全 文 ：［收稿日期］ 20130524(010)
［基金项目］ 湖北省自然科学基金项目(2004AB242)
［第一作者］ 卢金清，教授，从事中药及其制剂物质基础研究，
Tel:027-68890101，E-mail:ljq59169@ sohu． com
［通讯作者］ * 李雨玲，硕士，从事中药及其制剂物质基础研
究，Tel:15827548304，E-mail:lyl2754@ 163． com
HS-SPME-GC-MS分析香荚兰豆中挥发性成分
卢金清，李雨玲* ，张锐，杨小金，郭彧，江汉美，李肖爽
( 湖北中医药大学 /湖北省药用植物研发中心，武汉 430065)
［摘要］ 目的:研究香荚兰豆中挥发性成分的化学组成。方法:采用顶空固相微萃取(HS-SPME)技术对香荚兰豆挥发性
成分进行萃取、富集，气相色谱-质谱(GC-MS)法进行分离分析，并筛选了固相微萃取纤维头，优化了 SPME 的操作条件。结
果:共分离并鉴定出 28 种化学成分，占挥发性成分总量的 98. 17%。香荚兰豆挥发性成分中含量最高的是香兰素(48. 28%)，
其次为愈创木酚(15. 54%)。结论:采用 HS-SPME-GC-MS联用技术分析香荚兰豆挥发性成分，为香荚兰豆进一步研究及综合
开发利用提供科学依据。
［关键词］ 香荚兰豆;固相微萃取;气相色谱-质谱;挥发性成分
［中图分类号］ Ｒ284. 1 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1005-9903(2014)03-0079-04
［doi］ 10． 11653 /syfj2014030079
Analysis of Volatile Chemical Constituents in Vanilla planifoli
by HS-SPME-GC-MS
LU Jin-qing，LI Yu-ling* ，ZHANG Ｒui，YANG Xiao-jin，GUO Yu，JIANG Han-mei，LI Xiao-shuang
(Hubei University of Traditional Chinese Medicine /Ｒesearch and Development Center
of Medicinal Plants in Hubei Province，Wuhan 430065，China)
［Abstract］ Objective:To analyze the volatile components from fruit of Vanill planifol． Method:The
volatile chemical constituents were extracted and enriched by headspace solid phase micro-extraction (HS-SPME)．
The chemical components were analyzed by GC-MS． Selected the solid phase micro-extraction fiber head，while
optimized the HS-SPME operating conditions． Ｒesult:A total of 28 components were separated and identified，
accounted for 98. 17% of total volatile components． The main component is vanillin (48. 28%)and 2-methoxy-
phenol (15. 54%)． Conclusion:This is the first time to adopt HS-SPME combined with GC-MS to analyze the
volatile chemical components from fruit of V． planifoli and this study can provide scientific basis for further research
