气相色谱质谱联用技术分析植物精油成分.docx

气相色谱-质谱联用技术分析植物精油成分摘要 本实验采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）分析市售橙皮精油成分，并采用冷榨法和水蒸气蒸馏法提取橙皮中的植物精油，采用GC-MS分离分析以及结构定性，分析不同提取方法所得成分的差别实验结果表明，市售精油、冷榨法精油和蒸馏法精油中均含有柑橘柠烯，其中冷榨法精油中的柑橘柠烯含量最高达58.03%，市售精油次之为34.77%，而蒸馏法精油则最少为11.53%市售精油和冷榨法精油中均含有反式柠檬烯氧化物，而蒸馏法精油中则没有关键词：气相色谱-质谱联用 冷榨法 水蒸气蒸馏法 橙皮1. 引言精油是从植物的花、叶、茎、根或果实中提炼萃取出来的挥发性芳香物质柑橘、柠檬、橙等果皮含有香味独特的挥发油，具有提高情绪和缓解焦虑的作用挥发油中主要风味成分是萜烯类化合物，其中80%以上是柠檬烯目前，提取柑橘类植物精油的主要方法有冷榨法、蒸馏法、溶剂萃取法和超临界流体萃取法其中，冷榨法是将新鲜柑橘皮放入压榨机中，通过压力作用将柑橘皮放入压榨机中，通过压力作用将柑橘外果皮上的油囊细胞压破，使精油渗出，并用水喷淋下来，经分离、精制得到冷榨精油蒸馏法是将新鲜碎橘皮放入蒸馏器中，用100℃水蒸气气提，柑橘外果皮上的油囊细胞在高温作用下破裂，精油渗出后随水蒸气馏出，经冷凝、分离和精制后得到蒸馏精油。

蒸馏法根据蒸馏形式可分为间歇蒸馏法、连续蒸馏法和水中蒸馏法溶剂萃取法根据所选择的溶剂不同，萃取油的品质差别较大常用的萃取溶剂有己烷、石油醚、异丙醇、乙酸乙酯等，由于溶剂萃取很容易将柑橘皮中的色素、类黄酮物质等一起萃取出来，导致精油的后续分离纯化比较困难；超临界流体萃取法主要采用超临界二氧化碳流体进行萃取，尽管得到的精油品质很好，但设备投资太大，操作条件较高各种具有不同芳香性的植物精油已广泛用于香精香料工业中，通常用来制备各种香精、香水等，随着人们生活质量的提高和环境保护意识的加强，植物精油的应用也逐渐扩大植物精油在食品添加剂、害虫防治、杀菌抗菌和防腐等方面的功能，也日益受到人们的关注和重视由于植物精油的成分十分复杂，常需要采用气相色谱-质谱（GC-MS）法对其中的化学成分进行定性定量检测，从而为香精香料工业中的调香和质量控制提供帮助[1]植物精油的化学成分非常复杂，即使优化色谱条件也仍然存在很多重叠的色谱峰，不论是对单个的精油进行成分鉴定，还是鉴定某种精油是否存在于某种香精中，都存在很多困难GC-MS综合了气相色谱与质谱的优点弥补了各自的缺陷，因而具有灵敏度高、分析速度快、鉴别能力强的特点，可同时完成待测组分的分离和鉴定，特别适合用于多组分混合物中未知组分的定性—定量分析、判断化合物的分子结构、准确地测定化合物的分子量。

