全 文 ：　　第 26卷增刊
2007年 9月　
分析测试学报
FENXICESHIXUEBAO(JournalofInstrumentalAnalysis)
Vol. 26
Sep.2007　　
基金项目:湖南省教育厅资助(06C164);长沙市科技计划重点项目(K069054-12)
作者简介:赵晨曦(1963-), 女 , 湖南邵东人 , 教授, 博士 , Tel: 13055178652, E-mail:cxzh003@ 163.com
铁线莲属植物挥发成分的 GC-MS研究
赵晨曦 1 , 曾映旭 2 , 李　彬 1 , 梁逸曾 2
(1.长沙大学　生物工程与环境科学系 , 湖南　长沙　410003;
2.中南大学　化学化工学院中药现代化研究中心 , 湖南　长沙　410083)
　　铁线莲 , 异名番莲 、 威灵仙(《花镜》), 大花威灵仙(《湖南药物志 》), 为毛莨科植物铁线莲的根
或全草 。毛茛科铁线莲属(Clematis)植物资源丰富 , 全世界约有 300多种 , 广泛分布于热带和亚热带 ,
寒带地区也有分布。中国大约有 110种。其中约 70种可入药用[ 1] 。铁线莲属植物具有镇痛 、 抗菌 、 消
炎和抗癌等功效 , 并经常用于治疗风湿痛 、摔伤和胆囊炎[ 2]等多种疾病。铁线莲属植物大多含有挥发
油 、三萜皂甙 、 香豆素 、黄酮类及生物碱等化合物 。至今为止 , 关于铁线莲化学成分的研究主要以皂
苷为主 [ 3-4] 。而关于铁线莲挥发性成分研究相对较少且仅仅关注某一种铁线莲属植物 [ 5] 。但我们知道 ,
同属植物不同种 、或同种植物不同部位或不同产地 , 其化学成分会有不同 , 从化学的角度考虑 , 它们
的药理药效作用应该不同 。因此 , 开展同属植物药材化学成分比较研究具有十分重要的意义。
本文首次对佳木斯短尾铁线莲(Clematisbrevicaudata)、 齿叶铁线莲(C.serratifoliaRehder＆C.ser-
ratifoliaRehd)和东北铁线莲(ClematismanshuricaRupr)的挥发油和威灵仙挥发油化学成分进行比较研
究 , 从而为铁线莲属植物的进一步开发和药理药效研究奠定基础 。
1　实验部分
1.1　仪器与试剂
6890/5973N型气相色谱 -质联用仪(美国安捷伦科技公司);玻璃挥发油提取器。
铁线莲属药材:东北铁线莲 、齿叶铁线莲根 、 齿叶铁线莲茎 、 短尾铁线莲均由黑龙江省佳木斯大
学药学系方洪壮教授采自佳木斯;威灵仙药材(分别产自东北 、湖南和江苏)购自长沙市各药店 。
1.2　GC-MS分析条件
色谱条件:HP-5MS弹性石英毛细管 , 30 m×0.25 mm×0.25 μm;载气:He;载气流速:1.0
mL/min;进样口温度:260℃;柱温 80硂 290℃, 升温速率 4℃/min;进样量 1μL;分流比 20:1。
质谱条件:离子源:EI;电子能量:70eV;离子源温度:230℃;接口温度 280℃;发射电流 0.25
mA;倍增电压 1.9 kV;扫描范围:30硂 450 u;扫描速率 3.12scans/s。
1.3　挥发油提取
按 2005版 《中国药典》 一部附录 “挥发油提取法” 甲法进行。将铁线莲属植物样品粉碎 , 过 4
号筛 , 取 50 g药粉装入 2 000mL圆底烧瓶中 , 浸泡过夜 , 加水 400 mL与玻璃珠数粒 , 振摇混合后 ,
连接挥发油测定器与回流冷凝管 , 并在提取器里加入正己烷作为溶剂 , 然后进行水蒸气蒸馏。并保持
微沸约 5 h, 至测定器中油量不再增加 , 停止加热 , 放置片刻 , 用移液管或吸管取出挥发油 , 并用正己
烷定容至 2mL, 低温保存 , 供进样用 。
1.4　挥发油的定性与定量
定性分析:主要通过质谱工作站检索 NIST02质谱库 , 确定铁线莲属植物挥发油总离子流图中各色谱
峰归属。对于一些重叠色谱峰则通过化学计量学分辨方法(chemometricresolutionmethod, CRM), 首先进
行谱图解析 , 再进行质谱比对确定其化学结构。CRM是一种基于二维色谱 /光谱矩阵数据的解析方法 , 充
分利用了二维矩阵数据所包含的色谱 /光谱两方面信息 , 采用局部因子分析而分辨出各组分的纯色谱曲线
和光谱 , 然后将它们与纯谱进行比较来完成化合物定性鉴定。其原理详见参考文献 [ 6-9] 。
定量分析:通过峰面积归一化法进行定量分析 , 求得各化学成分在挥发油中的百分含量。