and development of volatile chemical constituents of V． planifoli．
［Key words］ Vanilla planifoli Andrews;HS-SPME;GC-MS;volatile chemical constituents
香荚兰豆为兰科香荚兰属植物香荚兰的成熟果
实，主产于马达加斯加、墨西哥、印尼、科摩罗等国，
在我国海南、云南等地也有引种栽培［1］。香荚兰豆
经发酵、陈化等生香工艺后具有浓郁、优雅的芳香气
味，是名贵的天然香原料［2］，享有“香料之王”的美
誉，因能大大提高加香产品的品质，因而在食品、保
健品、化妆品等行业获得广泛应用，具有较高的经济
价值［3］。香荚兰豆不仅是优质的香原料，还具有补
肾、健脾、消胀等功效，Barham研究证实香荚兰豆具
有强心、健脾、利尿等药理作用，其药理作用在欧洲
某些国家已有记载［4］。
香荚兰豆挥发性成分构成了其独特的香型，因
此对其挥发性成分的研究是评价香荚兰豆质量的核
心部分，但目前研究均侧重于对香荚兰豆中香兰素
的含量进行分析，未见对其挥发性成分进行系统研
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第 20 卷第 3 期
2014 年 2 月
中国实验方剂学杂志
Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae
Vol． 20，No． 3
Feb．，2014
究［5-7］。挥发性成分一般包含数十种至数百种成
分，故对香荚兰豆的挥发性成分进行详细分析，全面
认识和评价其产品质量，对于香荚兰豆走向国际消
费市场有指导性意义。顶空固相微萃取法(HS-
SPME)萃取速度快、操作简便、富集效率高，特别适
合于低含量挥发性成分的测定［8］。本实验采用顶
空固相微萃取技术，结合气相色谱-质谱联用技术
(GC-MS)对其挥发性成分进行分析。通过 6 个不
同萃取条件的优化，确定固相微萃取香荚兰豆挥发
性成分的最优条件，使 GC-MS分析检测获得更为全
面的信息，为香荚兰豆的质量控制提供依据。
1 材料
6890 /5973 型气相-质谱-计算机联用仪(美国安
捷伦公司)，NIST 系列标准谱库，手动固相微萃取
(SPME)进样器装置(德国 IKA 公司)，65 μm 聚二
甲基硅氧烷-二乙烯基苯(PDMS-DVB)萃取纤维头
及 100 μm聚二甲基硅氧烷(PDMS)萃取纤维头(美
国 Supelco 公司)，15 mL 顶空瓶，CP225D 型电子分
析天平(Sartorius)，UP5200H型超声波清洗器(熊猫
集团)。香荚兰豆 2011 年 9 月购自马达加斯加阿诺
那香荚兰公司，经湖北中医药大学卢金清教授鉴定
为兰科香荚兰属植物香荚兰 Vanilla planifolia
Andrews的成熟果实。
2 方法与结果
2. 1 GC-MS 色谱条件与质谱条件 HP-5MS 石英
毛细管色谱柱(0. 2 mm × 50 m × 0. 33 μm)，程序升
温，初始温度 30 ℃，以 2 ℃·min －1升温至 80 ℃，保
留 2 min，再以 10 ℃·min －1升温至 250 ℃，保留
5 min;进样口温度 250 ℃，载气 99. 999%氦气，载气流
速 1. 0 mL·min －1。离子源 EI源，离子源温度 230 ℃，
四级杆温度 150 ℃，电子能量 70 eV，倍增管电压
1. 2 kV，接口温度 280 ℃，质量扫描范围 m/z 35
～ 550。
2. 2 顶空固相微萃取条件的优化
2. 2. 1 萃取纤维头的选择 萃取头的类型对于固
相微萃取的分析至关重要，萃取头是 SPME 萃取装
置的核心，它直接影响方法的灵敏度、选择性和分析
时间。本实验采用 2 种萃取头即 65 μm 聚二甲基
硅氧烷-二乙烯基苯(PDMS-DVB)萃取头、100 μm
聚二甲基硅氧烷(PDMS)萃取头分别对香荚兰豆原
料样品进行萃取，按 2. 1 项下色谱条件进样测定，经
比较得知，65 μm PDMS-DVB 萃取头表现出较好的
选择性，故选用 65 μm PDMS-DVB萃取头。
2. 2. 2 样品取样量的优化 将香荚兰豆药材粉碎，
