全 文 ：* 黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12541758)
＊＊ 通信作者 Tel:(0454)6050350;E－mail:327031840@ qq． com
第一作者 Tel:13845406430;E－mail:934910969@ qq. com
GC－MS结合化学计量学方法用于肾茶挥发油的定性分析*
刘斌1，李艳薇1，刘国良1，张宁1，耿放2，李光3，陈曦3，刘海洋1＊＊
(1．黑龙江中医药大学佳木斯学院，佳木斯 154007;2．哈尔滨师范大学，哈尔滨 150025;
3．中国医学科学院药用植物研究所，北京 100193)
摘要 目的:分析研究天然药物肾茶的挥发油化学成分。方法:采用 GC－MS 结合化学计量学方法对肾茶挥发油进行定性分
析，对 GC－MS色谱图中的包埋峰采用自动质谱解卷积鉴定系统(AMDIS)进行识别，对重叠色谱峰采用直观推导式演进特征
投影法(HELP)进行分辨，同时计算各组分的程序升温保留指数，以质谱库对解析后的纯组分进行定性。结果:定性分析出 32
个成分，其中烃类 5 种、醇类 3 种、醛类 3 种、酸类 4 种、脂类 2 种等，每个成分都是对秩图解析后的纯物质，占总含量的 90%。
结论:本法可用于肾茶挥发油的定性分析。
关键词:肾茶;猫须草;猫须公;挥发油成分;气相色谱 －质谱联用;化学计量学;定性识别;保留指数
中图分类号:Ｒ 917 文献标识码:A 文章编号:0254－1793(2015)10－1815－05
doi:10. 16155 / j. 0254－1793. 2015. 10. 21
Qualitative analysis of volatile oil from OＲthosiphon stamineus
by GC－MS and chemometrics*
LIU Bin1，LI Yan－wei1，LIU Guo－liang1，ZHANG Ning1，
GENG Fang2，LI Guang3，CHEN Xi3，LIU Hai－yang1＊＊
(1． Jiamusi School，Helongjiang University of Chinese Medicine，Jiamusi 154007，China;2． Harbin Normal University，Harbin 150025，China;
3． The Institute of Medicinal Plant Development，Chinese Academy of Medical Sciences，Beijing 100193，China)
Abstract Objective:To analyze and research the volatile chemical components in the natural medicine OＲthosi-
phon stamineus．Methods:GC－MS combined with chemometric technology were used for qualitative analysis of the
volatile oil from OＲthosiphon stamineus． Heuristic evolving latent projections were used to resolve overlapping peaks
in chromatograms and the automatic mass spectral deconvolution and identification system(AMDIS)was used for
embedding peaks effectively;meanwhile，the temperature－programmed retention index(PTＲI)for assistant identifi-
cation was employed;finally the pure components were qualitatively analyzed by mass spectrum library． Ｒesults:
Totally，32 compounds which accounted for 90% of the whole extracts of OＲthosiphon stamineus were identified，
including 5 hydrocarbons，3 alcohols，3 aldehydes，4 acids，and 2 lipids． Each ingredient was pure according to the
rank map analysis． Conclusion:The method can be used for qualitative analysis of volatile oil from OＲthosiphon
stamineus．
Keywords:OＲthosiphon stamineus;Maoxucao;Maoxugong;volatile compounds;GC－MS;chemometrics;qualitative
identification;retention index
肾茶(Clerodendranthus spicatus (Thunb．)C． Y．
Wu)，又名猫须草、猫须公、“牙努秒”，唇形科肾茶
属多年生草本植物，主要用于治疗急慢性肾炎、膀胱
炎等肾脏系统疾病，被誉为“国际利尿化石
—5181—药物分析杂志 Chin J Pharm Anal 2015，35(10)
药”［1 － 8］。目前对肾茶的研究仅限于临床观察，其基
础研究薄弱，且近年来由于肾脏疾病发病率不断上
升，治愈后易复发，因而对其有效治疗药物的成分研
究迫在眉睫。
挥发油成分较复杂，实际得到的色谱数据大多
是由包含多组分体系的信息构成，仅以谱库直接检
索会降低分析结果的可信度。化学计量学是一门通