本实验采用GC-MS分析市售橙皮精油成分，并采用冷榨法和水蒸气蒸馏法提取橙皮中的植物精油，采用GC-MS分离分析以及结构定性，分析不同提取方法所得成分的差别2. 实验部分2.1 仪器气相色谱-质谱联用仪：Trace GC-Trace DSQ(美国菲尼根质谱公司)；水蒸气蒸馏装置2.2 试剂 新鲜橙皮、正己烷、无水硫酸钠（以上试剂均为分析纯）有机相针式过滤器（13 mm×0.45 μm）；市售橙皮精油2.3 GC-MS分析条件色谱柱为DB-5 MS (30m ×0. 25mm ×0. 25μm)弹性石英毛细管柱，进样口温度280℃；分流比为1：30；色谱柱程序升温条件:初始温度设定50℃，保留2min,以10℃·min-1 升温至80℃，保留2min，再以10℃·min - 1 升温至150℃，保留3min,最后以15℃·min-1升温至290℃，保留1min载气流速1.0mL ·min–1，恒流模式；接口温度230℃；质谱质量扫描范围为10～500amu，扫描速度10 次·s–1，溶剂切割时间3min，载气:高纯氦气（>99.99%）2.4 实验步骤2.4.1 GC-MS仪器准备按仪器操作要求开机，抽真空，待真空度达到要求，通过“峰监控”窗口检查仪器状况，必要时进行调谐，校正仪器。

2.4.2 样品前处理（1）市售植物精油样品制备称取市售橙皮精油0.1g，加入50mL丙酮，混匀，用一次性注射器吸取1mL，有机相针式过滤器过滤转移至样品瓶中，进样1μL2）冷榨法提取植物精油取新鲜橙皮，在研钵中研磨压榨，快速加入1mL丙酮到研钵中，用一次性注射器吸取，有机相针式过滤器过滤转移至样品瓶中，进样1μL3）水蒸气蒸馏法提取植物精油称取20g新鲜橙皮剪成小碎片，放入500 mL圆底烧瓶中，加入250 mL水，直接进行水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏装置如图1所示加沸石，并注意调节加热装置的功率，防止爆沸，提取1 h，待馏液达50 mL左右即可停止这时可观察到馏出液水面上浮着一层薄薄的油层将馏出液倒入125 mL分液漏斗中，用正己烷萃取两次，每次5 mL，合并有机相，加入无水Na2SO4除水，用一次性注射器吸取1 mL，有机相针式过滤器过滤转移至样品瓶中，进样1 μL图1 水蒸气蒸馏装置2.4.3 GC-MS分析设定GC-MS实验参数，依次进样分析市售橙皮精油、冷榨法提取橙皮精油和水蒸气蒸馏提取橙皮精油，通过NIST谱库搜索，鉴定其化学结构，并计算每种成分的峰面积相对百分比，比较讨论不同提取方法所得化学成分的差别。

注意事项】 1.水蒸气蒸馏提取精油一定要加沸石，提取过程中要注意照看，以防止水倒吸或喷出2.有机溶剂注意回收3. 数据处理3.1 三个不同样品的色谱图图2 市售橙皮精油色谱图图3 冷榨法橙皮精油色谱图图4 蒸馏法橙皮精油色谱图3.2 柠檬烯质谱图图5 柠檬烯质谱图3.3 市售橙皮精油、冷榨橙皮精油和蒸馏橙皮精油的化学成分表1市售橙皮精油、冷榨橙皮精油和蒸馏橙皮精油的化学成分保留时间/min化合物相对分子质量分子式相对含量/%市售橙皮精油冷榨橙皮精油蒸馏橙皮精油3.6乙酰氧基乙酸Acetic acid, (acetyloxy)-118C4H6O42.68--3.6乙酸乙酯Ethyl Acetate88C4H8O2-5.76-7.95柑橘柠烯D-Limonene136C10H1634.77--7.96柑橘柠烯D-Limonene136C10H16-58.03-7．96柑橘柠烯D-Limonene136C10H16--11.539.543,7-二甲-1,6-辛二烯-3-醇1,6-Octadien-3-ol, 3,7-dimethyl-154C10H18O--5.4610.31反式柠檬烯氧化物Limonene oxide, trans-152C10H16O5.091.19-11.34松油醇3-Cyclohexene-1-methanol, à,à,4-trimethyl-, (S)-154C10H18O--2.8511.812-甲基-5-(2-丙烯基)-2-环己烯-1-醇乙酸酯2-Cyclohexen-1-ol, 2-methyl-5-(1-methylethenyl)-, cis-152C10H16O4.24--12.23L-香芹酮2-Cyclohexen-1-one, 2-methyl-5-(1-methylethenyl)-150C10H14O7.22--13.71柠檬烯醇1,2-Cyclohexanediol, 1-methyl-4-(1-methylethenyl)-170C10H18O23.53--15.42柠檬烯-1,2-环氧化物Limonene-1,2-epoxide(fr.1)152C10H16O1.65--4. 结果与讨论4.1 实验结果分析实验结果表明，市售精油、冷榨法精油和蒸馏法精油中均含有柑橘柠烯，其中冷榨法精油中的柑橘柠烯含量最高达58.03%，市售精油次之为34.77%，而蒸馏法精油则最少为11.53%。

