同时蒸馏萃取_气质联用分析艾草挥发性成分_刘永国
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DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2013.06.011
Science and Technology of Food Industry
研究与探讨
同时蒸馏萃取- 气质联用分析 艾草挥发性成分
刘永国1，张晓梅1，艾娜丝2，孙宝国1，任 清1，* （1.北京工商大学食品学院，食品风味化学北京市重点实验室，
the HP-5 column；when taken methylene chloride as extraction solvent，35 compounds were identified by GC-
MS in the DB-WAX column，and 106 compounds in the HP-5 column. Totally，159 compounds were verified by
RI=100n+100× tr-tn tn+1-tn
式中：RI为保留指数；n和n+1分别为未知物流出 前后正构烷烃碳原子数，tn和tn+1分别为相应正构烷烃 的保留时间；tr为未知物在气相色谱中的保留时间tn＜ tr＜tn+1。
定量分析：采用峰面积归一化法计算检测出组 分的相对百分含量。
2 结果与分析
1.2 实验方法
1.2.1 同时蒸馏萃取方法 取干品艾草20g，将其剪 碎 成 1 ~ 2cm 长 的 短 段 状 ，然 后 置 于 500mL 圆 底 烧 瓶 中，加入250mL去离子水，待干品艾草完 全被浸润 后，将圆底烧瓶置于同时蒸馏萃取装置（见图1）的重
水蒸气和萃取溶剂 混合区域
冷凝
相分离 沸腾状态下的样品
研究与探讨
Vol . 34 , No . 06 , 2013
萃取、溶剂辅助蒸发相比，具有萃取完全、溶剂使用 量少、操作简单易行的优点，是目前一种常用的挥发 性成分提取方法[11]。本实验采用乙醚和二氯甲烷作 为萃取溶剂，通过同时蒸馏萃取的方法提取艾草中的 挥发性成分，并选择强极性的DB-WAX色谱柱和弱极 性的HP-5色谱柱进行气相色谱-质谱分析，为较全面 的获得艾草挥发性成分信息，同时鉴定和改善艾草 及其加工产品的风味与香气提供一定的理论依据。
（%）
（%）
DB-WAX HP-5 乙醚 二氯甲烷 乙醚 二氯甲烷
甲基环戊烷 四氢呋喃 2-丁烯醛
3-甲基丁醛 （Z）-1，3-联乙烯-1-醇
异丁烯醛 乙酸乙酯
苯
000096-37-7 91
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000109-99-9 86
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- 0.01
000123-73-9 91
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- 0.01
Analysis of volatile components of Artemisia argyi by simultaneous distillation extraction and
gas chromatography-mass spectrometry
LIU Yong-guo1，ZHANG Xiao-mei1，AI Na-si2，SUN Bao-guo1，REN Qing1，*
（1.School of Food and Chemical Engineering of Beijing Technology and Business University，Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry，Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients， Beijing 100048，China；
研究与探讨
续表
序号
化合物名称
CAS号
匹配度
保留指数
DB-WAX相对含量 HP-5相对含量
（%）
（%）
DB-WAX HP-5 乙醚 二氯甲烷 乙醚 二氯甲烷
9
庚烷
000142-82-5 87
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0.02 -
