全 文 ：2010年 8月
Aug.2010 　　　　　　　　　　　
华南师范大学学报 (自然科学版)
JOURNALOFSOUTHCHINANORMALUNIVERSITY
(NATURALSCIENCEEDITION) 　　　　　　　　　　　
2010年第 3期
　No.3, 2010
收稿日期:2010-03-30
基金项目:广东省科技计划资助项目(2004B20801015)
作者简介:袁敏(1962—),女 ,广东中山人 ,华南师范大学高级实验师 , Email:yshmin@ 21cn.com;张铭光(1956—),男 ,广东南海人 ,华南师范大
学副教授 ,主要研究方向:植物生理 , Email:zhangmg@scnu.edu.cn.
＊通讯作者
文章编号:1000-5463(2010)03-0062-05
热解吸 /气相色谱 /质谱联用法测定
互叶白千层幼苗的挥发组分
袁　敏 1 , 张铭光2＊ , 袁　鹏 3 , 沈晓玲4 , 庞世敏 1 , 黄碧云 1
(1.华南师范大学实验中心 ,广东广州 510631;2.华南师范大学生命科学学院 ,广东广州 510631;
3.华南理工大学自动化科学与工程学院 ,广东广州 510641;4.广东省林业科学研究院 ,广东广州 510521)
摘要:建立了热解吸 /气相色谱 /质谱联用法直接测定互叶白千层植物幼苗挥发组分的方法 , 同时研究了解吸温
度 、升温速率 、保留时间及其样品不同部位对结果的影响.最佳解吸升温程序为:40 ℃ (0 min)15 ℃/min150 ℃ (3
min).植物的不同部位组分含量有差异 , 实验具有较好的重现性 , 4 -松油烯醇百分含量的 RSD值 <1.61.该方法
具有无需样品预处理 , 样品用量少 , 快捷 、准确 、灵敏度高的特点 , 为互叶白千层品种的早期筛选提供了一个简便 、
科学的手段.
关键词:热解吸;气相色谱 /质谱;直接测定;互叶白千层幼苗;挥发油
中图分类号:O657　　　文献标志码:A
　　互叶白千层原产于澳大利亚东南沿海 ,是桃金
娘科(Myrtaceae)、白千层属(MelaleueA)、互叶白千
层种(Melaleucaaltemifolia)植物.品种多达 30多个.
其中经水蒸气蒸馏生产的互叶白千层油(4 -松油
烯醇型)是一种具有广谱抑杀菌效果的天然芳香
油 ,俗称茶树油(teatreeoil).在卫生制品 、皮肤保健
品 、化妆品 、食品香料 、药品等行业中已得到广泛应
用 [ 1-3] .茶树油中 4-松油烯醇的含量是衡量茶树
油品质及其价格的主要指标 [ 4] ,其在幼苗中含量的
高低 ,直接影响其收割时的含量 ,所以测定幼苗 4-
松油烯醇的相对含量 ,将有利于对具有较高经济价
值类型的植株定向选育和选择 ,对鉴定引进树种品
质 、避免种植风险具有重要意义.此外 ,在植株的生
长过程中进行检测 ,能及时了解植物枝叶中挥发组
分含量的变化情况 ,确定最佳的收获时间.
植物挥发油含量的测定通常是采用水蒸汽蒸
馏 [ 5] 、索氏提取等方法从植物中提取挥发油进行测
定 ,近年来有采用一些新的提取方法如顶空固相微
萃取(HS-SPME)[ 6] 、微波溶剂萃取 [ 7] 、压力液体萃
取(PLE)[ 8-9] 、吸附 /解吸方法[ 10] 、单滴微萃取 [ 11]
等 ,这些方法都有一个共同特点 ,都是先把植物中的
挥发组分提取出来 ,再采用色谱法测定 ,需要较多的
样品量.本实验设计一套自动控制热解吸进样装置 ,
解吸温度 、速度和时间可通过程序控制 ,可把植物样
品直接放入解吸装置中实现模拟蒸馏 ,使提取出来
的挥发组分迅速进入气相色谱 /质谱仪进行测定 ,该
方法具有快速 、方便 、样品用量少的优势 ,样品不需
要做任何前处理 ,特别适合植物在幼苗期 、样品量很
少的情况下测定 ,对互叶白千层植物幼苗早期筛选
有很大的帮助 ,同时也可用于其它植物挥发组分的
测定 [ 12] .