市售精油和冷榨法精油中均含有反式柠檬烯氧化物，而蒸馏法精油中则没有，估计是蒸馏法萃取的精油质量不高，故没法检测出反式柠檬烯氧化物市售精油还含有乙酰氧基乙酸、L-香芹酮、柠檬烯醇等物质，而冷榨法精油和蒸馏法精油则没有，有可能是市售精油的制作过程中添加的，也有可能是冷榨法和蒸馏法没能把这些物质萃取出来蒸馏法精油还含有3,7-二甲-1,6-辛二烯-3-醇和松油醇，而冷榨法精油和市售精油均没有4.2 GC-MS与GC分析比较的优点是：灵敏度高、分析速度快、鉴别能力强的特点，可同时完成待测组分的分离和鉴定，特别适合用于多组分混合物中未知组分的定性—定量分析、判断化合物的分子结构、准确地测定化合物的分子量4.3 植物精油的萃取分析方法有：（1）微波提取法如：Pare等从植物和鱼组织中提取了芳香油和其他油类，并申请了微波辅助提取天然产物及挥发油等的一系列专利利用微波透明介质作为冷却剂，使提取出的有机物迅速冷却并转入主体相，达到了提高提取率、减少热破坏的目的他们利用这一工艺对薄荷、洋葱中的挥发油进行提取，结果证明微波具有选择性，与传统的乙醇浸提法相比，微波处理得到的薄荷油几乎不含叶绿素和薄荷酮[2]20s的微波诱导提取效果与2h的水蒸气蒸馏、6h的索氏提取相当，且提取产物的质量优于传统方法。

萃取时间短，所得成分重复性佳、质量均一、热敏性成分损失少[3]产品质量相当于或优于溶剂回流、水蒸气蒸馏、索氏提取和超临界CO2萃取的同类产品，且具有操作方便、装置简单、提取时间短、提取率高、溶剂用量少、产品纯正等优点2）超临界提取法超临界是处于临界温度（TC)和临界压力（PC）以上的流体，如CO2、氨、乙烯、丙烷、水等超临CO2萃取优点包括：1）不仅对某些物质的溶解度有选择性，且使分散系及分散系各成分较易分离，故萃取速度快，可缩短生产周期；2）可提高收率，降低成本；3）萃取中药挥发油时，没有有机溶剂残留，同时可节省大量的有机溶剂；4）与传统水蒸气蒸馏法相比，具有萃取温度低、系统密闭等优点，更适合于那些对湿、热不稳定的物质及易氧化成分的萃取；5）技术流程简单、操作方便，可避免传统溶剂法提取时易燃易爆的危险，也可减少环境污染5. 参考文献[1]徐鹏翔，贾卫民，毕良武，刘先章，赵玉芬.分析科学学报.2004,20（3），312[2] 陈业高，海丽娜，毕先钧.微波辐射在天然药用活性成分提取分离中的应用.微波学报，2003，19（2）：85－89[3] 张宏康.微波萃取技术在食品工业中的应用.粮油食品科技，1999，7（5）：30－33.。