过 10 目筛，精密称取粉末 0. 5，1. 0，1. 5，2. 0，2. 5 g，
按 2. 1 项下条件进样，得出样品取样量与萃取吸附
量之间的关系见图 1。由图 1 可知，当样品量为
2. 0 g时萃取吸附量最高，故选择 2. 0 g 为最佳样品
取样量。
图 1 取样量-总峰面积关系
2. 2. 3 萃取温度的优化 分别在 70，80，90，100，
110 ℃对香荚兰豆药材进行萃取，考察萃取温度与
萃取吸附量之间的关系，见图 2。由于萃取温度对
SPME萃取过程会产生 2 种相反的效果:升高温度
可提高样品的扩散速率，但是吸附过程是放热过程，
升高温度会降低样品的分配系数。香荚兰豆原料中
挥发性成分的吸附量在 90 ℃后随着温度的升高而
下降。综合考虑，温度为 90 ℃时，萃取效果最好。
图 2 萃取温度-总峰面积关系
2. 2. 4 萃取时间的优化 取 2. 0 g 香荚兰豆粉末
于 90 ℃下加热平衡 30 min，缓缓伸出萃取头，继续
顶空萃取，分别萃取 10，15，20，25，30 min，250 ℃下
解吸 5 min。考察萃取时间与萃取吸附量之间的关
系，见图 3。SPME萃取过程是一个逐渐达到平衡的
过程，萃取时间超过 20 min 时吸附量趋于平衡，故
确定最佳萃取时间为 20 min。
2. 2. 5 解吸时间的优化 取香荚兰豆粉末 2. 0 g
置样品瓶中，90 ℃下保温平衡 30 min，缓缓伸出萃
取头，继续萃取 20 min，取出，立即插入色谱仪进样
口，考察解吸时间为 2，2. 5，3，3. 5，4，4. 5，5，5. 5，
6 min时的解吸情况，见图 4。结果显示，当解吸时间
为 3 min时，萃取吸附物已经解吸完全，总峰面积趋
于最大，故确定最佳脱附时间为 3 min。
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图 3 萃取时间-总峰面积关系
图 4 解吸时间-总峰面积关系
2. 2. 6 顶空固相微萃取条件 取香荚兰豆粉末
2. 0 g，剪碎，置于固相微萃取仪顶空瓶中，用带有
65 μm PDMS /DVB萃取纤维头的手动进样器插入
瓶内，90 ℃平衡 30 min，再顶空萃取 20 min，取出，
立即插入色谱仪进样口(温度 250 ℃)，解吸 3 min，
进样模式，不分流进样。
2. 3 结果 按照 2. 2. 6 中的顶空 SPME条件和 2. 2
中的 GC-MS条件分析香荚兰豆药材中的挥发性化学
成分，经化学工作站数据处理及用面积归一化法从各
总离子流图(图 5)中计算各组分相对百分含量，按各
峰的质谱图经 NIST 谱库检索，并按各峰的质谱裂片
图与文献资料核对，确定各个组分，结果见表 1。
图 5 香荚兰豆总离子图谱
表 1 香荚兰 豆中挥发性化学成分
No． tＲ /min 化合物 化合物英文名 分子式 相对含量 /%
1 0. 51 2-羟基丙酰胺 propanamide，2-hydroxy- C3H7NO2 0. 8
2 1. 23 乙酸 acetic acid C2H5O2 4. 21
3 1. 8 (3-甲基-环氧-2-丙基)-甲醇 (3-methyl-oxiran-2-yl)-methanol C4H8O2 0. 38
4 1. 94 异戊醇 1-butanol，3-methyl- C5H12O 0. 53
5 2. 16 2，4，5-三甲基-1，3-二噁戊环 1，3-diboxolane，2，4，5-trimethyl- C6H12O2 0. 52
6 3. 31 2，3-丁二醇 2，3-butanediol C4H10O2 5. 61
7 3. 95 糠醛 furfural C5H4O2 1. 45
8 5. 28 3-巯基-1，2，4-三氮唑 3h-1，2，4-triazole-3-thione，1，2-dihydro- C2H3N3 S 1. 21
9 6. 55 4-乙基-4-庚醇 4-ethyl-4-heptanol C9H20O 2. 54
10 7. 26 α-蒎烯 α-pinene C10H16 0. 68
11 8. 63 苯甲醛 benzaldehyde C7H6O 0. 48