10
戊醛
000110-62-3 78
2.College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China）
Abstract：Volatile compounds of Artemisia argyi were extracted and analyzed by Gas Chromatography -Mass
由表1及图6可知，两种溶剂所萃取到的艾草提
序号
1 2 3 4 5 6 7 8
表1 艾草挥发性成分的SDE-GC-MS分析结果 Table 1 The volatile compounds of Artemisia argyi by SDE-GC-MS
化合物名称
CAS号
匹配度
保留指数
DB-WAX相对含量 HP-5相对含量
收稿日期：2012－08－31 * 通讯联系人 作者简介：刘 永 国 （1973-），男 ，在 读 博 士 ，实 验 师 ，研 究 方 向 ：食 品 香
精香料。
170 2013年第6期
温经止血的功效，对疟疾、肝炎、癌症、过敏和炎症等 症状都有良好的治疗效果，并且能够抑制由真菌、细 菌和病毒等引起的传染疾病的发生和传播[4-6]。目前 已知艾草的挥发油含有广谱杀菌的有效成分，比如 桉油精、樟脑等，是一种新型的空气杀菌的药剂 。 [2-3] 有文献报道，艾草还含有黄酮类、萜烯类等成分 ， [6-7] 具有一定的抗氧化作用。另外，艾草由于其特有的风 味，对于改善食品的感官品质具有独到的作用 。 [8-10] 同时蒸馏萃取于1964年由Likens和Nickerson发明，将 水蒸气蒸馏和溶剂萃取合二为一，使样品的挥发蒸 汽与溶剂充分融合，反复萃取，浓缩后得到挥发性物 质含量相对较高的混合液。与单纯溶剂萃取、固相微
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号：1002-0306（2013）06-0170-08
艾草（Artemisia argyi），又名艾蒿、香艾，为菊科 蒿属多年生野生草本植物 。 [1-2] 在菊科蒿属类植物 中 ，有 许 多 种 类 具 有 重 要 的 药 用 价 值 。 比 如 ，菌 陈 （Artemisia capillaris herba）具有一定的抗炎、利尿作 用，墨西哥蒿（Artemisia mexicana）有利于刺激食欲、 促进消化[3]。艾草，作为其中的一员，同样具有很多良 好的药用和保健作用。它分布广泛、价格低廉、是我 国一种常见的传统中草药的原料来源，有散寒止痛、
使用二氯甲烷作为萃取溶剂时，方法同上，但要 将装有干品艾草的水相置于同时蒸馏萃取装置的轻 相侧，二氯甲烷置于重相侧，并且二氯甲烷的水浴加 热温度要控制在（52±1）℃。
将乙醚、二氯甲烷的萃取液分别装入小瓶，密封 置于冰箱中冷藏保存，待进样分析。 1.2.2 GC-MS分析条件 色谱柱：DB-WAX毛细管 柱、HP-5毛细管柱，均为30.0m×250μm×0.25μm。进 样量1μL，分流进样，分流比20∶1，进样口温度：250℃， 初温35℃，保留1min，以3℃/min的速度升至240℃，保 持3min。溶剂延迟：2.5min。载气：高纯He（99.999%）， 流 速 1.0mL/min 。 离 子 源 温 度 230℃ ，四 级 杆 温 度 150℃，MS电离方式EI，电子能量70eV，质量扫描范围 30~350m/z。 1.2.3 定性定量分析 定性分析：采用Nist 08和Demo 谱库检索，结合保留指数和手动解谱等方法共同确 定。保留指数计算公式：
000590-86-3 91
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070415-58-6 86
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000141-78-6 90
-
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000071-43-2 94
922
- 0.63
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0.63 -
2013年第6期 171
பைடு நூலகம்
Science and Technology of Food Industry
4-ol，etc.
