全 文 ：第 44卷第 6期
2010年 11月
生　物　质　化　学　工　程
BiomassChemicalEngineering
Vol.44 No.6
Nov.2010
顶空固相微萃取法分析刺楸树杆和树皮中
挥发油的化学成分
　　收稿日期:2010-07-07
　　作者简介:叶 冲(1971-),男,贵州毕节人 ,工程师 ,学士 ,研究方向:烟草化学;E-mail:yechong1971@163.com。
叶 冲 , 毛寒冰 , 何 军 , 袁洪流 , 刘科乾
(贵州中烟工业有限责任公司技术中心 , 贵州 贵阳 550003)
摘　要:应用顶空固相微萃取法(HS-SPME)对刺楸树杆和树皮中的挥发油成分进行提取 , 通过气相色谱-质谱法与
Kovats色谱保留指数相结合进行定性定量分析 , 以峰面积归一化法计算各组分的相对含量。结果表明从刺楸树杆和树皮
中分别鉴定出 53种和 67种化合物 , 分别占挥发油总峰面积的 95.91%和 96.60%, 其中树杆和树皮中主要成分均为
γ-榄香烯(18.59%, 14.60%), 大根香叶烯 d(19.09%, 15.79%), (E, E)-β-金合欢烯(13.94%, 16.88%)。
关键词:刺楸;挥发性成分;顶空固相微萃取法;气相色谱-质谱
中图分类号:TQ351　　　　　　　文献标识码:A　　　　　　　文章编号:1673-5854(2010)06-0032-04
AnalysisofChemicalCompositionsofVolatileoilinKalopanax
septemlobus(Thunb.)Koidz.TrunkandBarkbyHeadspace
Solid-phaseMicro-extraction
YEChong, MAOHan-bing, HEJun, YUANHong-liu, LIUKe-qian
(TechnologyCenter, ChinaTobaccoGuizhouIndustrialCo., Ltd., Guiyang550003, China)
Abstract:ThevolatilecompoundswereextractedinthetrunkandbarkofKalopanaxseptemlobus(Thunb.)Koidz.byheadspace
solid-phasemicro-extraction(HS-SPME).Theirconstituentswereanalyzedandidentifiedbygaschromatography-massspectrome-
trycombinedwithKovatsretentionindex, andtherelativecontentswerequantifiedbycalculatingbasingonthepeakareasnorma-
lizationmethod.Theresultsshowedthat53 volatileconstituentsinthetrunkand67 volatileconstituentsinthebarkofK.
septemlobuswereidentified, accountingfor95.91% and96.60% ofthetotalpeakareas, respectively.Themaincomponents
obtainedfromtrunkandbarkwerefoundtobequitesimilar.γ-elemene(18.59%, 14.60%), germacrened(19.09%,
15.79%), trans-β-farnesene(13.94%, 16.88%).
Keywords:Kalopanaxseptemlobus(Thunb.)Koidz.;volatileconstituents;HeadspaceSolid-phaseMicro-extraction(HS-SPME);
GC-MS
刺楸(Kalopanaxseptemlobus(Thunb.)Koidz.)为五加科(Araliaceae)刺楸属(Kalopanax)落叶 、阔叶
乔木 ,高 20 ～ 30m。在我国大部分地区均有分布 ,主要分布在华北 、华南及西南等地[ 1] 。此外朝鲜 、苏
联 、日本亦多产。刺楸生长迅速 ,材质优良 ,用途广泛;以根 、根皮或树皮入药 。具有祛风利湿 、活血止痛
之功效 。常用于治疗风湿腰膝酸痛 ,肾炎水肿 ,跌打损伤 ,内痔便血等症 [ 2-3] 。其嫩芽是有独特风味的
山野菜珍品 ,具有较高的营养价值 [ 4] 。树皮及叶中主要含鞣质 13% ～ 30%,树皮及心材含多炔化合
物;茎 、叶有强心苷和蒽苷 ,种子含脂肪油 38.65%,尚含黄酮苷 、香豆精苷和少量生物碱 ,还含挥发油 、
