主题:【第十二届原创】崖柏原木板渗油纸的香气成分SPME-GCMS分析

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崖柏原木板渗油纸的香气成分SPME-GCMS分析

崖柏( ThujaSutchuenensis) 为柏科崖柏属(Thuja)常绿乔木,是一类起源于恐龙时代的活化石”,是我国特有的世界级珍稀濒危植物,所以也成为了精品木雕市场的新宠。现在市面上用崖柏木原植物制作而成的木雕艺术品很多,正是由于利益的驱使,木雕原材料的来源各异,但是真正好的崖柏木材原料,其含有芳香浓郁的崖柏精油,可以是崖柏根叶中提取的萜类化合物,含有罗汉柏烯柏木烯蒎烯等萜类化合物研究发现,崖柏精油具有抗菌抗氧化抗肿瘤降血压驱虫抗炎利尿祛痰健身强体的功效,常用于治疗皮肤病美容护肤同时利用其挥发性,用于安神助眠,以及作为熏香使用

奔着对这种天然植物艺术品的向往与好奇,去年的某一天我在城中最大的木雕艺术品市场闲逛的时候,看到下图1中的这块崖柏原木切片,因为其性状比较特别,质地坚实而且完整,最大处的尺寸是28cm*21cm*4.5cm,关键是木头身上发出一种天然的芳香,凭着香精香料多年的工作经验,我果断的将此块崖柏原木片抱回了家。

崖柏木片拿回去,在屋子里散发出阵阵崖柏木头特有的芳香,有一天因为忙,将木片随手放在一叠文件的上面,忘记了,等过了去拿文件的时候,发现洁白的A4纸文件上面印上了深深的油痕,见图2,这是崖柏原木板渗出的木油在纸上留下的痕迹,而且油痕已经无法去掉了,但是A4纸上却散发出阵阵清新的木香。这时一个念头闪过,好想知道这些木香油痕中究竟是些啥香气成分呢。

图1

图1 崖柏原木板

图2 

图2  崖柏原木板渗油纸

图3

                                                                                    图3         崖柏原木板渗油纸油痕部分

说做就做,于是将沾了崖柏木香的A4纸拿到实验室去,将有油痕的部分剪下来,见图3,然后尽量剪碎,放到20mL的顶空瓶中,并采用SPME-GCMS方法分析,获得了比较有意思的TIC总离子流图,通过谱库检索,获得了53种香气成分。具体实验如下:

1试验部分

1.1  仪器与装置

美国安捷伦7890B/5977B气相色谱-质谱联用仪,90-2定时恒温磁力搅拌器(上海精科)固相微萃取萃取头采用50/30UM DVB/CARon

PDMS萃取(美国Supelco公司)。

1.2  样品处理

将含有崖柏原木板渗油A4纸片的部分剪下并尽量剪碎,放到20mL顶空瓶中,适当加入丙酮溶

液,及搅拌子,置于恒温磁力搅拌器上,将SPME插入顶空瓶中,并将搅拌器设置温度在60°C,恒速搅拌30min,待解析。

1.3  GC/MS条件

1.3.1 色谱柱:安捷伦HP-5MS(60 m x 250 μm x 0.25 μm)毛细管柱;

升温程序:50°C保持1min,以10°C/min升至160°C,保持1min;再以2°C/min升至280°C,保持

2min;然后以10°C/min升至300°C,保持10min;

载气(He,纯度99.999%以上)流速1.0mL/min;

进样口温度280°C,分流进样,分流比5:1;

1.3.2 质谱条件:

电子轰击(EI)离子源;电子能量70eV;传输线温度280°C;离子源温度230°C;四级杆温度

150°C;SCAN扫描范围:20-450。电子倍增电压EMV:1368V。

2结果与讨论

2.1实验结果

2.1.1 关于SPME

固相微萃取(Solide Phase Microextraction,SPME)是20世纪80年代末出现的绿色环保型样

品分析前处理技术,是目前最有效的香味样品制备技术手段之一,具有敏感、快速、操作简便、样品量少、不用溶剂、可实现选择性萃取、富集到的目标物能在气相色谱气相色谱-质谱联用仪上直接分析的优点。