过统计学或数学方法对化学体系的测量值与体系状
态之间建立联系的学科，它运用数学、统计学与计算
机科学方法来设计或选择最优测量方案，并通过解
析化学量测数据，最大限度地获取化学及相关信
息［9 － 10］;解决了色谱中常见的重叠峰、包埋峰、同分
异构现象等的定性识别问题［11 － 14］;为全面了解肾茶
所含挥发油成分，以及活性成分筛选和质量控制提
供理论依据。
1 仪器、试药
Agilent 5975B －6890N 气相色谱－质谱联用仪
(美国安捷伦公司);Acculab 电子天平(德国赛多利
斯艾科勒)。
肾茶药材均购自西双版纳傣族自治州南药
园，经李学兰研究员鉴定为正品;二氯甲烷、乙酸
乙酯、丙酮(天津市恒兴化学试剂制造有限公司)，
C8 ～ C40正构烷烃混合对照品(上海西域机电股份
有限公司)。
2 方法
2. 1 供试品溶液的制备 取肾茶样品，粉碎过 50
目筛，称取粉末约 4. 0 g，置于 50 mL圆底烧瓶中，加
入丙酮 20 mL、乙酸乙酯 10 mL、二氯甲烷 10 mL，称
量，在 77 ～ 80 ℃水浴中加热回流 1 h，循环水冷却，
放冷后以混合溶剂补足减失的量，过滤，滤液减压浓
缩定容至 5 mL，过 0. 45 μm 微孔滤膜，取续滤液得
到淡绿色透明溶液。
2. 2 分析条件 色谱条件:DB－5MS 弹性石英毛
细管柱(30 m × 0. 25 mm，0. 25 μm)，载气为氦气
(纯度 99. 999%)，载气流速 1. 0 mL·min － 1，进样
量1 μL，分流比 100∶ 1，前进样口温度 240 ℃，辅助
线温度 280 ℃，柱温的初始温度 70 ℃，梯度升温
程序见表 1。质谱条件:电子轰击离子源(EI)，离
子源温度 230 ℃，四极杆温度 150 ℃，采集模式为
全扫描，扫描质量范围为 30 ～ 600 mAu，溶剂延迟
4 min。
2. 3 保留指数的计算与数据处理 在相同的 GC－
MS分析条件下分别测定正构烷烃和肾茶挥发油，根
据 van den Dool和 Kratz提出的线性程序升温保留
表 1 升温程序
Tab． 1 Temperature program
时间
(time)/
min
升温速率
(temperature rate)/
(℃·min － 1)
柱温
(column
temperature)/℃
保持时间
(retention
time)/min
0 ～ 6 5 100 0
6 ～ 8 20 140 0
8 ～ 13. 33 15 220 0
13. 33 ～ 19. 33 5 250 0
指数(retention index，ＲI)公式 IX = 100n + 100
［(TＲ X － TＲ n)/(TＲ(n + 1) － TＲ n)］计算，TＲ代表保
留温度，X 表示待分析的化合物，n 表示正构烷烃
的碳原子数目。数据分析采用 Matlab 6. 1 编写，
检索质谱库为 NIST05a 标准质谱库。
2. 4 重叠峰和包埋峰的解析 取供试品溶液进行
GC－MS 分析，获得肾茶 GC－MS 总离子流图(图
1)。由图可知肾茶挥发性成分复杂，通过色谱条
件优化可以让一些色谱峰的分离度达到要求，但
仍不可避免重叠峰和包埋峰的出现，这些多组分
色谱峰会对分析结果产生极大干扰。如图 2 保留时
间在 4. 99 ～5. 08 min的色谱峰 A看似像一个单峰，
直接通过 NIST05a 质谱数据库解析为非氨酯
(taloxa)，相似度和逆相似度都很高，分别为 738 和
795。但 AMDIS系统解卷积处理后，发现其为含有 2
种成分的包埋峰(如图 2 所示)，经正构烷烃计算保
留指数最终确定保留时间 5. 028 8 min 的化合物 B
为苯乙烯(styrene)，相似度和逆相似度分别为 949
和 955;保留时间 5. 050 1 min的化合物 C为 1，2－二
甲苯(1，2－xylene)，相似度和逆相似度分别为 872
和 881。
图 1 肾茶 GC－MS总离子流图
Fig． 1 TIC of volatile compounds from OＲthosiphon stamineus
重叠峰也是色谱解析中常见的现象，如图 3，
保留时间在 18. 1 ～ 18. 6 min的峰簇 D有重叠，且直
接检索成分各不相同。直观推导式演进特征投影法
—6181— 药物分析杂志 Chin J Pharm Anal 2015，35(10)
图 2 保留时间在 4. 99 ～ 5. 08 min(峰 A)、包埋峰解析峰 B和 C的总离子流图
Fig． 2 TIC of peak A(retention time between 4. 99－5. 08 min)and embedded peaks B and C
(HELP)是对二维色谱 /光谱矩阵数据进行解析的
一种有效方法，采用局部因子分析以分辨出单个
组分的纯色谱曲线和光谱。用 HELP 法解析为一
个三组分体系(图 4)。根据各组分的纯色谱曲
线和质谱，再将它们与 NIST 05a 质谱库检索，可
得到棕榈酸(palmitic acid)、邻苯甲二酸二丁酯
(dibutyl phthalate)、环己二烯 －1，4 －二酮(cyclo-
hexadiene－1，4 － dione)。相似度分别为 991、945
和 976。 图 3 保留时间在 18 ～ 18. 6 min(峰 D)的总离子流图
Fig． 3 TIC at the retention time between 18－18. 6 min(peak D)
图 4 峰簇 D的秩图(A)和重叠峰解析后的总离子流图(B)
Fig． 4 Ｒank figure(A)of chromatographic peak cluster D and TIC(B)of overlapped peaks after analysis
—7181—药物分析杂志 Chin J Pharm Anal 2015，35(10)
3 结果
采用上述方法对肾茶挥发油化学成分成分进行