皂苷 、树脂和淀粉等成分 [ 5-11] 。近年来 ,国内对刺楸的主要研究集中于林木培育 、病虫害防治 、木材结构
和性能研究以及山野菜资源利用等方面;而在刺楸化学成分及其药理活性 [ 12-14]方面研究比较多 ,特别
是对皂苷成分的研究比较深入 。国外尤其是韩国和日本学者研究发现 ,刺楸属植物提取物及其皂苷类
成分具有抗肿瘤 、抗菌和抗炎等活性 ,同时还具有抗类风湿和糖尿病作用[ 13-14] 。而关于刺楸树杆和树
皮挥发油成分的研究鲜有报道 。固相微萃取(solid-phasemicroextraction, SPME)技术[ 15]是 20世纪 90
年代兴起的一项新颖的样品前处理与富集技术 ,属于非溶剂型选择性萃取法 ,克服了以往一些传统样品
第 6期 叶 冲 , 等:顶空固相微萃取法分析刺楸树杆和树皮中挥发油的化学成分 33　
处理技术的一些缺点 ,集采样 、萃取 、浓缩 、进样于一体。色谱保留指数(retentionindex)是柯瓦(Kovats)
于 1958年所提出的[ 16] ,所以又称柯瓦指数 ,是目前使用最广泛并被国际上公认的化合物定性参数 ,通
过 Kovats指数与质谱技术相结合对化合物进行定性鉴别准确性很好 。因此 ,本研究采用顶空固相微萃
取法[ 15, 17-18]提取刺楸树杆和树皮中挥发油成分 ,应用气相色谱-质谱技术结合色谱保留指数法 [ 16]对它
的挥发油化学成分进行定性定量分析 ,以期为开发刺楸药用价值与食疗保健功效的关系提供参考数据。
1　实 验
1.1　原料 、试剂和仪器
刺楸树杆和树皮部分于 2010年 5月采于贵州省黔南民族师范学院校园后山 ,经鉴定为五加科植物
刺楸(Kalopanaxseptemlobus(Thunb.)Koidz.)的树杆和树皮。正构烷烃 C5 ～ C18 , 2009年 9月购于
Alpha公司。 HP6890NGC/5973 MS气相色谱-质谱联用仪 ,美国惠普公司。手动固相微萃取(SPME)装
置 ,美国 Supelco公司;萃取纤维头为:65μm(PDMS/DVB)。
1.2　挥发油的提取
分别精密称取新鲜的经剪碎刺楸的树杆和树皮部分 0.6g,分别加入 15mL的顶空瓶中 ,并在 80℃
采用 65μmPDMS/DVB纤维头顶空萃取平衡 30min,然后取出直接插入气相色谱进样口进行脱附解析
(进样口温度 250℃,脱附时间 2min)。
1.3　GC-MS分析条件
色谱条件:HP5-MS石英弹性毛细管柱(60m×0.25mm×0.25μm);载气 He,流量 1.0mL/min;进
样口温度:250℃;色谱柱初始温度 60℃(保持 1min),以 5℃/min升温速率升至 210℃,最后保持
5.0min;分流进样 ,分流比 10∶1。
质谱条件:电离方式:EI源 ,能量 70eV;离子源温度 230℃;四极杆温度 150℃;传输线温度 280℃;
质量范围:40 ～ 550u;电子倍增器电压 2 071V。谱图检索:采用 Wiley275.L谱库进行检索。
2　结果与讨论
2.1　刺楸树杆和树皮挥发油化学成分分析
按照 1.2节的条件进行实验 ,通过质谱数据系统检索和查对有关质谱资料 [ 19]与 Kovats指数法 [ 16]
结合对萃取出的化合物进行定性分析 ,在新鲜的刺楸树杆和树皮萃取物中分别分离出 53个和 67个组
分 ,并通过 HPMSD化学工作站数据处理系统 ,按峰面积归一化法确定了各组分的 GC含量 ,分别占挥发
油总量的 95.91%和 96.60%,结果见表 1。
2.2　分析与讨论
从表 1可知 , 在树杆中共分离出 53个组分 , 主要成分是大根香叶烯 d(19.09 %), γ-榄香烯
(18.59%), (E, E)-α-金合欢烯(13.94%), β-榄香烯(5.48%), δ-杜松烯(4.00 %), 吉玛烯 B
(3.88%), α-佛手柑油烯(2.61%)香桧烯(1.43%)和 α-蒎烯(1.29%)等组分;而在刺楸树皮中共
分离出 67个组分 ,主要成分是(E, E)-α-金合欢烯(16.88 %),大根香叶烯 d(15.79 %), γ-榄香烯
(14.60%),香桧烯(6.80%), α-蒎烯 (6.68%),吉玛烯 B(4.35%), δ-杜松烯(3.04%), β-榄香烯
(2.95%)和 α-佛手柑油烯(2.05%)等组分 。从分析结果可以发现 ,刺楸树杆和树皮部分挥发油中主
要成分为萜烯类及其衍生物 ,萜烯类及其衍生物是植物中重要的一类生理活性物质 。并且所含成分的
种类及含量有一定的差异 。如双环萜 α-蒎烯用作祛痰剂 ,可用作舒筋活血的外用药 ,亦可做合成樟脑
的原料 。单环倍半萜 γ-榄香烯和 β-榄香烯能够干扰癌细胞的生长代谢 ,是抗癌 、抗肿瘤的有效活性物
质 。大根香叶烯 d是广泛用于药物合成的重要中间体。无环倍半萜(E, E)-α-金合欢烯能驱风散寒 、
