頂空氣相色譜分析

      揮發(fā)油薄荷[1](Mentha hapioealyx Briq．)在我國廣泛的分布，是一種重要唇形科經(jīng)濟(jì)作物，為唇形科薄荷屬多年生草本植物，廣泛分布于北半球溫帶的歐、美、亞各州，喜歡生長于水旁潮濕地區(qū)。

　　薄荷的用途很廣，是重要的中藥材[2]。在傳統(tǒng)中醫(yī)藥中常用作驅(qū)風(fēng)、解熱、發(fā)汗劑使用。在中國西南地區(qū)特別是云南，貴州等，當(dāng)?shù)刂苯邮秤�。在民間形成多種烹飪方法如薄荷湯、薄荷涼茶、薄荷粥、薄荷冰及薄荷酒等。據(jù)中國制造網(wǎng)統(tǒng)計(jì)與薄荷相關(guān)的產(chǎn)品有余種，這個(gè)數(shù)字還在不斷更新中，其用途涉及工業(yè)，農(nóng)業(yè)，醫(yī)藥等多個(gè)行業(yè)。

　　薄荷富含揮發(fā)油，不僅是其主要的藥效成分也是一種重要的香料，可以醒胃開脾，常用于食品添加劑，在飲料、食品及化妝品等廣泛應(yīng)用。不同品種薄荷香型主要由揮發(fā)油成分及其組成相關(guān)。揮發(fā)油成分主要有單萜類，酚、酯、醇及酮類物質(zhì)組成。揮發(fā)油的組成和在植物體內(nèi)的積累受環(huán)境影響[3,4]較大，與采摘地區(qū)及采收時(shí)間有密切的聯(lián)系。所以不同產(chǎn)地的薄荷，不同采收季節(jié) [5-10]，不同采收部位 [11-14]，其香型差異比較大。

　　揮發(fā)油作為薄荷的次生代謝產(chǎn)物，在植物體內(nèi)的積累受多種因子的影響，可以歸為三個(gè)方面。首先是遺傳因子，其次是外因如環(huán)境因子（氣候、土壤、地勢、海拔等）和微環(huán)境因子（內(nèi)生菌共生體）。在生產(chǎn)栽培中，最終的香型往往是三個(gè)方面交互作用的結(jié)果。近年來對大環(huán)境因子的研究相關(guān)報(bào)道比較多，對環(huán)境受控試驗(yàn)研究卻不多�；�于上述情況，本文采用兩個(gè)薄荷（Mentha hapioealyx Briq．）品種（野生、栽培）進(jìn)行盆栽受控試驗(yàn)，然后進(jìn)行頂空氣相分析其 “香氣”的組成，考察在受控條件下產(chǎn)于云南薄荷（M. hapioealyx）兩個(gè)品種的香型差異。

　　材料植物：薄荷（M. hapioealyx Briq．）7 月采自云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院藥用植物研究所。

　　儀器：Agilent 氣相色譜儀7694E、Agilent 6973 network，。

　　方法樣品處理取稱量藥材 2g，葉片剪成1×1cm 的小片，莖剪成1cm 長段，裝在10ml Agilent 頂空瓶中，壓緊密封。頂空瓶體積：10 mL；平衡時(shí)間：10 min；平衡溫度：70℃ ；分析時(shí)間：