1　实验部分
1.1　仪器及材料
气 -质联用仪(UltraGC-TRACEDSQ, FINNI-
GAN), GC-9A气相色谱仪 ,氢火焰离子化检测器
(Shimadzu), PTDS-3501程序升温热解吸自动进样
装置(华南师范大学实验中心), 温控范围:30 ～
300 ℃,色谱柱: 0.32 mm×25mSE-54石英毛细
管柱(中国科学院兰州化学物理研究所).
样品:茶树精油(南宁万家辉香料有限公司),
生长期为 2个月的互叶白千层幼苗(广东省林科
院),新鲜 、健壮 、无虫害或其它伤害 ,近期无施用化
学试剂或生物制剂.采集后吸干表面水分 ,分别用塑
料袋密封 ,冷藏保存.
1.2　实验方法
1.2.1　样品的制备　生长期为 2个月的互叶白千
层幼苗 ,采集 50g,分不同部位剪碎 ,待测.
1.2.2　分析条件　载气 N2线速:24 cm/s;分流比
为 50∶1;柱前压为 13.79 kPa,柱温 Tc:70 ℃ (0
min)2℃/min 100 ℃ (0 min)4℃/min 230 ℃ (10 min),
检测器温度 TD:250℃,进样器温度 Tj:230 ℃;热解
吸升温程序:40 ℃ (0 min)15 ℃/min150 ℃ (3 min);
MS分析条件:扫描电压:70 MeV, 离子源温度:250
℃,传输线温度:230℃,植物进样量:0.10g.
1.2.3　分析流程
1.2.4　解吸装置工作原理　如图 1所示 ,热解吸装
置由加热棒 、热电偶 、样品管 、载气流路 、放空流路 、
保温套组成.温度控制 、进样 、载气流量 、清洗流路均
由计算机软件设定 ,可实现多阶程升 ,自动进样 、自
动清洗.解吸过程是把样品放入样品管 ,通入载气 ,
按一定程序加热使样品挥发物充分析出 ,由软件控
制进样.分析结束后放空阀由软件控制自动打开清
洗解吸腔体.
图 1　热解吸装置图
Fig.1　Theequipmentofthermaldesorption
2　结果与讨论
2.1　热解吸 /质谱测定互叶百千层幼苗挥发组分
选择生长期为 2个月的互叶白千层幼苗 ,剪碎
混合 ,取 0.1 g加入热解吸装置 ,按 1.2.2分析条件
进行测定 , 幼苗的色谱图见图 2;并在幼苗中加入茶
树精油标品 ,在相同条件下测定 ,对质谱检出的组分
进行标定 ,鉴定出的组分见表 1.
图 2　互叶白千层幼苗色谱图
Fig.2　Thechromatogramofteatreeplumule
表 1　茶树油组分
Tab.1　Thecompositionofteatreeoil
编号 组分 编号 组分
1 α-侧柏烯 (α-thujene) 10 γ-松油烯 (γ-terpinene)
2 α-蒎烯 (α-pinene) 11 异松油烯 (terpine)
3 香烩烯 (sabinene) 12 4-松油烯醇 (terpineol-4)
4 β -蒎烯 (β -pinene) 13 α-松油醇 (α-terpineol)
5 α-水芹烯 (α-phelandrene) 14 香树烯 (aromadendrene)
6 α-松油烯 (α-terpinene) 15 绿花白千层烯 (viridiflorene)
7 对伞花烃 (ρ-cymene) 16 δ-杜松烯 (cadinene)
8 柠檬烯 (limonene) 17 兰桉醇 (globulol)
9 1, 8-桉叶油素 (1, 8-cineole) 18 绿花白千层醇 (viridiflorol)
2.2　解吸条件的优化
2.2.1　不同的解吸温度对测定结果的影响　选择
同一部位互叶白千层的叶子 ,在不同解吸温度下测
定其色谱指纹图 ,指纹图比较见图 3.由于互叶白千
层挥发油的主要技术指标是 4-松油烯醇的体积分
数 ,故选择在不同解吸温度下 ,对 4-松油烯醇的体
积分数作图比较 ,见图 4.图 3显示:100 ℃时 ,峰数
较少 , 4-松油烯醇体积分数较低 ,说明此时互叶白
千层中的挥发油组分未完全解吸出来 ,尤其是 4 -
松油烯醇组分;150℃时 ,互叶白千层中各主要挥发
油组分基本出峰 ,谱图显示出峰较完整 ,图 4反映出 4
-松油烯醇体积分数较高;200℃时出峰与 150 ℃时
63第 3期 袁　敏等:热解吸 /气相色谱 /质谱联用法测定互叶白千层幼苗的挥发组分
基本一致;250 ℃时 ,低沸点组分增多 , 4-松油烯醇
开始分解 ,含量从 35%以上降到 13%左右 ,高沸点组
分增多;当解吸温度升至 300℃时 ,出峰组分变得多
而复杂 ,原有的一些组分含量下降;说明 250 ～ 300 ℃
时 ,部分挥发油组分分解.考虑到植物材料挥发组分
高温易分解 ,故选择 150 ℃为最佳热解吸温度.
