
相对分
子质量
(Mr)
计算保
留指数
(ITP)
查询保
留指数
(I)
百分
含量
(%)
1  4.91 furfural  C5H4O2 96  828  831  9.57
2  6.80 artemisia triene  C10H16 136  925  922  1.22
3  7.74  5-methyl furfura  C6H6O2 110  964  966  2.16
4  8.50  3-buthl-cyclahexene  C10H18O  154  996  995  1.42
5  10.07  3,6-dimethyl-2,3,3a,4,5,7a-hexahy-drobenzofuran  C10H16O  152  1 161  1 168  8.22
6  10.85  5-methyl-3-(1-methylethyl ethylidene)-4-hexen-2-one  C10H16O  152  1 090  1 099  9.45
7  11.24 nonanal  C9H18O  142  1 105  1 106  1.14
8  11.55  5-methyl-2-(1-methylethyl)-2-cyclohexen-1-one  C10H16O  152  1 118 … 14.78
9  11.81  2-ethylidene-6-methyl-3,5-heptadienal  C10H14O  150  1 128  1 128  2.08
10  12.03  2-isopropylidene-5-methylhex-4-enal  C10H16O  152  1 137 … 1.61
11  12.17  1,3,4-trimethyl-3-cyclohexene carboxaldehyde  C10H16O  152  1 143  1 136  4.86
12  13.14 (R)-4-methyl-1-(1-methylethyl)-3-cyclohexen-1-ol  C10H18O  154  1 183  1 182  0.89
13  13.21  2,2,4-trimethyl-3-cyclohexene-1-carbaldehyde  C10H16O  152  1 185  1 175  2.12
14  13.36 β-cyclocitral  C10H16O  152  1 191  1 204  2.94
15  13.47  2,3-dihydro-2,2,6-trimethyl benzal-hyde  C10H14O  150  1 196  1 202  0.73
16  13.71 decanal  C10H20O  156  1 206  1 206  1.26
17  17.68 copaene  C15H24 204  1 379  1 375  0.49
18  18.66 β-caryophylene  C15H24 192  1 418  1 420  3.45
19  20.12 β-eudesmene  C15H24 204  1 493  1 493  1.9
20  20.68 myristicin  C11H12O3 192  1 520  1 523  7.37
21  21.09 eudesma-3,7(11)-diene  C15H24 204  1 541  1 545  1.31
22  21.29  7-ethynyl-1,4a-dinethyl-4a,5,6,7,8,8a-hexahyro-2(1H)-naphthalenone  C12H14O4 222  1 551  1 548  2.04
23  21.68 β-vatirenene  C15H24O  220  1 570 … 0.56
24  22.62 dilapiole  C15H18 198  1 618  1 621  1.89
25  24.85 aristol-9-en-8-one  C15H22O  218  1 737  1 745  0.94
  注:ITP为通过线性保留指数计算公式计算得到的保留指数结果;I为通过NIST查询得到的各化合物的保留指数结果
化,分别考察了30、40、50、60min的平衡时间,随机
选取了其中的10个峰,考察了各峰的峰面积,结果
显示,50min前随着时间的增加,各峰的峰面积在
逐渐增加,50min后峰面积增加不明显,到60min
时,出峰时间较早的峰面积略有下降,因此我们选择
50min作为平衡时间。
3.2 保留指数在同分异构体鉴别中的优势 虽然
GC-MS一般都配有化合物数据库,但在遇到同分异
构体、同系物或者其他碎片结构非常相似的化合物
时,直接检索 NIST数据库很难得到准确的结果。
通过保留指数的计算,结合数据库的匹配,有助于部
分同分异构体的判别[14,15]。例如,保留时间为
18.66min的峰,通过直接谱库检索发现前3个化合
物匹配的分子式均为C15H24,且匹配度都大于900,
而通过保留指数计算,该峰的保留指数为1 420,经
查询,前3个化合物在 HP-5MS柱、线性程序升温
条件下的保留指数分别为1 418(β-caryophylene)、
1 402(isocaryophylene)、1 442(4,11,11-trimeth-
yl-8-methylene-bicyclo[7,2,0]undec-4-ene)。因此
我们认为18.66min处的峰为β-caryophylene(β-石
竹烯)。为了验证这一结论,我们将β-石竹烯对照品
配制成约50μg/ml的正己烷溶液,按照“2.2”项下
的色谱质谱条件进样分析,结果两者保留时间相同
且碎片信息基本一致。因此,我们认为GC-MS数据
库检索结合保留指数对化合物进行鉴别,特别是对于
同分异构体、同系物的判别,其结果更加可靠。
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4 小结
  笔者运用 HS-GC-MS技术分析,总共分离出猫
人参中的42种挥发性成分,鉴定了其中的25种,主
要包括醇类、醛类、脂类和烃类等。静态顶空进样方
法简单快速,不需要添加任何溶剂,从而减少了溶剂
的干扰和杂质的引入。结合保留指数的计算弥补了
常规GC-MS谱库检索定性方法的不足,使得鉴别
结果更加准确可靠。该研究为猫人参的进一步深入
研究和资源的合理开发利用提供了依据。
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[收稿日期] 2014-10-29 [修回日期] 2015-03-08
[本文编辑] 顾文华
(上接第4页)
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[本文编辑] 顾文华
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