2.1.2 崖柏原木板渗油纸的香气成分

经过GC/MS对崖柏原木板渗油A4纸中油痕部分的SPME分析,获得崖柏原木板渗油纸的香气成分的TIC图,详见图4:

图4

                    图4 崖柏原木板渗油纸的香气成分的TIC图

采用WILRY 9N谱库结合ST11谱库谱库对GC/MS分析获得的数据进行检索,得到53种香气成分,详见表1:

                    表1 崖柏原木板渗油纸的香气成分

PK

RT

Area Pct

 

Library/ID

分子式

分子量

CAS

Qual

1

6.721

0.029

Mesityl oxide

4-甲基-3-戊烯-2-酮

C6H10O

98.07

000141-79-7

81

2

7.062

0.099

2-Pentanone, 4-hydroxy-

4-羟基-2-戊酮

C5H10O2

102.07

004161-60-8

86

3

7.41

2.201

Diacetone alcohol

二丙酮醇

C6H12O2

116.08

000123-42-2

83

4

7.758

0.017

Ethylbenzene

乙基苯

C8H10

106.08

000100-41-4

83

5

7.89

0.044

m-Xylene

间二甲苯

C8H10

106.08

000108-38-3

95

6

8.185

0.071

Butyl acrylate

丙烯酸丁酯

C7H12O2

128.08

000141-32-2

83

7

11.525

0.019

Dehydro-p-cymene

2,4-二甲基苯乙烯

C10H12

132.09

001195-32-0

91

8

13.246

0.03

alpha-Terpineol

甲位松油醇

C10H18O

154.14

000098-55-5

91

9

13.375

0.019

Myrtenol

桃金娘烯醇

C10H16O

152.12

000515-00-4

95

10

16.762

0.14

Isolongifolene,  9,10-dehydro-

9,10-脱氢异龙酚(异构)

C15H22

202.17

998187-99-7

99

11

16.993

0.025

.alpha.-Longipinene

甲位长叶蒎烯

C15H24

204.19

005989-08-2

70

12

17.151

0.062

(-)-alpha-Cedrene

甲位柏树烯

C15H24

204.19

000469-61-4

96

13

17.27

0.206

Di-epi-.alpha.-cedrene-(I)

双表-α-雪松烯(I)

C15H24

204.19

021996-77-0

98

14

17.348

0.086

(-)-endo-2,6-dimethyl-6-(4-methyl-3-pentenyl)bicyclo[3.1.1]hept-2-ene

2,6-二甲基-6-(4-甲基-3-戊烯基)双环[3.1.1]庚-2-烯

C15H24

204.19

000495-60-3

86

15

17.432

0.063

Junipene

长叶烯

C15H24

204.19

001135-66-6

99

16

17.65

0.199

.alpha.-Longipinene

甲位长叶蒎烯

C15H24

204.19

005989-08-2

93

17

17.778

0.09

p-Cymene

对伞花烃

C10H14

134.11

000099-87-6

87

18

18

1.439

1H-3a,7-Methanoazulene, 2,3,4,7,8,8a-hexahydro-3,6,8,8-tetramethyl-,  [3R-(3.alph

甲位柏木烯

C15H24

204.19

000469-61-4

98

19

18.579

22.121

Widdrene

罗汉柏烯

C15H24

204.19

000470-40-6

99

20

18.92

0.258

Junipene

长叶烯

C15H24

204.19

000475-20-7

83

21

19.15

0.386

(+)-Aromadendrene

香橙烯

C15H24

204.19

000473-13-2

92

22

19.228

0.069

(-)-.beta.-Acoradiene

甲位菖蒲二烯

C15H24

204.19

090457-37-7

90

23

19.268

0.119

.gamma.-curcumene

丙位姜黄烯

C15H24

204.19

998193-84-4

97

24

19.346

0.605

Isolongifolene, 9,10-dehydro-

9,10-脱氢异龙酚(异构)