图 3　不同解吸温度指纹图的比较
Fig.3　Thecomparisonofthefingerprintsindiferentthermal
desorptiontemperature
图 4　不同解吸温度下 4-松油烯醇的体积分数比较
Fig.4　Thecomparisonofdiferentthermaldesorptiontempera-
tureonpercentageconcentrationofterpineol-4
2.2.2　不同的升温速率对测定结果的影响　取同
一部位的叶子分 4份 ,各 0.10 g,分别在不同解吸速
率 5、10、15、20℃ /min实验条件下进行测定 ,选择互
叶白千层挥发油中体积分数 >1%的组分变化做图比
较(见图 5),测定结果得出:解吸速率在 15 ℃/min
时 , 4-松油烯醇的含量较高 ,而 γ-松油烯含量较
低.GHULAM[ 13]提出 α-松油烯 、γ-松油烯水解会
产生 4-松油烯醇 , 从图 5中也看到 α-松油烯 、
γ-松油烯质量分数高时 , 4-松油烯醇相对低些 ,
反之 4-松油烯醇增高 ,说明他们之间有转化 ,其它
组分变化不明显.因此 ,选择解吸速率为 15 ℃/min
作实验条件较好.
图 5　不同升温速率对主要组分的体积分数的影响
Fig.5　Theeffectofdiferentcalefactivevelocityonpercentage
concentrationofmaincomposition
2.2.3　不同解吸保留时间对测定结果的影响　取
同一部位互叶白千层的叶子各 5份(0.10 g),在解
吸温度 150 ℃,升温速率 15 ℃ /min,解吸保留时间
分别为 0、3、5、10、20 min下进行测定.结果见图 6.
解吸保留时间为 3 min时 ,各挥发油组分含量比较
高 ,保留时间 >3 min时 , 4-松油烯醇含量降低 , α
-松油烯 、γ-松油烯体积分数升高 ,说明此时 4 -
松油烯醇开始分解.
图 6　不同解吸保留时间对主要组分体积分数的影响
Fig.6　Theefectofdifferentdesorptionretentiontimeonper-
centageconcentrationofmaincomposition
　　综上所述 ,最佳解吸条件为:初始温度为 30 ℃,
初始时间为 0min,升温速率 15℃/min,解吸最终温
度为 150℃,解吸保留时间为 3 min.
2.3　植物不同部位挥发油组分的比较
植物不同部位其化学组分含量是有差异的 ,分
别取同一植株的互叶白千层不同部位的叶子(A0—
A2为植株上部叶子 , A3为植株顶部 0.5 cm处的叶
64 华 南 师 范 大 学 学 报 (自 然 科 学 版) 2010年
子与茎 , A4— A6为植株下部的叶子)各 0.10g,对其
挥发油组分进行检测.其主要组分相对百分含量与
不同部位的变化见图 7,图中显示:A3的各组分中 4
-松油烯醇含量最高 , α-松油烯含量最低;A0— A2
中 α-松油烯的含量较高 , 4-松油烯醇的含量较
低;A4— A6中 γ-松油烯的含量较高 ,而 α-松油烯
的含量较嫩叶低 ,说明取样位置不同 ,分析结果会引
起改变 ,为了保证实验结果的一致性 ,本实验中均剪
取植株顶端部分.
