周 圍，雷春妮，張雅珩

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070；2.甘肅出入境檢驗(yàn)檢疫局綜合技術(shù)中心，甘肅蘭州 730010）

MassworksTM與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析當(dāng)歸揮發(fā)油成分

周 圍1，2，雷春妮1，張雅珩2

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070；2.甘肅出入境檢驗(yàn)檢疫局綜合技術(shù)中心，甘肅蘭州 730010）

首次采用氣相色譜-四極桿質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC－Q MS） 和氣相色譜-離子阱質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-IT MS）對(duì)甘肅岷縣當(dāng)歸油的揮發(fā)性成分進(jìn)行了定性分析。綜合運(yùn)用MassworksTM質(zhì)譜解析軟件、氣相色譜－離子阱質(zhì)譜二級(jí)質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析以及譜庫(kù)檢索等解析手段鑒定出當(dāng)歸油中30種揮發(fā)性成分，主要為Z-蒿苯內(nèi)酯、E-蒿苯內(nèi)酯、β-羅勒烯、α-蒎烯、3-正丁烯基苯酞、γ-欖香烯等。結(jié)果表明，幾種定性手段得到的結(jié)果相互驗(yàn)證，能夠顯著提高未知成分鑒別的準(zhǔn)確性和可靠性。

氣相色譜-離子阱質(zhì)譜儀，MassworksTM軟件，當(dāng)歸油，揮發(fā)性成分

當(dāng) 歸（Angelica sinensis（Oliv.）Diels）為 傘 形 科 植物當(dāng)歸的干燥根，性甘、辛、溫，有補(bǔ)血活血、調(diào)經(jīng)止血、潤(rùn)腸通便等功效[1]。當(dāng)歸揮發(fā)油為當(dāng)歸的主要活性成分，在治療痛經(jīng)、平喘解痙、中樞抑制、抗炎鎮(zhèn)痛以及提高免疫力等方面有 廣 泛 的藥 理 活 性[2-4]，目 前國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)的成方制劑中以當(dāng)歸揮發(fā)油入藥的品種多達(dá)40余種[5]。然而，當(dāng)歸揮發(fā)油因當(dāng)歸產(chǎn)地的不同，使其揮發(fā)性組分及含量存在差異，進(jìn)而影響當(dāng)歸揮發(fā)油的藥效[6-7]。鑒于當(dāng)歸揮發(fā)油的藥用價(jià)值和不同產(chǎn)地當(dāng)歸揮發(fā)油成分的復(fù)雜性，對(duì)岷縣當(dāng)歸揮發(fā)油組分進(jìn)行分析，一方面可為藥理作用的研究提供依據(jù)，另一方面可為建立岷縣當(dāng)歸化學(xué)指紋圖譜奠定基礎(chǔ)。

在氣相色譜-質(zhì)譜數(shù)據(jù)的處理中，常規(guī)方法主要依賴于譜圖匹配度來(lái)定性。眾所周知，單一譜庫(kù)檢索未知化合物，往往會(huì)出現(xiàn)同一色譜峰具有多個(gè)匹配度都很高的化合物與之對(duì)應(yīng)，使其定性困難，甚至?xí)?dǎo)致定性錯(cuò)誤。為提高質(zhì)譜定性的準(zhǔn)確性、可靠性，本研究首次采用氣相色譜-四極桿質(zhì)譜儀（GC-Q MS）和氣相色譜-離子阱質(zhì)譜儀（GC-IT MS）對(duì)甘肅岷縣當(dāng)歸油的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析。依據(jù)GC-IT MS的多級(jí)質(zhì)譜數(shù)據(jù)和MassworksTM質(zhì)譜軟件解析對(duì)檢測(cè)出的揮發(fā)性成分進(jìn)行多方面的定性鑒別，該方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，彌補(bǔ)了常規(guī)GC-MS譜庫(kù)檢索的不足，且MassworksTM質(zhì)譜解析軟件能顯著提高質(zhì)譜定性的準(zhǔn)確性，可廣泛應(yīng)用于復(fù)雜樣品中揮發(fā)性成分的定性分析中。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

當(dāng)歸 購(gòu)自甘肅岷縣，經(jīng)鑒定為當(dāng)歸Angelicasinensis（Oliv.） Diels的 干 燥 根 ，當(dāng) 歸 揮 發(fā) 油 由 常 壓 水蒸氣蒸餾法（NPSD）提取：取當(dāng)歸藥材100g，粉碎，過(guò)3號(hào)篩，按2010版《中國(guó)藥典》[8]，連續(xù)蒸餾8h收集揮發(fā)油，待分析。

