宋秀華,李傳榮,許景偉,王超

靜態(tài)頂空與固相微萃取法測定元寶楓葉片揮發(fā)物成分比較

宋秀華1,李傳榮2*,許景偉3,王超1

1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院,山東泰安271018
2.泰山森林生態(tài)站/山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東泰安271018
3.山東省林業(yè)科學(xué)研究院,山東濟(jì)南250014

采用帶捕集肼的靜態(tài)頂空與固相微萃取法分別測定元寶楓葉片揮發(fā)物成分，通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀定性和定量分析，對兩種方法進(jìn)行比較。結(jié)果表明，靜態(tài)頂空檢測的成分較少，固相微萃取法檢測的成分較多，但均以酯類和萜烯類物質(zhì)為主。兩種方法共同檢測出的成分有10種，分別為3-己烯醇、乙酸葉醇酯、乙酸己酯、2-己烯-1-醇乙酸酯、檸檬腈、丁酸-4-己烯酯、丁酸-3-己烯酯、丁酸己酯、β-石竹烯和α-石竹烯。兩種方法檢測到的揮發(fā)物的相對含量差異較大。通過比較來看，采用SPME法更適合元寶楓葉片揮發(fā)物的測定。

靜態(tài)頂空;固相微萃取;元寶楓;揮發(fā)物

元寶楓（Acer truncatum Bunge）別名平基槭，槭樹科槭屬多年生落葉喬木，高8～10 m，是著名的庭院綠化樹和行道樹。自20世紀(jì)70年代以來，人們的研究重點(diǎn)一直集中于黃酮和綠原酸等藥用生物成分的測定與提取[1]，另外在提取生物制品、保健品、飲料等方面也有應(yīng)用[2]。但目前元寶楓的主要用途是園林綠化，綠化植物可以通過滯塵作用或通過莖、葉分泌物減少或殺死空氣中細(xì)菌和病毒，起到凈化空氣的作用[3]，同時植物釋放的單萜類及芳香族揮發(fā)物還有益于人體健康[4]。對于元寶楓，國內(nèi)尚未見詳細(xì)的葉片揮發(fā)物的相關(guān)研究報(bào)道，同屬植物復(fù)葉槭和五角楓研究多集中于揮發(fā)物與植食性昆蟲間的關(guān)系[5,6]?，F(xiàn)常用的植物揮發(fā)物的分析鑒定方法有動態(tài)頂空吸附-熱脫附-氣質(zhì)聯(lián)用法（TCT-GC/MS）[7]、固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法（SPME-GC/MS）[8]、吹掃-捕集-氣質(zhì)聯(lián)用法（PT-GC/MS）[9]及靜態(tài)頂空-氣質(zhì)聯(lián)用法（SHS-GC/MS）[10]，上述方法具體測定原理有所不同，各有優(yōu)缺點(diǎn)。本研究采用靜態(tài)頂空法（SHS）與固相微萃取法（SPME）分析元寶楓葉片的揮發(fā)物成分和含量，并對這兩種方法進(jìn)行比較，旨在為植物揮發(fā)物的研究提供技術(shù)指導(dǎo)，同時為園林綠化配置提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

材料：5月上旬選擇山東農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)生長健康的元寶楓行道樹（Acer truncatum Bunge）5株，樹高約5.60 m，胸徑約15.40 cm，取樹冠中部向陽葉片。

儀器：日本島津公司GC/MS-QP 2010 plus氣-質(zhì)聯(lián)用儀，RTX-5MS毛細(xì)管柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm）；美國PE公司的Turbo Matrix 40 HS帶捕集肼的頂空進(jìn)樣器；美國Supleco公司的SPME手柄，50/30μm DVB/CAR/PDMS（二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷）萃取頭。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 靜態(tài)頂空法樣品處理方法：稱取新鮮功能葉2 g，剪碎后放入25 mL頂空進(jìn)樣瓶，用聚四氟乙烯丁基合成橡膠隔片密封，樣品40℃保溫30 min，然后進(jìn)樣。取樣針溫度80℃，傳輸線溫度80℃，然后給瓶加壓15 Pa，捕集并保持5 min，捕集阱抽取揮發(fā)性成分1 μL，待分析。

