顶空气相色谱分析

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1、顶空气相色谱分析挥发油薄荷 1(mentha hapioealyx briq.)在我国广泛的分布，是一种重要唇形科经济作物，为唇形科薄荷属多年生草本植物，广泛分布于北半球温带的欧、美、亚各州，喜欢生长于水旁潮湿地区。薄荷的用途很广，是重要的中药材 2 。在传统中医药中常用作驱风、解热、发汗剂使用。在中国西南地区特别是云南，贵州等，当地直接食用。在民间形成多种烹饪方法如薄荷汤、薄荷凉茶、薄荷粥、薄荷冰及薄荷酒等。据中国制造网统计与薄荷相关的产品有余种，这个数字还在不断更新中，其用途涉及工业，农业，医药等多个行业。薄荷富含挥发油，不仅是其主要的药效成分也是一种重要的香料，可以醒胃开脾，常用于食品添

2、加剂，在饮料、食品及化妆品等广泛应用。不同品种薄荷香型主要由挥发油成分及其组成相关。挥发油成分主要有单萜类，酚、酯、醇及酮类物质组成。挥发油的组成和在植物体内的积累受环境影响 3,4 较大，与采摘地区及采收时间有密切的联系。所以不同产地的薄荷，不同采收季节5-10 ，不同采收部位111-14，其香型差异比较大。挥发油作为薄荷的次生代谢产物，在植物体内的积累受多种因子的影响，可以归为三个方面。首先是遗传因子，其次是外因如环境因子（气候、土壤、地势、海拔等）和微环境因子（内生菌共生体） 。在生产栽培中，最终的香型往往是三个方面交互作用的结果。近年来对大环境因子的研究相关报道比较多， 对环境受控试验

3、研究却不多。基于上述情况，本文采用两个薄荷（ mentha hapioealyx briq. ）品种（野生、栽培）进行盆栽受控试验， 然后进行顶空气相分析其 “香气 ” 的 组 成 ， 考 察 在 受 控 条 件 下 产 于 云 南 薄 荷 （ m. hapioealyx ）两个品种的香型差异。材料植物：薄荷（m. hapioealyx briq.） 7 月采自云南省农业科学院药用植物研究所。仪 器 ： agilent气相 色谱 仪7694e 、 agilent6973network ，。方法样品处理取称量药材2g ，叶片剪成1 1cm 的小片，茎剪成1cm 长段，装在10ml agilent

4、顶空瓶中，压紧密封。顶空瓶体积：10 ml ；平衡时间： 10 min ；平衡温度：70 ；分析时间：2；样品容积： 20ml ；进样量：ml ；进样方式：自顶空部分精密抽取顶空气体。试验仪器和检测条件试验仪器：agilent气相色谱仪7694e、agilent 6973 network，。检测条件： 色谱柱： (crosslinkedpolyethyleneglyco1)毛细管柱，柱长：，内径： mm，液膜厚度： m；载气：n2，总流量： ml/min ；进样口温度：；进样口压力：3 psi(1 psi= kpa)；检测器温度：250； h2 流量： 30 ml/min ；空气流量：300

5、ml/min；进样方式：样品在70加热 10min 后直接进样；程序升温：-110 ， /min，110， 5 min，110 -200 ， 5/min, 升至 200，保持 2min。样品处理取称量药材 2g ，叶片剪成 1 1cm 的小片， 茎剪成 1cm 长段，装在 10ml agilent 顶空瓶中，压紧密封。顶空瓶体积： 10 ml ；平衡时间： 10 min；平衡温度： 70 ；分析时间：；样品容积： 20ml ；进样量：ml ；进样方式：自顶空部分精密抽取顶空气体。3实验结果顶空气相色谱法最早可见于1939 年 harger15 用该方法检测环境中水里的甲醇含量。随着技术的改进和