Agilent 7890A/5975C氣相色譜-四級(jí)桿質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)安捷倫公司；Thermo Ttrace 1300/ITQ1100氣相色譜-離子阱質(zhì)譜聯(lián)用儀 賽默飛世爾科技；MassworksTM質(zhì) 譜 解 析 軟 件 美 國(guó) Cerno Bioscience公司。

1.2 GC-Q MS分析條件

1.2.1 色譜條件 色譜柱：HP-5MS毛細(xì)管柱（30m× 0.25mm×0.25μm）；升 溫 程 序 ：初 始 溫 度60℃ ，保 持1min，以2℃/min的 速 率 升 至 198℃ ；進(jìn) 樣 口 溫 度 為250℃；載氣：高純氦氣（純度≥99.999%），分流比：100∶1，流速：1mL/min；進(jìn)樣量：0.4μL。

1.2.2 質(zhì)譜條件 電子轟擊（EI）離子源；電子能量：70eV；離子源溫度：230℃；傳輸線溫度250℃；采樣模式：全掃描；質(zhì)量掃描范圍：m/z30~400。以全氟三丁胺（PFTBA）標(biāo)準(zhǔn)品為外標(biāo)對(duì)質(zhì)譜進(jìn)行校正。

1.3 GC-IT MS分析條件

1.3.1 色譜條件 同1.2.1。

1.3.2 質(zhì) 譜 條 件 電 子 轟 擊 離 子 源 ； 電 子 能 量 ：70eV；離子源溫度：200℃；傳輸線溫度250℃；碰撞氣：氦氣，碰撞能量自動(dòng)設(shè)定。一級(jí)采集模式：全掃描，質(zhì)量掃描范圍：m/z30~400；二級(jí)采集模式：全掃描，質(zhì)量掃描范圍：m/z40~220。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將當(dāng)歸油樣品分別在GC-IT MS和GC-Q MS上進(jìn)行檢測(cè)分析，得到相應(yīng)的總離子流色譜圖。由于GC-IT MS和GC-Q MS的色譜分離條件完全相同，兩種總離子流圖基本一致，圖1為GC-IT MS總離子流圖。

圖1 當(dāng)歸油的GC-IT MS總離子流圖Fig.1 GC-IT MS total ion chromatogram of essential oil from angelica sinensis

GC-Q MS譜圖和GC-IT MS譜圖分別利用NIST 08和NIST 11標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)檢索對(duì)揮發(fā)性組分進(jìn)行初步定性，然后用MassworksTM質(zhì)譜解析軟件對(duì)GC-Q MS譜圖進(jìn)行校正，測(cè)定各組分的模擬精準(zhǔn)分子量，結(jié)合GCIT MS的多級(jí)質(zhì)譜數(shù)據(jù)及相關(guān)文獻(xiàn)[9-12]，對(duì)當(dāng)歸油揮發(fā)性組分進(jìn)一步鑒定。綜合三種分析方法的結(jié)果，最終得到當(dāng)歸油揮發(fā)性組分的定性結(jié)果，見(jiàn)表1。

由鑒定結(jié)果（表1）可知，岷縣當(dāng)歸揮發(fā)油鑒定出30種化合物，主要為內(nèi)酯類和萜烯類物質(zhì)，相對(duì)峰面積之和為98.72%。其主要成分為藁本內(nèi)酯，在揮發(fā)油中的相對(duì)峰面積為83.52%，也是賦予當(dāng)歸揮發(fā)油香味特征和主要活性的成分[13-14]。揮發(fā)油中相對(duì)含量較高的成分還有：β-羅勒烯、α-蒎烯、3-正丁烯基苯酞，與文獻(xiàn)[10]報(bào)道一致。