氣相色譜條件：柱溫，起始溫度40℃，以6℃·min-1的速率升溫至130℃，然后以10℃·min-1的速率升溫至250℃，保持1 min；進(jìn)樣口溫度200℃；載氣為高純氦氣。質(zhì)譜條件：EI電離源，電子能量70 eV，離子源溫度200℃，接口溫度230℃，全掃描模式，掃描范圍45～450 m·z-1。

1.2.2 固相微萃取法樣品處理方法：稱取新鮮功能葉10 g，剪碎后放入100 mL萃取瓶中，鋁箔紙封口，50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取頭40℃頂空萃取30 min，然后萃取頭插入GC/MS進(jìn)樣口，于250℃解吸3 min。

氣相色譜條件：柱初溫40℃，保持2 min，以6℃·min-1速率上升至100℃，再以8℃·min-1速率上升至140℃，隨后以12℃·min-1上升至250℃，保留3 min。質(zhì)譜條件：EI電離源，電子能量70 eV，離子源溫度200℃，接口溫度230℃，全掃描模式，掃描范圍45～450 m·z-1。

1.3化合物定性與定量

化合物定性方法：經(jīng)NIST08和NIST08S數(shù)據(jù)庫檢索定性，按SI相似度＞80%的原則作為鑒定結(jié)果。

化合物定量方法：按峰面積歸一化法計(jì)算化合物的相對百分含量（峰面積%）。

2 結(jié)果與分析

2.1靜態(tài)頂空和固相微萃取法測定揮發(fā)物組分的差別

采用SHS和SPME法測定元寶楓揮發(fā)物組分，經(jīng)GC/MS的分離與鑒定，總離子流量圖見圖1，分析結(jié)果見表1。圖1表明，在設(shè)定實(shí)驗(yàn)條件下SPME法的靈敏度高，檢出物質(zhì)多于SHS。經(jīng)計(jì)算

圖1 元寶楓葉片揮發(fā)物的總離子流圖(A:靜態(tài)頂空法;B:固相微萃取法)Fig.1 TIC of volatiles from leaves of Acer truncatum Bunge(A.SHS;B SPME)

機(jī)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖（NIST08和NIST08S）檢索分析，兩種方法共檢測出元寶楓揮發(fā)物36種，其中主要是酯類和萜烯類化合物，另有少量醇、醛及酸類物質(zhì)。此外SPME法還檢出鄰苯二甲酸二乙酯、環(huán)氧聯(lián)苯及硅氧烷烴等物質(zhì)，這些物質(zhì)是由于隔墊添加劑和柱流失產(chǎn)生的，因此表1未列出。SHS法檢測出17種物質(zhì)，SPME法檢測出29種物質(zhì)，兩種方法共同檢測出10種物質(zhì)，分別為3-己烯醇、乙酸葉醇酯、乙酸己酯、2-己烯-1-醇乙酸酯、檸檬腈、丁酸-4-己烯酯、丁酸-3-己烯酯、丁酸己酯、β-石竹烯和α-石竹烯。SHS法檢測出的17種物質(zhì)，分別是酯類物質(zhì)9種（52.9%）、醇類物質(zhì)2種（11.8%）、酸類物質(zhì)1種（5.9%）、萜烯類物質(zhì)3種（17.6%），另有2種（11.8%）其他物質(zhì)，未檢測出醛類物質(zhì)。SPME法檢測出29種物質(zhì)，分別是酯類物質(zhì)9種（31.0%）、醇類物質(zhì)1種（3.4%）、醛類物質(zhì)3種（10.4%）、萜烯類物質(zhì)14種（48.3%），還有2種（6.9%）其他物質(zhì)，未檢測出酸類物質(zhì)。

表1 元寶楓葉片揮發(fā)物的組分與相對含量Table 1 Components and relative contents of volatiles from leaves of Acer truncatum Bunge