12 9. 67 4，5-二甲基-2-环己基-1，3-环氧戊烷 1，3-dioxolane，2-cyclohexyl-4，5-dimethyl- C11H20O2 1. 23
13 10. 1 1-辛烯-3-醇 1-octen-3-ol C8H16O 0. 74
14 10. 42 2-戊基呋喃 furan，2-pentyl- C9H14O 0. 85
15 11. 17 2-十五烷基-1，3-二氧戊烷 1，3-dioxepane，2-pentadecyl- C20H40O2 7. 37
16 11. 92 四氢吡咯-2-硫酮 2-pyrrolidinethione C4H7NS 0. 52
17 12. 15 乙酰氧乙酸-2-十一炔酯 acetoxyacetic acid，tridec-2-ynyl ester C17H28O4 0. 5
18 13. 28 苯甲醇 benzyl alcohol C7H8O 0. 85
19 15. 59 正辛醇 1-octanol C8H18O 0. 68
20 16. 36 愈创木酚 phenol，2-methoxy- C7H8O2 15. 54
·18·
卢金清，等:HS-SPME-GC-MS分析香荚兰豆中挥发性成分
续表 1
No． tＲ /min 化合物中文名 化合物英文名 分子式 相对含量 /%
21 19. 98 丁二酸单乙酯 ethyl hydrogen succinate C6H10O4 0. 52
22 22. 6 水杨酸甲酯 benzoic acid，2-hydroxy-，methyl ester C8H8O3 0. 5
23 25. 27 壬酸甲酯 nonanoic acid，methyl ester C10H20O2 0. 5
24 27. 91 1-(4-甲氧基苯基)-1，3-丁二酮 1，3-butanedione，1-(4-methoxyphenyl)- C11H12O3 0. 38
25 28. 63 茴香脑 benzene，1-methoxy-4-(1-propenyl)- C10H12O 0. 41
26 29. 37 壬酸 nonanoic acid C9H18O2 0. 56
27 32. 07 香兰素 vanillin C8H8O3 48. 28
28 33. 67 2，6-二叔丁基对甲基苯酚 butylated hydroxytoluene C15H24O 0. 33
采用 HS-SPME-GC-MS共分离鉴定出 32 个峰，
经化学工作站数据处理系统及用面积归一化法从其
总离子流图中计算了各组分的相对百分含量，按各
峰的质谱图经计算机质谱数据库检索，并按各峰的
质谱裂片图与文献资料核对，确定了其中 28 个组
分，占总挥发性成分的 98. 17%。实验结果表明，香
荚兰豆挥发性成分中主要为醛类，还含有酚类、醇
类、酸类、酯类、酮类、烯烃类等。其中含量最高的为
香兰素(48. 28%)，其次为愈创木酚(15. 54%)。上
述 2 种化合物的含量占挥发油总量的 63. 82%。
3 讨论
顶空固相微萃取提取香荚兰豆中的挥发性成
分，受样品的取样量、萃取温度、萃取时间等因素的
影响［9］，在与气相色谱--质谱技术联用时，GC 进样
口的热解析时间、分流和不分流的模式对分析结果
也有影响，本实验通过单因素试验，阶段性优化 HS-
SPME-GC-MS的实验条件，得到分析检测香荚兰豆
中挥发性成分的最佳条件，为香荚兰豆资源的综合
开发利用提供了科学依据。
与文献报道［9］相比较，鉴定出的化学成分及相
对百分含量均不相同，其中香兰素的相对含量差异
较大，原因在于香荚兰豆的产地、加工方法及样品前
处理方法不同，导致香荚兰豆挥发性成分在组成和
含量上的差异。相比较而言，HS-SPME 能全面快速
的获得样品中挥发性物质的组成信息，且方法简便、
易操作，节约了大量的样品前处理时间，可作为香荚
兰豆挥发性成分萃取的首选方法。
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［责任编辑 顾雪竹］
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