2.2 質(zhì)譜解析方法對(duì)當(dāng)歸揮發(fā)油組分鑒定的影響

2.2.1 MassworksTM質(zhì)譜解析軟件的應(yīng)用 MassworksTM質(zhì)譜解析軟件利用同位素峰形校正檢索技術(shù)（calibrated lineshape isotope profile，CLIPs），通 過(guò) 建立元素組成已知的一個(gè)或多個(gè)離子生成的校準(zhǔn)函數(shù)，對(duì)樣品質(zhì)譜峰的精確質(zhì)量數(shù)（質(zhì)量準(zhǔn)確度）和同位素峰形（譜圖準(zhǔn)確度）同時(shí)進(jìn)行校正匹配，實(shí)現(xiàn)對(duì)未 知 化 合 物 分 子 式 的 識(shí) 別 ，其 MSIntegrityTM技 術(shù) 可使四極桿質(zhì)譜儀質(zhì)量精度提高100倍，精度達(dá)到ppm級(jí)[15-16]。MassworksTM質(zhì)譜解析軟件提供元素組成、模擬精準(zhǔn)分子量等化合物信息，可以大大縮小譜庫(kù)檢索范圍，增加譜庫(kù)檢索的針對(duì)性，便于區(qū)分經(jīng)譜庫(kù)檢索得到的匹配度相近的化合物，以及輔助確定匹配度較低的化合物。如圖1中的15號(hào)色譜峰，譜庫(kù)檢索結(jié)果環(huán)庚三烯酮（C7H6O）和1，4-環(huán)己二烯-1，2-二甲酸酐（C8H6O3），與此處峰的匹配度均很高（環(huán)庚三烯酮匹配度為93，1，4-環(huán)己二烯-1，2-二甲酸酐匹配度為91），顯然僅根據(jù)譜庫(kù)檢索的匹配度定性很難確定此峰的歸屬。由MassworksTM質(zhì)譜解析軟件分析可知，15號(hào)峰對(duì)應(yīng)的化合物分子式為C8H6O3，模擬精準(zhǔn)分子量為150.0797u，而環(huán)庚三烯酮和1，4-環(huán)己二烯-1，2-二甲酸酐的理論分子量分別為106.0418u和150.0317u，經(jīng)比較該模擬精確分子量與1，4-環(huán)己二烯-1，2-二甲酸酐的理論精準(zhǔn)分子量?jī)H相差0.0480u，由此可以確認(rèn)該色譜峰所對(duì)應(yīng)的成分應(yīng)為1，4-環(huán)己二烯-1，2-二甲酸酐。同樣，圖1中的27號(hào)色譜峰，對(duì)乙基苯丙酮（C11H14O）和丁苯酞（C12H14O2）與此處峰的匹配度均較低（對(duì)乙基苯丙酮匹配度為83和丁苯酞 匹 配 度 為78），理 論 分 子 量 分 別 為162.1045u和190.0994u，經(jīng)MassworksTM質(zhì)譜解析軟件擬合得該峰的精準(zhǔn)分子量為190.0742u，由此確定該峰為丁苯酞。

對(duì)一些用EI電離沒(méi)有得到分子離子峰的揮發(fā)性化合物，可通過(guò)MassworksTM質(zhì)譜解析軟件的CLIPs技術(shù)檢索其特征碎片離子，獲得其元素組成達(dá)到輔助定性的目的。如圖1中的8號(hào)色譜峰，經(jīng)NIST譜庫(kù)檢索，初步定性為α-羅勒烯。α-羅勒烯經(jīng)EI源電離后產(chǎn)生的分子離子峰豐度很低，但有明顯的m/z121特征碎片離子，利用MassworksTM質(zhì)譜解析軟件對(duì)該組分質(zhì)譜圖中的模擬精準(zhǔn)分子量為121.0957u碎片離子進(jìn)行CLIPs檢索，得到元素組成為C9H13的碎片，在此碎片的基礎(chǔ)上加-CH3，得到元素組成為C10H16的化合物，借助NIST譜庫(kù)的反檢索功能確定為α-羅勒烯，由此可見(jiàn)，經(jīng)CLIPs檢索[M-CH3]+碎片離子，可確定該峰對(duì)應(yīng)的化合物是α-羅勒烯。