C15H22

202.17

998187-99-7

83

25

19.368

0.351

.gamma.-Himachalene

丙位雪松烯

C15H24

204.19

998194-08-6

93

26

19.697

0.576

.beta.-Chamigrene

乙位花柏烯

C15H24

204.19

018431-82-8

96

27

20.062

0.039

.beta.-Bisabolene

乙位红没药烯

C15H24

204.19

000495-61-4

92

28

20.143

0.237

.beta.-curcumene

乙位姜黄烯

C15H24

204.19

998194-19-3

98

29

20.266

3.003

.beta.-Himachalene

乙位雪松烯

C15H24

204.19

001461-03-6

98

30

20.423

5.55

Benzene, 1-methyl-4-(1,2,2-trimethylcyclopentyl)-, (R)-

花侧柏烯

C15H22

202.17

016982-00-6

99

31

21.11

2.447

1H-Benzocycloheptene, 2,4a,5,6,7,8-hexahydro-3,5,5,9-tetramethyl-, (R)-

雪松烯

C15H24

204.19

001461-03-6

93

32

21.55

0.277

.beta.-Santalol

檀香醇

C15H24O

220.18

000077-42-9

83

33

22.818

0.253

Widdrene

羽毛柏烯

C15H24

204.19

000470-40-6

83

34

23.698

8.49

1H-Benzocyclohepten-7-ol,  2,3,4,4a,5,6,7,8-octahydro-1,1,4a,7-tetramethyl-, cis-

韦得醇

C15H26O

222.2

006892-80-4

95

35

23.887

24.446

.alpha.-Cedrol

甲位柏木脑

C15H26O

222.2

000077-53-2

91

36

24.557

4.545

1H-3a,7-Methanoazulene, 2,3,4,7,8,8a-hexahydro-3,6,8,8-tetramethyl-,  [3R-(3.alph

甲位柏木烯

C15H24

204.19

000469-61-4

96

37

25.325

3.072

iso-.gamma.-Bisabolene

异丙位红没药烯

C15H24

204.19

998194-18-4

87

38

25.486

0.52

Sesquisabinene  hydrate

倍半萜烯水合物

C15H26O

222.2

998244-79-4

86

39

25.594

3.178

1,7-diepi-.alpha.-Cedrenol

甲位柏木烯醇

C15H24O

220.18

998238-55-4

97

40

25.967

2.146

.alpha.-Bisabolol

甲位红没药烯

C15H26O

222.2

000515-69-5

95

41

26.268

0.593

(+)-.beta.-Costol

乙位木香醇

C15H24O

220.18

065018-15-7

93

42

26.867

5.581

.alpha.-selinene

甲位芥子烯

C15H24

204.19

000473-13-2

93

43

27.216

2.452

.beta.-Selinene

乙位芥子烯(异构)

C15H24

204.19

017066-67-0

84

44

29.662

0.35

Caparratriene

卡帕拉三烯

C15H26

206.2

998199-80-1

86

45

30.046

0.166

Caryophyllene oxide

石竹素

C15H24O

220.18

001139-30-6

83

46

30.544

0.92

Longiverbenone

左旋芹子烯

C15H22O

218.17

064180-68-3

83

47

30.721

0.323

Widdrene

羽毛柏烯

C15H24

204.19

000470-40-6

89

48

31.066

0.453

Longipinocarveol, trans-

反式-左旋芹子烯

C15H24O

220.18

998238-32-0

84

49

31.207

0.153

.beta.-Selinene

乙位芥子烯(异构)

C15H24

204.19

017066-67-0

84

50

31.334

0.411

7,8-Epoxy-.alpha.-ionone

7,8-环氧-α-紫罗兰酮

C13H20O2

208.15

037079-64-4

78

51

31.595

0.443

Alloaromadendrene oxide-(1)