温味解表 ,既可以增进食欲 ,又有镇呕止吐的作用。因此 ,刺楸树皮和树杆部分的挥发油具有较高的药
用价值 ,贵州刺楸资源丰富 ,可以对其进一步综合利用和研究开发 。
3　结 论
应用顶空固相微萃取法(HS-SPME)萃取刺楸树杆和树皮中的挥发油成分 ,通过气相色谱-质谱法
34　 生　物　质　化　学　工　程 第 44卷
与 Kovats色谱保留指数相结合进行定性定量分析 ,在刺楸树杆和树皮中分别鉴定出 53种和 67种化合
物 ,分别占挥发油总峰面积的 95.91%和 96.60%,树杆和树皮中主要成分基本相似 ,分别为 γ-榄香烯
(18.59%, 14.60%),大根香叶烯 d(19.09%, 15.79%), (E, E)-β-金合欢烯(13.94%, 16.88%),挥
发油成分的种类和含量上存在一定的差异性。
表 1　刺楸树杆和树皮中的挥发油化学成分
Table1　ChemicalcompositionofessentialoilsinKalopanaxseptemlobus(Thunb.)Koidz.trunksandbark
序号
No.
保留时间 /min
tR
化合物
compound
保留指数
RI
GC含量 GCcontent/%
树杆 trunks 树皮 bark
1 6.85 正己醛 hexanal 803 0.59 0.06
2 8.01 顺式-3-己烯醇 cis-3-hexenol 855 — 0.12
3 8.24 1-己醇 1-hexanol 865 — 0.08
4 9.80 α-侧柏烯 α-thujene 929 — 0.23
5 10.03 α-蒎烯 α-pinene 938 1.29 6.68
6 10.83 苯甲醛 benzaldehyde 967 0.63 —
7 11.11 香桧烯 sabinene 977 1.43 6.80
8 11.25 β-蒎烯 β-pinene 982 0.20 0.92
9 11.37 6-甲基-5-庚烯-2-酮 6-methyl-5-hepten-2-one 987 0.30 0.11
10 11.44 β-月桂烯 β-myrcene 989 0.45 0.39
11 11.49 2-正戊基呋喃 2-pentylfuran 991 0.19 —
12 11.88 (Z)-乙酸-3-己烯酯 3-hexen-1-ol, acetate, (Z)- 1005 — 0.06
13 12.31 α-松油烯 α-terpinene 1020 — 0.27
14 12.54 对伞花烃 p-cymene 1028 — 0.13
15 12.66 L-柠檬烯L-limonene 1032 0.27 1.11
16 12.71 β-水芹烯 β-phelandrene 1034 — 0.14
17 13.09 反式-β-罗勒烯 trans-β-ocimene 1046 0.41 0.21
18 13.47 (E)-2-辛烯醛 2-octenal, (E)- 1059 0.03 —
19 13.51 γ-松油烯 γ-terpinene 1061 — 0.19
20 14.41 异松油烯 terpinolene 1091 — 0.11
21 14.66 L-芳樟醇L-linalool 1100 — 0.23
22 15.09 (E)-4, 8-二甲基-1, 3, 7-壬三烯(E)-4, 8-dimethyl-1, 3, 7-nonatriene 1115 0.20 0.05
23 17.14 4-松油醇 4-terpineol 1185 — 0.06
24 17.74 癸醛 decanal 1206 0.24 —
25 21.37 γ-古芸烯 γ-gurjunene 1337 — 0.06
26 21.63 δ-榄香烯 δ-elemene 1347 — 0.27
27 21.96 α-荜澄茄油烯 α-cubebene 1360 0.47 0.26
28 22.62 环苜蓿烯 cyclosativene 1385 0.24 0.09
29 22.75 α-古巴烯 α-copaene 1389 0.70 0.40
30 22.94 β-芹子烯 β-selinene 1396 0.37 0.21
31 23.13 β-榄香烯 β-elemene 1404 5.48 2.95
32 23.25 α-姜烯 α-zingiberene 1409 0.18 0.09
33 23.94 β-荜澄茄油烯 β-cubebene 1436 0.76 0.66
34 24.00 反式-石竹烯 trans-caryophylene 1438 1.23 0.85
35 24.23 γ-榄香烯 γ-elemene 1447 18.59 14.60