2.2.2 GC-IT MS多級(jí)質(zhì)譜功能的應(yīng)用 借助GC-ITMS的多級(jí)質(zhì)譜功能，探索化合物的質(zhì)譜裂解規(guī)律，可以輔助對(duì)同類型化合物進(jìn)行判別定性。從表1可看出，當(dāng)歸油的揮發(fā)性成分主要為萜烯類化合物，且分子式多集中在C10H16和C15H24，分子量分別為136u和204u。對(duì)此類化合物進(jìn)行GC-IT MS二級(jí)質(zhì)譜檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管此類化合物結(jié)構(gòu)存在差異，但具有共同的質(zhì)譜裂解規(guī)律，分子離子經(jīng)EI源電離后產(chǎn)生一系列丟失m/z14的離子碎片，應(yīng)為CH2片段。如圖2所示，α-蒎烯的二級(jí)碎片為m/z121、107、93、79；γ-欖香烯 的 二 級(jí) 碎 片 為 m/z189、175、161、147、133、119、105。此外，如圖1中的13號(hào)色譜峰經(jīng)譜庫(kù)檢索，二正戊基酮和6-十四酮的匹配度均很高（二正戊基酮匹配度為93，6-十四酮匹配度為91）。根據(jù)脂肪酮裂解規(guī)律，脂肪酮R-CO-R′可發(fā)生兩個(gè)α斷裂反應(yīng)，分別產(chǎn)生RCO+離子和R′CO+離子，兩者中以失去較大烷基的反應(yīng)占優(yōu)勢(shì)，若R和R′均為正構(gòu)烷基，則斷裂的競(jìng)爭(zhēng)力超過(guò)α斷裂[17]。如果該峰對(duì)應(yīng)的化合物是二正戊基酮，則分子離子的α斷裂產(chǎn)物為m/z99離子，斷裂產(chǎn)生m/z71離子，這兩個(gè)離子是質(zhì)譜圖中的基峰和次強(qiáng)峰，這與該峰對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜圖（圖3）相符，由此可以確認(rèn)該色譜峰所對(duì)應(yīng)的成分為二正戊基酮。上述表明，利用化合物的質(zhì)譜裂解規(guī)律，可提高鑒定效率，增加判定的準(zhǔn)確度。

表1 當(dāng)歸油的揮發(fā)性成分的定性結(jié)果Table 1 Volatile components of essential oil from angelica sinensis

圖2 α-蒎烯和γ-欖香烯的二級(jí)質(zhì)譜圖Fig.2 MS/MS spectra of α-Pinene and γ-Elemene

圖3 13號(hào)峰的質(zhì)譜圖Fig.3 MS spectra of peak No.13

3 結(jié)論

首次運(yùn)用GC-Q MS和GC-IT MS方法測(cè)定了岷縣當(dāng)歸油的揮發(fā)性成分。依據(jù)GC-Q MS譜庫(kù)檢索和GC-IT MS的二級(jí)質(zhì)譜數(shù)據(jù)，結(jié)合MassworksTM質(zhì)譜解析軟件對(duì)當(dāng)歸油揮發(fā)性組分進(jìn)行了定性鑒別。該定性手段克服了常規(guī)GC-MS譜庫(kù)檢索的不確定性，幾種定性手段得到的結(jié)果相互驗(yàn)證、相互支撐，進(jìn)一步提高了定性結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；該定性思路也可應(yīng)用于其他復(fù)雜樣品揮發(fā)性成分的檢測(cè)中，以提高定性鑒別的準(zhǔn)確度和可信度。

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Analysis of essential oils from angelica sinensis by MassworksTMand gas chromatography-mass spectrometry

ZHOU Wei1，2，LEI Chun-ni1，ZHANG Ya-heng2
（1.College of Food Science and Engineering，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China；2.Central Laboratory of Technical Center of Gansu Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Lanzhou 730010，China）

The volatile components in angelica sinensis oil from Minxian were analyzed for the first time by gas chromatography-quadrupole mass spectrometry （ GC-Q MS ） and gas chromatography-ion trap mass spectrometry （GC-IT MS）.Total of thirty compounds were identified by MassworksTMsoftware analysis，MS/MS qualitative analysis approach of GC-IT MS and library search.The major volatile components of essential oil from angelica sinensis were Z-ligustilide ， E-ligustilide ， β -Ocimene ， α -Pinene ， 3-Butylidene phthalide and γ -Elemene.Results showed that the results obtained by three kinds of qualitative methods which were MassworksTMsoftware analysis，MS/MS qualitative analysis approach of GC-IT MS and library search mutual authentication could improve the accuracy and reliability of identification of unknown composition.

GC-IT MS；MassworksTMsoftware；angelica sinensis oil；volatile component

TS201.1

A

1002-0306（2014）22-0069-04

10.13386/j.issn1002-0306.2014.22.006

2014－02－26

周?chē)?953-），男，研究員，主要從事食品營(yíng)養(yǎng)及食品安全分析方面的研究。