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2　结果与讨论
2.1　挥发油的 GC-MS分析
依据 “1.2” 节中所述的分析条件 , 得到 7种不同植物药材挥发油的总离子流图(图 1A硂 G)。图
中大部分色谱峰可以通过质谱工作站检索 NIST02质谱库 , 确定各色谱峰归属。对于一些没有完全分离
开的重叠色谱峰则采用化学计量分辨方法处理 。
图 1　铁线莲属植物挥发油的总离子流图
A.东北威灵仙;B.湖南威灵仙;C.江苏威灵仙;D.东北铁线莲;E.齿叶铁线莲根;F.齿叶铁线莲茎;G.短尾铁线莲
2.2　重叠色谱峰的解析
铁线莲样品中含有不少的重叠峰 , 其中一些看似单纯的色谱峰也是几个组分的重叠峰。单纯以谱
库搜索的方法很难进行准确定性 。但是 , 通过化学计量学分辨方法首先对色谱重叠峰进行解析 , 可以
得到化合物的纯色谱和纯光谱(质谱), 然后与质谱库中标准谱图比对 , 从而确定其归属 。下面以东北
铁线莲总离子流图中保留时间段为 18.75硂 18.95 min(3 220硂 3 270scannumber)的峰簇 P为例加以
说明(图 2a)。
若从质谱库中直接检索 , P峰簇不同位置的质谱变化很大 , 且检索结果与被测质谱相似度都比较
低 , 其中一个为 Isopulegol, 相似度仅为 52%, 这样的定性结果可靠程度和准确度都很低 , 同时由于色
谱峰重叠 , 难以进行定量分析 。
通过 CRM分辨表明 , 峰簇 P为一两组分的重叠峰(图 2b), 解析出组分的纯色谱曲线和质谱后 ,
可利用 NIST02库对所得纯组分质谱进行相似检索 , 可知组分 1和 2分别为 Dodecanoicacid和(E)-3,
7, 11-trimethyl-1, 6 , 10-Dodecatrien-3-ol, 其相似度分别为 96.7%和 97.3%。
图 2　峰簇 P的总离子流图(a)和峰簇 P解析后的色谱图(b)
为了进一步阐述 CRM的分辨过程 , 再取东北铁线莲总离子流图(图 3a)中保留时间段为 3.56硂
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3.74min(99 ～ 136 scannumber)的峰簇 Q为例加以说明 。通过峰簇 Q的二维视图可见(图 3b), 此峰簇
显然为一包埋峰 , 用固定尺寸移动窗口因子分析法(FSMWEFA)对峰簇 Q进行分析可得到其特征跟踪
示意图 , 如图 3c所示 , 可以更清楚的表征该体系所具有的化学组分情况 。采用 CRM分辨后 , 得到了
两个组分的纯色谱曲线和质谱 , 再将它们与 NIST标准库进行匹配 , 可检索到组分 1和 2分别为 Hex-
anoicacid和 Benzaldehyde, 其相似度分别为 97.3%和 99.0%。
同样地 , 可对其他保留时间段的组分进行逐步解析。根据解析出的组分纯色谱曲线和质谱 , 再利
用质谱库对分辨所得纯组分进行质谱相似检索 , 得定性结果 。
图 3　(a)峰簇 Q的总离子流图;(b)峰簇 Q的二维图谱;(c)峰簇 Q的化学组分秩图;(d)峰簇 Q解析后的色谱图
2.3　定性定量结果
共鉴定了 62种化合物 , 峰面积归一法得所鉴定的化合物分别占挥发油总量的 87.96%至 97.19%
不等。
2.4　主要化学成分的比较
从表 1可见 , 4种铁线莲挥发油中 , 分别含有 2.74%至 43.95%的丁子香酚 、 33.65%至 52.61%的
十六烷酸(n-hexadecanoicacid)和 19.32%至 42.64%的亚油酸(Z, Z-9, 12-octadecadienoicacid), 此 3
种化合物的含量都较高。另外 , 许多化合物在 4种铁线莲样品中均存在 , 如 Furan, 2-pentyl-benzeneac-
etaldehyde;Octanoicacid, 2-Methoxy-4-vinylphenol, Dodecanoicacid, Tetradecanoicacid, Pentadecanoic
acid, 1, 2-Benzenedicarboxylicacid, butyl2-methylpropylester, n-Hexadecanoicacid, 9, 12-Octadecadie-
noicacid(Z, Z)-等成分 , 但其含量差异较大。如 Furan, 2-pentyl-在齿叶铁线莲根和茎 , 短尾铁线莲 ,