全面分析，共鉴定出 32 个色谱峰，其中烃类 5 种、醇
类 3 种、醛类 3 种、酸类 4 种、脂类 2 种等。结果如
表 2 所示。
表 2 肾茶挥发油化学成分
Tab． 2 The volatile compounds from OＲthosiphon stamineus
峰号
(peak No．)
tＲ
化学成分
(compound)
分子式
(formula)
保留指数
(ＲI)
相对质量分数
(relative mass fraction)
1 4. 443 乙苯(ethylbenzene) C8H10 870. 3 0. 874
2 4. 597 邻甲基苄醇(1，3－xylene) C8H10 878. 6 1. 178
3 5. 029 苯乙烯(styrene) C8H8 901. 9 0. 553
4 5. 050 1，2－二甲苯(1，2－xylene) C8H10 903 0. 064
5 5. 446 2，5－二甲基－3－乙酰呋喃(2，5－dimethyl－3－acetylfuran) C7H6O 924. 4 0. 162
6 6. 327 正辛醇(1－octanol) C8H18O 971. 9 0. 022
7 7. 956 泛酸内酯(pantolactone) C7H6O 1 059. 7 0. 219
8 8. 816 壬醛(nonanal) C9H18O 1108. 4 0. 145
9 8. 906 3－吡咯啉(3－pyrroline) C4H7N 1115 10. 691
10 9. 391 草酸(oxalic acid) H2C2O4 1151. 1 2. 076
11 9. 438 苄基氰(benzyl cyanide) C8H7N 1154. 6 0. 765
12 10. 047 2，4－二甲基－2 －戊醇(2，4－dimethyl－2－pentanol) C7H16O 1199. 8 19. 330
13 10. 875 1－壬醇(1－nonanol) C9H20O 1270. 9 0. 377
14 11. 518 2－甲基萘(2－methylnaphthalene) C11H10 1328. 8 0. 774
15 12. 276 十三烷(tridecane) C13H28 1401 1. 364
16 12. 562 1，2－二甲基萘(1，2－dimethylnaphthalene) C12H12 1430. 6 1. 958
17 12. 575 香兰素(vanillin) C8H8O3 1431. 9 1. 145
18 12. 686 2，6－二甲基萘(2，6－dimethylnaphthalene) C12H12 1443. 4 0. 541
19 12. 695 1，3－二甲基萘(1，3－dimethylnaphthalene) C12H12 1444. 3 1. 151
20 12. 7019 1，6－二甲基萘(1，6－dimethylnaphthalene) C10H6(CH3)2 1445 0. 723
21 13. 94 二氢猕猴桃内酯(dihydroactindiolide) C7H6O 1575 0. 693
22 15. 2848 肉豆蔻基三甲基溴化铵(myristyltrimethylammonium bromide) C17H38BrN 1710 1. 432
23 16. 5339 正十五碳醛(pentadecaldehyde) C15H30O 1819. 9 0. 680
24 16. 7105 叶绿醇(3，7，11，15－Tetramethyl－2－hexadecen－1－ol) C20H40O 1839 7. 975
25 17. 1251 邻苯二甲酸二异丁酯(diisobutyl phthalate) C16H22O4 1874. 1 1. 364
26 17. 2325 9－二十炔(9－eicosyne) C20H38 1883. 2 4. 336
27 17. 2823 1－十三烯(1－tridecene) C13H26 1887. 4 0. 082
28 17. 7662 2－丁基辛醇(2－butyloctanol) C12H26O 1926. 6 1. 0838
29 18. 2164 棕榈酸(palmitic acid) C16H32O2 1961. 5 16. 039
30 18. 3154 邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate) C16H22O4 1974 10. 070
31 18. 433 环己二烯－1，4－二酮(cyclohexadiene－1，4－dione) C18H34 2317 1. 345
32 19. 094 十一醛(undecanal) C11H22O 2030. 3 1. 228
4 讨论
本文采用 GC－MS 联用技术结合化学计量学
方法对肾茶挥发油数据中的重叠峰和包埋峰进行
解析，得到各组分的纯色谱，同时采用程序升温保
留指数法对处理后的纯色谱峰进行定性分析。应
用传统的库直接检索方法只能鉴定出 7 个成分，
且准确性较差，经 GC－MS 联用化学计量方法定性
分析出 32 个成分，每个成分都是对秩图解析后的
纯物质，在此基础上库检索的结果准确率大为提
升，且因为每种物质只有唯一的保留指数，应用保
留指数方法辅助定性能有效分辨混合体系中常见
的同分异构体现象。基于以上优势，GC－MS 结合
化学计量学方法可以有效解决中药复杂体系、多
组分定性分析难的问题。此方法具有目标性强、
—8181— 药物分析杂志 Chin J Pharm Anal 2015，35(10)
准确性高、重复性高等特点，为肾茶挥发油成分研
究提供有力依据。
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(本文于 2014 年 12 月 25 日收到)
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