3 挥发油成分的分析 3.1全二维气相色谱
20 世纪90 年代初,Liu 和Phillips 提出的全二维气相色谱(GC ×GC)方法,提供了一种真正的正交分离系统。它是将分离机理不同而又互相独立的两支色谱柱以串连的方式结合成二维气相色谱,经第1支色谱柱分离后的每一个馏分,经调制器聚焦后以脉冲方式进入第2 支色谱柱中进行进一步的分离,通过温度和极性的改变实现气相色谱分离特性的正交化。GC ×GC具有峰容量大(为两根柱各自峰容量的乘积)、分析速度快、分辨率高、族分离和瓦片效应等特点,因而该方法在复杂体系的分析方面具有其它方法无法比拟的优势,越来越受到广大色谱工作者的重视。
林凯等15采用同时蒸馏萃取法提取番木瓜叶中挥发性成分,用全二维气相色谱一飞行时间质谱对挥发油化学成分进行分离鉴定,共鉴定出匹配度较高的化学成分383种,包括37种醇、53种醛、21种酸、49种烷烃、20种烯烃、82种酮和31种酯等。李治宇16建立了鹰爪豆净油的全二维气相色谱飞行时间质谱指纹图谱,通过质谱图库检索、保留指数比对、标准化合物参照及文献验证等方法对挥发性成分进行了分离鉴定。结果表明:从鹰爪豆净油中共鉴定出150种挥发性成分,其中含量较高的成分主要有亚油酸甲酯(10.70%)、亚麻酸(7.90%)、棕榈酸(7.66%)、邻氨基苯甲酸甲酯(5.30%)、蘑菇醇(3.65%)、月桂酸乙酯(3.43%)、苯甲酸苄酯(2.97%)、亚油酸乙酯(2.97%)、癸酸乙酯(2.68%)、硬脂酸甲酯(2.68%)、芳樟醇(2.55%)、α-金合欢烯(2.46%)、苯乙醇(2.22%)、油酸甲酯(2.05%)、硬脂酸乙酯(2.05%)和亚麻酸甲酯(2.00%);②正构烷烃、芳香环类和非环类物质在Rxi-5Sil MS×DB-17ht柱系统上实现了族组分分离。
3. 2固相微萃取-气质联用
固相微萃取(solid phase microextraction ,SPME)是20世纪90年代初提出并发展起来的新颖的样品前处理技术。微萃取具有敏感、选择性好、不用溶剂、操作简单快速、能自动化的优良特性,可直接与气相色谱一质谱(GC—MS)等色谱联用。集采样、萃取、浓缩、进样于一体加快分析检测的速度,可以用于乳荆及乳制品挥发性成分的检测17。
陈佳龄等18采用固相微萃取-气质联用技术分析了红果仔(Eugenia uniflora )、海南蒲桃(Syzygium hainanense)、红鳞蒲桃(Syzygium hancei)、黄金香柳(Milleara bracteata)、白千层和柠檬桉(Eucalyptus citriodora) 等6 种植物叶的挥发性成分。结果表明,6 种桃金娘科植物叶中的挥发成分主要为萜烯类,且富含保健性挥发成分,共有成分为(Z)-β- 罗勒烯、β- 石竹烯、月桂烯、γ- 萜品烯和别香橙烯。因此,可以开发利用这些桃金娘科植物挥发成分的保健功效。
3.3顶空气相色谱
顶空气相色谱法(HS-GC)又称液上气相色谱分析,它采用气体进样,可专一性收集样品中的易挥发性成分,与液-液萃取和固相萃取相比既可避免在除去溶剂时引起挥发物的损失,又可降低共提物引起的噪音,具更高灵敏度和分析速度,对分析人员和环境危害小,操作简便,是一种符合“绿色分析化学”要求的分析手段。HS-SDME 虽然优点多但也存在一些缺点,例如萃取的溶剂多为有机溶剂,萃取液滴体积小,易挥发,不易高温萃取且萃取维持时间短等。主要分为静态顶空分析、动态顶空分析、顶空-固相微萃取三类。 3.3.1静态顶空-气相色谱