东北铁线莲中分别为 3.28%, 2.08%, 0.549%, 0.757%。另外 , 铁线莲样品中含有一系列的正构烷
烃 , 如正十五烷(Pentadecane), 正十六烷(Hexadecane), 正二十烷(Eicosane)等 , 与文献报道[ 5]的相
一致 , 而威灵仙挥发油则不含正构烷烃。
3　结　论
首先 , 采用化学计量学分辨方法对色谱重叠峰进行解析 , 比单独使用质谱库搜索定性不仅可鉴定
的化合物数目增加 , 而且定性准确度也大大提高。
其次 , 4种铁线莲植物 7个样品的定性定量分析结果表明 , 铁线莲属植物的主要化学成分为丁子
香酚(Eugenol)、 十六烷酸(n-hexadecanoicacid)和亚油酸(Z, Z-9, 12-octadecadienoicacid), 但含量各
不相同 。
第三 , 不同种或同种不同部位的铁线莲挥发油化学成分差异较大 , 相同化学成分在不同样品中的
含量差异也较大 , 这就提示其药理与药效作用可能不同 , 有必要作进一步的研究 , 以便开发与利用铁
线莲植物的药用价值 。
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ExtractionandGC-MSAnalysisofEssentialOilsfromDiferentSpeciesofClematis
ZHAOChen-xi1 , ZENGYing-xu2 , LIBin1 , LIANGYi-zeng2
(1.DepartmentofBioengineeringandEnvironmentalScience, ChangshaUniversity, Changsha　410003, China;
2.ResearchCenterofModernizationofChineseHerbalMedicine, ColegeofChemistryandChemicalEngineering,
CentralSouthUniversity, Changsha　410083, China)
Abstract:Inthispaper, essentialoilsfromsevendiferentspeciesofClematisplantwereextractedbywater
steamdistilation.Theirchromatographyfingerprintswereobtainedbygaschromatography-massspectrometry
(GC-MS).CompoundsweremainlyidentifiedthroughmasspectrometrycomparingwiththeNIST02 data-
base.Theoverlappedpeakswereresolvedbychemometricresolutionmethods, obtainingpurechromatography
andpuremassspectrometry.TheresolvedpuremassspectrometrythencomparedwithNIST02 database.The
relativequantitativeresultswereobtainedbypeakareanormalization.62compoundsaccountingfor87.96%to
97.19% ofthetotalessentialoilswereidentified.ItshowedthatEugenol, n-hexadecanoicacidandZ, Z-9,
12-octadecadienoicacidweretheircommonmaincompoundsalthoughthecontentsvarywithdiferentsamples.
ThechemicalcompositionsinessentialoilsfromdiferentspeciesordiferentpartsofClematisarealsoverydif-
ferent.ThisresearchprovidesuschemicalbasesforfurtherexploitationofClematis.
Keywords:Clematis;Essentialoil;GC-MS;Chemometrics
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