图 7　不同部位精油主要组分体积分数的比较
Fig.7　Thecomparisonofpercentagecontentofmaincomposi-
tionondiferentparts
2.4　检测方法的重现性
取同一植株 ,同一部位的枝叶(0.10g)各 4份 ,
在最佳解吸条件下 ,测定其挥发油组分的相对百分
含量 ,检查测定结果的重现性.4次实验得到的谱图
重现性较好.主要质量指标 4 -松油烯醇体积分数
的 RSD值 <1.61.
3　结论
采用程序升温热解吸自动进样技术与气相色
谱 /质谱结合可直接测定互叶百千层幼苗的挥发组
分含量 ,该方法操作方便 ,样品放入解吸装置后 ,可
通过程序实行控温 ,自动进样 ,分析结束后装置可自
动吹洗 ,减少样品间交叉污染 ,是现代样品前处理的
一种重要技术.解吸装置与进样器以最小距离连接 ,
减少了峰扩展 ,而且省去二级热脱附冷冻捕集和快
速汽化步骤 ,能较真实地反映植物挥发性组分和
含量.
植物在幼苗期样品量太少 ,用常规水蒸气提取法
提取挥发油测定是比较困难的 ,本装置只要 0.10 g
就可以直接测定 ,样品不需要做任何前处理 ,因而特
别适合植物在幼苗期进行品种的优化筛选 ,同时也
可用于其它植物挥发组分的测定及品种筛选.
热解吸装置的温度 、升温速率 、解吸保留时间和
植物的不同部位会影响植物挥发组分的测试结果 ,
测定是必须统一取样部位.
该方法有较好的重现性.
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DETERMINATIONOFTHEESSENTIALOILINMELALEUCAALTEMIFOLIA(TEATREE)
PLUMULEBYTHERMALDESORPTION/GC/MS
YUANMin1 , ZHANGMingguang2＊ , YUANPeng3 , SHENXiaoling4 , PANGShimin1 , HUANGBiyun1
(1.ResearchResourcesCenter, SouthChinaNormalUniversity, Guangzhou510631, China;
2.SchoolofLifeScience, SouthChinaNormalUniversity, Guangzhou510631, China;
3.ColegeofAutomationandEngineering, SouthChinaUniversityofTechnology, Guangzhou510641, China;
4.GuangdongAcademyofForestry, Guangzhou510520, China)
Abstract:Amethodforthedirectdetectionofesentialoilinteatreeplumuleisproposedintheresentarticle.
ThemethodisbasedonanapparatusthatcombinesidealythermaldesorptionwithGC/MS.Theplantessentialoil
canbemonitoreddirectlywithoutcomplexsamplepretreatment.Parametersofthethermaldesorptionwereopti-
mized.Thethermaldesorptiontemperatureprogramstartedwitha15 ℃/minrampfrom40 ℃ to150℃ andthen
maintained3min.Thetotaldesorptiontimewas11min.Thecomponentcontentwouldbeefectedusualyfromdif-
ferentsamplingposition.Themethodhasgoodreproducibility.RSDvalueofterpineol-4 was<1.61.Thepro-
posedmethodisrapid, feasibleandeficientfortheidentificationofthequalityoftheteatreeplumule.
Keywords:thermaldesorption;GC/MS;directdetection;teatreeplumule;essentialoil
【责任编辑　成　文】
(上接第 49页)
REMOTEMEASUREMENTANDCONTROLNETWORKSYSTEMFOR
METALIONCONCENTRATION
ZHONGQunfeng, YANGLu
(SchoolofComputer, SouthChinaNormalUniversity, Guangzhou510631, China)
Abstract:Adesignandimplementationmethodofremotemeasurementandcontrolofthemetalionconcentration
systembasedonpublictelephonenetworkandRS-485 busispresented.Thesystemstructureandimplementation
areintroduced.ThesystemcommunicateswithhostcomputerbythepublictelephonenetworkandRS-485busfor
remotemulti-factoryandmulti-nodemeasurementandcontrol, whichhascharacteristicsofsimplestructure,
highreliabilityandeasyoperation.Thissystemisalsoprovedtobearelativelywelprospect.
Keywords:remotemeasurementandcontrol;metalionconcentration;single-chip;DTMF
【责任编辑　庄晓琼】
66 华 南 师 范 大 学 学 报 (自 然 科 学 版) 2010年