静态顶空分析法是顶空分析法发展中出现的最早形态,其主要缺点是有时必须进行大体积气体进样。若样品中待分析组分的含量较高,较少的气体进样量就可满足分析的需要时,可采取静态法19。在仪器模式上可分为3类:顶空气体直接进样模式、平衡加压模式和加压定容采样进样模式。
李雪岩20等采用静态顶空-气相色谱对太苍止泻颗粒中挥发性组分进行分离,并建立指纹图谱,评价其质量。采用程序升温毛细管色谱柱HP-5(30×0.25mm,0.25μm)对不同批次的太苍止泻颗粒分离,得到11个共有峰,作为评价指标峰。结果太苍止泻颗粒挥发性成分以11个共有峰作为评价峰,静态顶空-气相色2谱的重复性,稳定性,精密度良好,以同一批次的太苍止泻颗粒共有峰面积的变化来判定成方制剂的质量,以藿香酮保留时间和面积作为参照,来评价样品的质量。李莹莹21采用静态顶空-气相色谱-质谱法分离和鉴定4个品种牡丹花的挥发性成分,并用归一化法测定其相对含量。共鉴定出30种化合物,主要为醇、酯、萜烯、醚和醛等物质,不同品种挥发性成分的种类和含量存在较
大差异。4种牡丹花的共有物质是叶醇、正十二烷、苯乙醇和乙酸橙花酯等。苯乙醇是藏枝红和红珠女中含量最高的成分,分别高达54.05%和49.99%,而墨楼争辉和李园红中含量最高的是乙酸橙花酯,分别为34.07%和20.06%。 3.3.2动态顶空-气相色谱
动态顶空分析法源于采用多孔高聚物对顶部空气中的挥发性物质进行捕集和分析。连续用惰性气体不断通过液态待测样品将挥发性组分从液态基质中“吹扫”出来,挥发性组分随气流进人捕集器,捕集器中的吸附剂或低温冷脐捕集挥发性组分,最后将抽提物进行解吸分析。该方法是一种将样品基质中所有挥发性组分都进行完全的“气体提取”的方法,适合复杂基质中挥发性较高的组分和浓度较低的组分分析,较顶空和顶空一固相微萃取方法有更高的灵敏度。动态顶空分析根据捕集模式分为吸附剂捕集和冷脐捕集2种。
程焕22采用动态顶空(DHS)对蜂胶和杨树树胶挥发性成分进行提取,经气相色谱–质谱联用(GC-MS)法结合计算机检索对其挥发性成分进行分析和鉴定。对蜂胶DHS法鉴定出52种化合物,占整个峰面积的 92.46 %。对杨树胶,采用 DHS 法的提取物中共鉴定出了 46 种化合物,占整个峰面积的 84.59 %;通过GC-MS方法对蜂胶和杨树胶的挥发性成分进行分析比较,鉴定出蜂胶与杨树胶各自特有的成分, 获得蜂胶与杨树胶的异同,从而为真假蜂胶的鉴别提供理论依据并可将其应用到蜂胶的标准制定及真假鉴别中去。
李义23建立了吹扫捕集-气相色谱-质谱法同时测定地下水中卤代烃类、苯系物、氯代苯类等20多种挥发性有机物的方法。对吹扫捕集条件、气相色谱条件和质谱条件进行优化,并对实际水样进行测定。方法检出限为0.03~0.28μg/L,基体加标回收率为88.8%~111.0%,精密度(RSD,n=7)为2.21%~5.31%。方法准确,灵敏可靠,可满足地下水中痕量挥发性有机物的分析要求。 3.3.3顶空-固相微萃取-气相色谱
顶空-固相微萃取装置由手柄和萃取头组成,通过萃取头的涂层对顶空中的有机挥发性物质的吸附和随后的解吸附分析来完成分析。进行顶空一固相微萃取试验时萃取头的极性和厚度选取至关重要,可根据“相似相溶原理”选择固相微萃取试验的萃取头。。顶空-固相微萃取分析中萃取头具一定的预浓缩作用,分析的灵敏度高于静态顶空分析,精密度好于动态顶空分析,是近几年最常用的顶空