36 24.35 α-依兰烯 α-ylangene 1452 0.34 0.19
37 24.51 (-)-异喇叭烯 (-)-isoledene 1459 0.22 0.13
38 24.57 反式-β-金合欢烯 trans-β-farnesene 1461 0.50 0.74
39 24.70 (+)-香橙烯 (+)-aromadendrene 1466 0.19 0.17
40 24.90 α-葎草烯 α-humulene 1474 1.87 1.14
41 25.10 双环倍半水芹烯bicyclosesquiphelandrene 1482 0.55 0.46
42 25.30 α-愈创烯 α-guaiene 1490 — 0.28
43 25.37 2-(1-甲基乙基)-5-甲基苯酚 2-(1-methylethyl)-5-methyl-phenol 1493 1.25 0.92
44 25.49 α-佛手柑油烯 α-bergamotene 1498 2.61 2.05
45 25.60 大根香叶烯 dgermacrened 1502 19.09 15.79
46 25.74 (+)-β-芹子烯 (+)-β-selinene 1508 0.92 0.81
47 25.91 (E, E)-α-金合欢烯 (E, E)-α-farnesene 1515 13.94 16.88
48 26.04 α-紫穗槐烯 α-amorphene 1520 — 0.48
49 26.13 α-榄香烯 α-elemene 1524 0.39 0.43
第 6期 叶 冲 , 等:顶空固相微萃取法分析刺楸树杆和树皮中挥发油的化学成分 35　
续表 1
序号
No.
保留时间 /min
tR
化合物
compound
保留指数
RI
GC含量 GCcontent/%
树杆 trunks 树皮 bark
50 26.18 γ-杜松烯 γ-cadinene 1526 0.37 0.62
51 26.34 γ-木罗烯 γ-muurolene 1533 1.89 1.37
52 26.49 δ-杜松烯 δ-cadinene 1539 4.00 3.04
53 26.58 菖蒲烯 calamenene 1543 0.37 0.55
54 26.78 杜松-1, 4-二烯 cadina-1, 4-diene 1551 0.40 0.89
55 26.92 α-雪松烯 α-himachalene 1557 2.07 1.97
56 27.09 芹子烷-3, 7(11)-二烯selina-3, 7(11)-diene 1564 1.62 1.99
57 27.54 吉玛烯 BgermacreneB 1583 3.88 4.35
58 27.91 β-广藿香烯 β-patchoulene 1598 0.28 0.12
59 28.00 反式-γ-甜没药烯 trans-γ-bisabolene 1602 0.43 0.33
60 28.20 (+)-苜蓿烯 (+)-sativene 1607 0.40 0.15
61 28.43 鼠尾草-4(14)-烯-1-酮 salvial-4(14)-en-1-one 1621 — 0.09
62 28.97 β-杜松烯 β-cadinene 1645 — 0.07
63 29.12 4, 8, 8-三甲基螺环 [ 2.6]壬-4, 6-二烯
4, 8, 8-trimethylspirotrimethylspiro[ 2.6] non-4, 6-diene 1652 0.50 0.20
64 29.38 2-异丙基-5-甲基-9-亚甲基-双环 [ 4.4.0]癸-1-烯bicyclo[ 4.4.0] dec-1-en, 2-isopropyl-5-methyl-9-methylene- 1663 0.60 0.15
65 29.59 1, 2, 9, 10-四去氢马兜铃烷 1, 2, 9, 10-tetradehydroaristolane 1672 — 0.07
66 29.73 反-依兰醇 trans-muurolol 1678 0.41 0.09
67 30.66 正十六醛 hexadecanal 1719 0.35 —
68 30.86 (Z, E)-法呢醛(Z, E)-farnesal 1728 0.16 0.11
69 30.92 法呢醇 farnesol 1731 1.09 0.63
70 31.12 异匙叶桉油烯醇isospathulenol 1740 0.65 0.42
71 31.45 反 ,反-法呢醛 trans, trans-farnesal 1754 0.30 0.41
72 33.70 乙酸金合欢醇酯 farnesylacetate 1854 — 0.13
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