氧化香树烯

C15H24O

220.18

998238-10-1

83

52

43.396

0.563

.alpha.-Farnesene

甲位金合欢烯

C15H24

204.19

000502-61-4

72

53

52.275

0.067

Ferruginol

罗松酚

C20H30O

286.23

000514-62-5

95

2.2 结果讨论

从上述结果来看,从这张崖柏原木板渗油纸的油痕部分中进行的SPME-GC/MS分析中一共鉴定了约53个香气成分。其中烯类34种,约占64%,包括2,4-二甲基苯乙烯,甲位长叶蒎烯,甲位柏树烯,双表-α-雪松烯(I),2,6-二甲基-6-(4-甲基-3-戊烯基)双环[3.1.1]庚-2-烯,长叶烯,甲位长叶蒎烯,对伞花烃,甲位柏木烯,罗汉柏烯,长叶烯,香橙烯,甲位菖蒲二烯,丙位姜黄烯,丙位雪松烯,乙位花柏烯,乙位红没药烯,乙位姜黄烯,乙位雪松烯,花侧柏烯,雪松烯,羽毛柏烯,甲位柏木烯,异丙位红没药烯,甲位红没药烯,甲位芥子烯,乙位芥子烯(异构),卡帕拉三烯,左旋芹子烯,羽毛柏烯,反式-左旋芹子烯,乙位芥子烯;氧化香树烯,甲位金合欢烯;醇类8种,约占15%,包括二丙酮醇,甲位松油醇,桃金娘烯醇,檀香醇,韦得醇,甲位柏木脑,甲位柏木烯醇,乙位木香醇;酮类3个,约占5.6%,包括4-甲基-3-戊烯-2-酮,4-甲基-3-戊烯-2-酮,7,8-环氧-α-紫罗兰酮;酚类3个,约占5.6%,包括乙基苯,间二甲苯,倍半萜烯水合物,石竹素;酯类1个,约占3.8%,包括丙烯酸丁酯,其他类4个,约占7.5%,包括乙基苯,间二甲苯,倍半萜烯水合物,石竹素。查找崖柏木香或崖柏有点分析类文献,资料相对较少,但是一般文献记载,提取的方法不同,所得崖柏精油成分也各不相同,精油的成分复杂,还需要对其进行深入的研究。

由上述实验数据可以得知,之前购买的这块崖柏原木中含有大量天然挥发物成分,木料中所渗出的油并没有被人为加香处理过,确实是一块天然的崖柏好料,值得收藏和好好养护。通过本实验也对SPME在香气分析中的有效作用加分了,该方法确实简单且易于操作,并可以在不破坏样品的前提下有效地将样品中的致香成分分离出来,通过本实验,为分析工作和生活增添了有趣的成分,非常开心。

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-5MS柱,对间二甲苯是不是分不开的?PK5只是间二甲苯吗
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原文由 pandabb(pandabb) 发表:
间二甲苯图

再次检索,确实是间二甲苯
相似度检索只是定性的手段之一,这个还要看具体情况的。
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因为样品中还有A4纸的挥发性成分,这个间二甲苯也有可能是纸片中带入的
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原文由 pandabb(pandabb) 发表:
因为样品中还有A4纸的挥发性成分,这个间二甲苯也有可能是纸片中带入的
有可能的。
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非常好的固相微萃取实际应用的例子,如果能结合保留指数或保留时间来定性会更准确一些。
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原文由 symmacros(jimzhu) 发表:
非常好的固相微萃取实际应用的例子,如果能结合保留指数或保留时间来定性会更准确一些。
收到,我从朱老师的文章里学习了保留指数的计算方法,C6-C30的标样是有的,等弄好了会补充上来的,谢谢!
pandabb
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崖柏的保留指数用C6-C30的标样进了样品,峰是出来了,不知道是否正确,请各位老师指导一下,好套用公式进行保留时间的计算,升温程序与崖柏油纸的设定是一致的,谢谢!
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