表2 主要化合物峰面積統(tǒng)計(jì)Table 2 The peak area statistics of the main compounds

2.2靜態(tài)頂空和固相微萃取法測定揮發(fā)物組分含量的差別

由表1可知，SHS法檢測到的揮發(fā)物相對含量在5%以上的物質(zhì)有乙酸葉醇酯（33.06%）、3,8-二甲基-1,5-環(huán)辛二烯（13.64%）、丁酸-4-己烯酯（11.94%）、丁酸-3-己烯酯（11.45%）及乙酸己酯（6.45%），這5種物質(zhì)共占總揮發(fā)物濃度的76.54%；SPME法檢測的揮發(fā)物的相對含量在5%以上的物質(zhì)有乙酸葉醇酯（61.04%）、β-石竹烯（12.08%）、丁酸-3-己烯酯（6.30%）和乙酸己酯（5.99%），這4種物質(zhì)占總揮發(fā)物濃度的85.41%；這兩種方法檢測的揮發(fā)物相對含量差異較大。表2顯示SHS和SPME法檢出的部分物質(zhì)的峰面積差異較大，說明兩種方法的靈敏度不同。SPME法檢測到的這4種物質(zhì)峰面積遠(yuǎn)高于SHS法，相差8～30倍。比較而言，SPME法更適合元寶楓葉片揮發(fā)物的測定。

3 討論

SHS和頂空SPME在分析結(jié)果上不同的主要原因有：SHS分析是一種非濃集型的氣體分析方法，揮發(fā)性物質(zhì)在頂空氣相中達(dá)到一定的濃度時，即可進(jìn)行分析，同時該方法還具有快速、自動化程度高、樣品消耗量少、檢測費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)；頂空SPME是將萃取頭置于頂空氣體中一段時間，待平衡后將萃取頭取出插入氣相色譜進(jìn)樣口，熱解吸涂層上吸附的物質(zhì)，化合物在氣相和萃取頭固定相之間分配系數(shù)的不同也造成了兩種分析結(jié)果的差異[11]。王昊陽等[12]采用SHS和頂空SPME對煙用香料成分進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明頂空SPME法更適合于揮發(fā)性成分含量較低的香料的研究和質(zhì)量控制；古麗加依娜等[13]采用SHS和頂空SPME法采集新疆庫爾勒香梨的揮發(fā)性成分，結(jié)果表明兩種方法結(jié)合起來能夠較完整地描述庫爾勒香梨的香氣成分，同時篩選出適合的萃取頭DVB/CAR/PDMS。本研究中，元寶楓葉片揮發(fā)物多為C6～C15之間的化合物，因此選擇50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取頭，具有較好的提取效果[8-13]。

張風(fēng)娟等做了大量槭樹科植物揮發(fā)物方面的研究，2005年[5]采用超臨界CO2流體技術(shù)萃取復(fù)葉槭枝條揮發(fā)物，用TCT-GC/MS法分析鑒定，結(jié)果表明不同的萃取條件下?lián)]發(fā)物的成分和含量有所不同，主要化合物為醇（3-己烯醇）、醛（壬醛、葵醛）、酯（乙酸乙酯、乙酸丁酯）、萜類（石竹烯）及少量含氮化合物。2006年[6]采用靜態(tài)頂空采集法結(jié)合TCT-GC/MS技術(shù)分析鑒定了復(fù)葉槭、五角楓、華北五角楓、挪威槭等植物揮發(fā)物的種類和相對含量，復(fù)葉槭以酯類（乙酸-3-己烯酯、乙酸庚酯）、醛類（壬醛、癸醛）和烷烴類（4-甲基-1-(1-甲乙基)-[3,10]環(huán)己烷）為主；五角楓以酯類（乙酸-3-己烯酯、丁酸-4-己烯酯）和醛類（壬醛、十一醛）為主；華北五角楓以酯類（乙酸-3-己烯酯、乙酸乙酯）、萜烯類（α-蒎烯、β-蒎烯）和醇類（2-己烯醇）為主；挪威槭以酯類（乙酸-3-己烯酯）為主，其次是醇類（2-己烯醇）和醛類（2-甲基-4-丁烯醛、2-己烯醛）物質(zhì)及酮類（5-乙基-2(5H)-呋喃酮）。隨后于2007年[3]利用動態(tài)頂空法收集結(jié)合TCT-GC/MS法鑒定了五角楓揮發(fā)物成分，主要為乙酸乙酯（8.92%）、乙酸庚酯（53.95%）、丁酸-3-己烯酯（4.16%）、3-己烯醇（2.24%）、石竹烯（12.07%）及壬醛（10.71%），該結(jié)果與2006年測定的結(jié)果有所不同。分析可能的原因，植株的所在地、樹齡及立地條件不同，揮發(fā)物采集方法不同，可能導(dǎo)致測定結(jié)果不同。本研究采用固相微萃取SPME方法，結(jié)果與前人研究相近。有研究表明機(jī)械損傷（踐踏、修剪等）會增加某些物質(zhì)的含量，如2-己烯醛、3-己烯醛等[14]，但不同樹種增加的物質(zhì)不同且含量變化也不同，本研究采用摘取葉片剪碎方式處理樣品可能會促使葉室內(nèi)揮發(fā)物的釋放，但不會合成新物質(zhì)，此時葉片與樹體已分離。有研究表明，女貞修剪后則釋放出更多益于人體健康的物質(zhì)[15]。作為綠化樹種，修剪是日常維護(hù)管理的需要，修剪若能增加有益物質(zhì)的釋放則更好。