　　；樣品容積：20ml ；進(jìn)樣量：0.7 mL；進(jìn)樣方式：自頂空部分精密抽取頂空氣體。
　　試驗(yàn)儀器和檢測條件試驗(yàn)儀器：Agilent 氣相色譜儀7694E、Agilent 6973 network，。
　　檢測條件：色譜柱：HP．INNOWAX(Crosslinked polyethylene Glyco1)毛細(xì)管柱，柱長：
　　，內(nèi)徑：0.53 mm，液膜厚度：1.0μm；載氣：N2，總流量：54.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度：
　　℃；進(jìn)樣口壓力：3 psi(1 psi=6.895 Kpa)；檢測器溫度：250℃；H2 流量：30 mL/min；空氣流量：300 mL/min；進(jìn)樣方式：樣品在70℃加熱10min 后直接進(jìn)樣；程序升溫：
　　℃-110℃，1.5℃/min ，110℃，5 min，110℃-200℃，5℃/min,升至200℃，保持2min。
　　樣品處理取稱量藥材 2g，葉片剪成1×1cm 的小片，莖剪成1cm 長段，裝在10ml Agilent 頂空瓶中，壓緊密封。頂空瓶體積：10 mL；平衡時(shí)間：10 min；平衡溫度：70℃ ；分析時(shí)間：
　�。粯悠啡莘e：20ml ；進(jìn)樣量：0.7 mL；進(jìn)樣方式：自頂空部分精密抽取頂空氣體。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果頂空氣相色譜法最早可見于1939 年Harger [15]用該方法檢測環(huán)境中水里的甲醇含量。隨著技術(shù)的改進(jìn)和普及，該方法已經(jīng)成為現(xiàn)代分析的一種有力手段。頂空氣相和MS 的聯(lián)用，大大拓寬了頂空技術(shù)的應(yīng)用范圍。頂空氣相色譜對揮發(fā)油檢測較傳統(tǒng)方法有優(yōu)勢。特別在小樣品的情況下，傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾法要求樣本量較大，野外采樣要求也較高。對一些精確試驗(yàn)，特別是單株取樣帶來一定的難度。頂空氣相色譜法能夠檢測到蒸餾法容易損失的酯類成分[16]，傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法具有一定的選擇性，改變了揮發(fā)油的組成，改變了揮發(fā)油的香味[17]。
　　經(jīng)GC-MS 分析得到薄荷中揮發(fā)油的化學(xué)組分總離子流色譜圖．經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫檢索，確定出66 個(gè)組分，并將總離子流色譜圖中的各峰面積進(jìn)行歸一化，得到云南昆明栽培及野生薄荷揮發(fā)油的化學(xué)組分總離子流色譜圖中各組分的相對含量由圖1 可以看出，升溫程序比較適合薄荷頂空GC-MS 條件，我們開始參考水蒸氣提取法所采用的升溫程序[18]，結(jié)果在前20min 內(nèi)幾乎沒有響應(yīng)，在1h 時(shí)還有大量物質(zhì)沒有流出，因此增大升溫速度，又1.5℃/min 提高到5℃/min ，在1h 時(shí)檢測到柱流失物質(zhì)，縮短響應(yīng)檢測時(shí)間，分離度良好，共檢出66 種物質(zhì)。野生與栽培薄荷在譜圖上相似性較高，保持了遺傳上的穩(wěn)定性。（該段像方法學(xué)考察的內(nèi)容，是不是應(yīng)該在前面方法處提一下？）栽培品種和野生品種薄荷(Mentha hapioealyx Briq．)在揮發(fā)油組成上既有相似又有區(qū)別。
　　兩者主要由烯、醇和酮組成，三類成分對其總含量的貢獻(xiàn)超過90%，均以烯類和醇類為主。
　　野生品種稀類和醇?xì)w一化百分含量高達(dá)92.29%，而栽培品種也達(dá)到73.05%。相比較而言，栽培品種成分分化較大，而野生品種則相對比較集中，兩者稀類物質(zhì)含量相當(dāng)，而野生品種醇類物質(zhì)卻是栽培品種兩倍還多�？赡艽碱愇镔|(zhì)的相對集中，使野生品種的 “香味”比較濃烈。栽培品種成分較分散，酮類和醇類相當(dāng)。
　　檸檬烯保持了較高的含量，野生（12.21%）栽培（28.52%），栽培品種變化較小。栽培品種主要由D-檸檬稀 /桉油素/香芹酮（28.52%：14.91%：25.36%）組成，野生品種香型變化較大主要有D-檸檬稀 /桉油素/β-水芹�。�12.21%：46.70%：20.19%）組成。周榮漢對國內(nèi)野生薄荷(Mentha hapioealyx Briq．)研究把不同居群的薄荷分為六個(gè)化學(xué)型，西南地區(qū)（云南、貴州、四川等）為香芹酮型（carvone type），此化學(xué)型除含香芹酮外其檸檬烯含量較高，并伴有一定量的莰烯，與報(bào)道一致。與經(jīng)典方法相比，差異來自多方面的原因，經(jīng)典的水蒸氣蒸餾法往往由于高溫造成部分成分的丟失，改變及組分的變化，得到的素油往往與植物自然揮散的香味差別較大，另一方面由于采用受控試驗(yàn)，組分的變化是必然的。
　　討論在受控試驗(yàn)下，野生和野生香型的組成差異較大，充分說明不僅大環(huán)境對揮發(fā)油的組成影響較大，微生態(tài)環(huán)境和遺傳因素的交互作用對薄荷揮發(fā)油也有影響（將另文表述），其作用的機(jī)理還需進(jìn)一步研究。國內(nèi)外已對其進(jìn)行有益的探索， 意大利科學(xué)家研究了微生態(tài)中真菌對薄荷生理、次生代謝的影響，黃璐琦[26，27]研究員探討了內(nèi)生真菌對藥用植物的次生代謝產(chǎn)物的影響，內(nèi)生真菌與植物的互作機(jī)理還不甚明晰，還要進(jìn)一步的研究和探索，需要多學(xué)科的知識和相關(guān)技能，對其以后互作的研究提供參考。
　　根據(jù)黃璐琦化學(xué)型分類規(guī)則[20]，栽培品種可定為D-檸檬稀 /桉油素/香芹酮（28.52%：
　�。�25.36%）型，野生品種可定為D-檸檬稀 /桉油素/β-水芹�。�12.21%：46.70%：20.19%）型。其歸一化百分對香型的貢獻(xiàn)分別為68.79%和79.1%，可以說是其奠定不同品種的基本香型。植物藥材在大規(guī)模栽培后，其產(chǎn)量取決于初生代謝產(chǎn)物的積累，其質(zhì)量取決于次生代謝產(chǎn)物的積累。而保持藥材質(zhì)量及有效性的基礎(chǔ)是植物的次生代謝產(chǎn)物。然而，對大多數(shù)植物而言，次生代謝產(chǎn)物的合成與積累往往受制于所處環(huán)境的變化。它們根據(jù)所處環(huán)境的變化來決定合成次生代謝產(chǎn)物的種類和數(shù)量，只有在特定的環(huán)境下才合成特定的次生代謝產(chǎn)物，或者顯著地增加特定的次生代謝產(chǎn)物在體內(nèi)的產(chǎn)量。

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