气质联用结合化学计量学对中国白菊特征挥发性成分的研究
(1.中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;2.中国中医科学院中药研究所,北京 100700)
摘要
中国白菊为菊科植物菊Chrysanthemummorifolium Ramat.的干燥头状花序,是我国常见的一种中药材或茶类饮品,2009年被国家列入“药食同源”物品名单[1]。其性微寒,味苦、甘,归肺、肝经。具有疏风散热、清肝护目、清热解毒之功效。临床上主要用于治疗风热感冒、头晕头痛、目赤肿痛、眼目昏花和疮痈肿毒等[2,3]。现代研究表明,菊花中含有多种活性成分,如挥发油类、黄酮类、多糖类、酚类和氨基酸类等[4,5],具有抗菌消炎、降血糖、降血脂和增强免疫等作用[6-8]。其按品种可分为杭白菊、贡菊、滁菊、怀菊、亳菊、祁菊等,主要分布于江苏、浙江、安徽、河南、湖北等地[9,10]。由于菊花独特的风味以及含有丰富的活性物质,其也已被广泛开发成各类商品,如与不同种类的茶进行拼配的菊花茶[11,12]。
挥发性化合物是菊花主要的活性成分之一,具有显著的抗菌消炎、抗病毒、抗肿瘤和保护心血管等作用[13-15],同时也是构成菊花香气的重要成分。国内对菊花的研究主要集中在引种驯化、营养繁殖和高产栽培方面。并且主要关注花型、花色、抗性及产量方面,而忽略了菊花的香气选育,由于对香气的认识和了解不足,导致关于菊花香气研究进度相对比较缓慢。目前,国内外菊花挥发性化合物方面的研究主要采用气相色谱法或气相色谱-质谱联用法[16-19]。陈志星等[20]利用固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(solid-phasemicroextractions-gas chromatgraphy mass spectrometrometry, SPME-GC-MS)从菊花中共鉴定出51种挥发性成分,包括烯类、酯类、醇类,还有少量酸、杂环类和烷类物质,其中主要成分为单萜类化合物α-蒎烯(74.04%)、β-月桂烯(5.24%)、α-松油烯(3.96%)、β-蒎烯(3.44%)和γ-松油烯(2.01%)。肖作兵等[21,22]经过研究发现,菊花精油中特征香气物质主要包括α-蒎烯、桧烯、2-β-蒎烯、β-月桂烯、对伞花烃、罗勒烯、α-萜品油烯、樟脑、异龙脑、松油醇、香芹酮、石竹烯、金合欢烯、大根香叶烯B、桉叶油醇和龙脑。郭宣宣等[23]研究了不同产地杭白菊挥发油成分的差异并表明,杭白菊栽培品种、栽培环境和加工方法的不同,都会使其挥发油成分出现差异。周明瑞等[24]研究发现不同产地野菊花的挥发性成分各不相同,相对含量也不一样。栾川与嵩县同在河南,地理位置毗邻,其所产野菊花有较多的相同成分,但相对含量有很大差异;而不同省份所产野菊花的化学成分种类则悬殊较大,可见产地对成分的影响之大。黄亚非等[25]研究发现广西、广东、湖北野菊花挥发油化学成分种类和含量均有明显的差别,并认为这些差异可能与野菊花的产地、气候、生长环境采集时间以及提取条件有密切的关系。综上所述,菊花的产地不同会导致挥发性物质组成及含量差异。
目录
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
1.2 实验方法
1.2.1 吹扫捕集仪器方法
1.2.2 气相色谱-质谱分析
1.2.3 标准溶液配置方法
取100 μL正构烷烃,用正己烷稀释100倍,然后用注射针进行液体进样,用于化合物保留指数计算;取10 μL2,3-二甲基吡嗪,用超纯水稀释2000倍,得到最终浓度为0.051mg/L的内标溶液,用于菊花挥发性成分的定量分析。
1.2.4 菊花样品的处理方法
采样获得的菊花鲜样于60 ℃烘箱中干燥24~48 h,干燥后的样本于室温下干燥储存。取1.00g菊花干样于进样瓶中,加入1.00 mL内标溶液,用于吹扫捕集-GC-MS分析。
1.3 数据处理
2 结果与讨论
2.1 不同产地菊花挥发性成分的GC-MS分析
2.2 5种产地菊花的特征挥发性成分的精准筛选
2.3 5种产地菊花的化学计量学分析
3 结论
结论
本文以5种不同产地中国白菊为研究对象,利用吹扫捕集-气相色谱三重四极杆串联质谱联用仪分析了菊花中含有的挥发性化合物,结果表明5种产地菊花中均含有醇类、烯类、酯类以及少量杂环类化合物。通过autoGCMSDataAnal策略以及化学计量学手段共筛选并定性定量分析了21种特征挥发性成分,其中烯类和醇类为主要特征成分。其中蒋场菊花中有3种区别于其他产地菊花的特征性化合物,武涉菊花有3种特征性化合物,延庆菊花有3种特征性化合物,黄潭菊花有1种特征性化合物,如东菊花有4种特征性化合物。这些特征性挥发成分如α-蒎烯、β-石竹烯、1-戊烯-3-醇等也是食品中常见的香精,具有不同的香味,赋予了不同产地菊花不同的风味。通过21种差异性化合物与不同产地菊花之间的关联建立智能化判别模型(包括PLSDA、ANN和LDA),模型准确率可达到98%以上,表明基于特征挥发性化学成分可实现菊花的地理溯源。本研究为不同产地中国白菊挥发性化合物的研究提供了部分特征化合物,并为菊花产地溯源的研究提供了一定的理论基础,但由于本研究所选取的菊花产地及品种较少,普适性一般,因此,还需进一步研究更多产地以及品种的菊花特征挥发性化合物。
引用本文:海城英,白秀云, 陈亨业, 等. 气质联用结合化学计量学对中国白菊特征挥发性成分的研究[J].化学试剂, 2021, 43(5): 584-589.