6、普及，该方法已经成为现代分析的一种有力手段。顶空气相和 ms 的联用，大大拓宽了顶空技术的应用范围。顶空气相色谱对挥发油检测较传统方法有优势。特别在小样品的情况下，传统的水蒸气蒸馏法要求样本量较大，野外采样要求也较高。对一些精确试验， 特别是单株取样带来一定的难度。顶空气相色谱法能够检测到蒸馏法容易损失的酯类成分16 ，传统水蒸气蒸馏法具有一定的选择性，改变了挥发油的组成，改变了挥发油的香味 17 。经 gc-ms 分析得到薄荷中挥发油的化学组分总离子流色谱图 . 经计算机内存的标准质谱库检索，确定出66 个组分，并将总离子流色谱图中的各峰面积进行归一化，得到云南昆明栽培及野生薄荷挥发油的化学

7、组分总离子流色谱图中各组分的相对含量由图1 可以看出，升温程序比较适合薄荷顶空 gc-ms 条件，我们开始参考水蒸气提取法所采用的升温程序 18 ，结果在前20min 内几乎没有响应，在1h 时还有大量物质没有流出，因此增大升温速度，又/min提高4到 5 /min ，在 1h 时检测到柱流失物质，缩短响应检测时间，分离度良好，共检出 66 种物质。野生与栽培薄荷在谱图上相似性较高，保持了遗传上的稳定性。（该段像方法学考察的内容，是不是应该在前面方法处提一下？）栽培品种和野生品种薄荷 (mentha hapioealyx briq.)在挥发油组成上既有相似又有区别。两者主要由烯、醇和酮组成，三

8、类成分对其总含量的贡献超过 90%，均以烯类和醇类为主。野生品种稀类和醇归一化百分含量高达%，而栽培品种也达到 %。相比较而言，栽培品种成分分化较大，而野生品种则相对比较集中，两者稀类物质含量相当，而野生品种醇类物质却是栽培品种两倍还多。可能醇类物质的相对集中，使野生品种的“香味”比较浓烈。栽培品种成分较分散，酮类和醇类相当。柠檬烯保持了较高的含量，野生（%）栽培（ %），栽培品种变化较小。栽培品种主要由d- 柠檬稀 / 桉油素 / 香芹酮（%：%：%）组成，野生品种香型变化较大主要有d- 柠檬稀 /桉油素 / - 水芹稀（ %： %： %）组成。周荣汉对国内野生薄荷 (mentha hapi

9、oealyx briq.)研究把不同居群的薄荷分为5六个化学型，西南地区（云南、贵州、四川等）为香芹酮型（ carvone type ），此化学型除含香芹酮外其柠檬烯含量较高，并伴有一定量的莰烯，与报道一致。与经典方法相比，差异来自多方面的原因，经典的水蒸气蒸馏法往往由于高温造成部分成分的丢失，改变及组分的变化，得到的素油往往与植物自然挥散的香味差别较大，另一方面由于采用受控试验，组分的变化是必然的。讨论在受控试验下，野生和野生香型的组成差异较大，充分说明不仅大环境对挥发油的组成影响较大，微生态环境和遗传因素的交互作用对薄荷挥发油也有影响（将另文表述），其作用的机理还需进一步研究。国内外已对其

10、进行有益的探索， 意大利科学家研究了微生态中真菌对薄荷生理、次生代谢的影响，黄璐琦 26 ，27 研究员探讨了内生真菌对药用植物的次生代谢产物的影响，内生真菌与植物的互作机理还不甚明晰，还要进一步的研究和探索，需要多学科的知识和相关技能，对其以后互作的研究提供参考。根据黄璐琦化学型分类规则 20 ，栽培品种可定为 d-柠檬稀 / 桉油素 / 香芹酮（ %：%）型，野生品种可定为d- 柠檬稀 / 桉油素 / - 水芹6稀（ %：%： %）型。其归一化百分对香型的贡献分别为%和 %，可以说是其奠定不同品种的基本香型。植物药材在大规模栽培后，其产量取决于初生代谢产物的积累，其质量取决于次生代谢产物的积累。而保持药材质量及有效性的基础是植物的次生代谢产物。然而，对大多数植物而言，次生代谢产物的合成与积累往往受制于所处环境的变化。它们根据所处环境的变化来决定合成次生代谢产物的种类和数量，只有在特定的环境下才合成特定的次生代谢产物，或者显着地增加特定的次生代谢产物在体内的产量。7