分析方法。
王英锋24采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法(HS-SPME-GC-MS)分离鉴定了泽兰中的挥发性成分,考察了HS-SPME的操作参数(纤维头、样品平衡时间、萃取温度、萃取时间和解吸时间),并与传统的水蒸气蒸馏法(SD)和超临界 CO2萃取法(SFE)提取的挥发性成分进行了比较。HS-SPM法共鉴定58种成分,占总成分含量的99. 51% ,主要成分为烯类;SFE法共鉴定了61种成分,占总成分含量的84.92% ,主要成分为环己酮和烯的氧化物;SD法共鉴定了45种成分,占总成分含量的88.30% ,主要成分为烯的氧化物。三种方法测得的挥发性成分差异较大,但是HS-SPME 法作为一种简单的手段可以用于泽兰中挥发性物质的快速提取和分析。
郭方遒25采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法(H S-SPME-GC-MS)分离鉴定了白术中的挥发性成分,并与采用传统的水蒸气蒸馏法(SD)提取的挥发性成分进行了比较。实验中筛选了固相微萃取纤维头,优化了SPME的操作条件。样品在70℃下平衡30min后,用65μm聚二甲基硅氧烷-二乙烯基苯(PDM S-DVB)纤维头对白术样品顶空吸附30min,于250℃下解吸4min,然后采用GC-MS对解吸物进行分离鉴定;采用HS-SPME-GC-MS鉴定出41种组分,占总峰面积的90.81%;采用SD-GC-MS鉴定出31个组分,占总峰面积的88.19%,且采用SD所提取的组分基本上都被固相微萃取所提取。结果表明,HS-SPME可取代耗时的SD用于白术中挥发性物质的提取。 3.4毛细管液相色谱-毛细管气相色谱联用
填充毛细管高效液相色谱(μ-HPLC)-毛细管气相色谱(CGC)在线联用技术是分析复杂样品的强有力手段。设计独特的多储存位接口可以一次完成6个LC组分的切割和对毛细管气相色谱不分流柱内进样。由于μ-HPLC具有气相
色谱无法比拟的结构分离能力,而毛细管气相色谱又具有液相色谱无法比拟的分离柱效及根据物质沸点差别进行分离的能力,因此用这项技术解决了各种油品的族组成和每个族组成中详细成分的分离分析。
王晓春等26首次将填充毛细管高效液相色谱-毛细管气相色谱在线联用技术(μ-HPLC-CGC)用于分离分析八角茴香果实的挥发油成分。液相色谱选用氰基分析柱,正己烷-乙腈-二氯甲烷,为流动相,对挥发油样品做族组分分离,得到的5 个族组分被依次存放在多位储存接口内,然后不分流分别转入毛细管气相色谱仪做详细分析。采用了不分流柱内进样模式以利于定量及谱图的叠加和比较。将族组成分析得到5个气相色谱图与单独用毛细管气相色谱分析的谱图对比,发现至少分离出3种新的化学成分。
4.小结
挥发油不但分布范围广,种类多,而且生物活性广泛,并且毒性小,因此人们对它的研究越来越感兴趣,使得其分析技术得以快速发展。气相色谱法现已广泛应用挥发油的定性和定量分析。用于定性分析主要解决挥发油的已知成分的鉴定。对于挥发油中许多未知成分,同时又无标准品做对照时,则选用GC-MS联用技术。现GC-MS技术得到广泛发展,如全二维气相色谱-飞行时间质谱、顶空