4 結(jié)論

本研究采用SHS和SPME法測定元寶楓揮發(fā)物成分，以酯類和萜烯類物質(zhì)為主，另有醇、醛、酸類物質(zhì)，未檢測出酮類物質(zhì)，在元寶楓揮發(fā)物日變化中曾檢測到5-乙基-4-甲基-3-庚酮（約0.40%）和5-乙基-2(5H)-呋喃酮（約0.70%）但相對含量很低。檢測出化合物類型與以往研究結(jié)果一致，但具體化合物種類有所不同。SHS法檢測出17種物質(zhì)，酯類物質(zhì)種類占總成分的52.9%，相對含量占73.64%，萜烯類物質(zhì)種類占總成分的17.6%，相對含量占17.42%；SPME法檢測出29種物質(zhì)，酯類物質(zhì)種類占總成分的31.0%，相對含量占77.50%，萜烯類物質(zhì)種類占總成分48.3%，相對含量占17.62%。兩種方法共同檢測出10種物質(zhì)，分別為3-己烯醇、乙酸葉醇酯、乙酸己酯、2-己烯-1-醇乙酸酯、檸檬腈、丁酸-4-己烯酯、丁酸-3-己烯酯、丁酸己酯、β-石竹烯和α-石竹烯。綜合本研究來看，采用SPME法更適合元寶楓葉片揮發(fā)物的測定。

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Comparison of Volatiles from Leaves of Acer truncatum Bunge Extracted by Headspace and SPME

SONG Xiu-hua1,LI Chuan-rong2,XU Jing-wei3,WANG Chao1
1.College of Horticulture and Science Engineering,Shandong Agricultural University,Tai'an271018,China
2.TaishanForest Ecosystem Research Station/Key Laboratory of Agricultural Ecology and Environment,Shandong Agricultural University,Tai'an271018,China
3.Shandong Research Institute of Forestry,Jinan250014,China

Volatiles from leaves ofAcer truncatumBunge were extracted by Static Headspace(SHS)and Solid-phase Microextraction(SPME)respectively.Their qualitative and quantitative analysis of volatiles was carried out by GC/MS.The results indicated that more compounds were identified by SPME,while that of SHS was fewer.3-Hexen-1-ol, 3-Hexen-1-ol,acetate,Acetic acid hexyl ester,2-Hexen-1-ol,acetate,Geranyl nitrile,Butanoic acid,4-Hexenyl ester,Butanoic acid,3-Hexenyl ester,Butanoic acid hexyl ester,β-Caryophyllene and α-Caryophyllene were identified by SHS and SPME simultaneously.The results showed that SPME was more suitable for the analysis of Volatiles from Leaves ofAcer truncatumBunge.

Static headspace(SHS);solid-phase microextraction(SPME);Acer truncatumBunge;volatiles

S792

A

1000-2324(2014)05-0670-05

2012-12-02

2013-01-23

村鎮(zhèn)景觀防護(hù)林人工構(gòu)建技術(shù)研究(2011BAD38B03-5);山東農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后基金(76362)

宋秀華(1977),女,博士,主要從事園藝環(huán)境工程和綠地生態(tài)方面的研究.E-mail:songxh77@163.com

*通訊作者:Author for correspondence.E-mail:chrli@sdau.edu.cn