Key words：Artemisia argyi；volatile compounds；simultaneous distillation extraction（SDE）；Gas Chromatography-
Mass Spectrometry（GC-MS）
中 图 分 类 号 ：TS207.3
1 材料与方法
1.1 材料与设备
艾草干品 2011年采自安徽池州；重蒸乙醚和 二氯甲烷、无水硫酸钠 均为分析纯，国药集团化学 试剂北京有限公司；C7-C30正构烷烃标准品 色谱 纯，北京百灵威化学技术有限公司。
气相色谱-质谱联用仪 Agilent 6890N-5973i （色谱柱：DB-WAX毛细管柱，30.0m×250μm×0.25μm）， Agilent 7890N - 5875i（色 谱 柱 ：HP - 5 毛 细 管 柱 ， 30.0m ×250μm ×0.25μm） 美 国 安 捷 伦 科 技 有 限 公 司；同时蒸馏萃取装置 北京肯堡博美实验器皿有 限公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 河 南省予华仪器有限公司；N-Evap系列氮吹仪 美国 Organomation公司。
SDE-GC-MS with the two extraction solvent in the two columns. The prominent compounds were Eucalyptol，
Caryophyllene oxide，Caryophyllene，3，3，6-trimethyl-1，5-heptadien-4-one，3，3，6-trimethyl-1，5-heptadien-
Spectrometry（GC-MS）with the method of simultaneous distillation extraction（SDE）. When taken diethyl ether
as extraction solvent，62 compounds were identified by GC-MS in the DB-WAX column，and 89 compounds in
采用乙醚和二氯甲烷作为萃取溶剂，经过同时 蒸馏萃取3h并干燥、浓缩后，分别取1μL艾草萃取物 浓缩 液，采 用 两 种 不 同 极 性 的 色 谱 柱 DB -WAX 和 HP-5，进行GC-MS分析，所得的质子总离子图如图1 所示。通过MSDChem工作站检索Nist 08和Demo谱库 检索结构及结合保留指数、手动解谱等方法进行分 析，结果如表1、图2~图5所示。
食品添加剂与配料北京高校工程研究中心，北京 100048； 2.天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457）
摘 要：采用同时蒸馏萃取法，并结合气相色谱-质谱联用进行提取并分析艾草中的挥发性成分。实验结果表明，以 乙醚为萃取溶剂时，使用DB-WAX型号毛细管色谱柱，鉴定出62种物质，而通过毛细管色谱柱HP-5鉴定出89种物质； 以二氯甲烷为萃取溶剂时，在DB-WAX中经GC-MS鉴定出35种物质，在HP-5中鉴定出106种物质。使用两种萃取剂及 两种不同极性的色谱柱共鉴定出159种物质，其中含量较大的有桉油精、石竹烯氧化物、石竹烯、3，3，6-三甲基-1，5庚二烯-4-酮、3，3，6-三甲基-1，5-庚二烯-4-醇等。 关 键 词 ：艾草，挥发性成分，同时蒸馏萃取（SDE），气相色谱-质谱（GC-MS）
萃取溶剂
重相侧
轻相侧
图1 同时蒸馏萃取装置 Fig.1 The apparatus of simultaneous distillation extraction
相侧，油浴加热，温度控制在（120±2）℃，磁力搅拌； 取无水乙醚60mL置于100mL圆底烧瓶中，水浴加热， 温度控制在（45±1）℃。连续蒸馏萃取3h。萃取结束， 将 萃 取 液 用 无 水 硫 酸 钠 干 燥 过 夜 ，过 滤 后 ，滤 液 在 45℃水浴用Vigreux柱浓缩至约5mL，再用氮吹仪进一 步浓缩至约1mL。
Science and Technology of Food Industry
研究与探讨
同时蒸馏萃取- 气质联用分析 艾草挥发性成分
刘永国1，张晓梅1，艾娜丝2，孙宝国1，任 清1，* （1.北京工商大学食品学院，食品风味化学北京市重点实验室，
the HP-5 column；when taken methylene chloride as extraction solvent，35 compounds were identified by GC-
MS in the DB-WAX column，and 106 compounds in the HP-5 column. Totally，159 compounds were verified by
RI=100n+100× tr-tn tn+1-tn
式中：RI为保留指数；n和n+1分别为未知物流出 前后正构烷烃碳原子数，tn和tn+1分别为相应正构烷烃 的保留时间；tr为未知物在气相色谱中的保留时间tn＜ tr＜tn+1。
定量分析：采用峰面积归一化法计算检测出组 分的相对百分含量。
2 结果与分析
1.2 实验方法
1.2.1 同时蒸馏萃取方法 取干品艾草20g，将其剪 碎 成 1 ~ 2cm 长 的 短 段 状 ，然 后 置 于 500mL 圆 底 烧 瓶 中，加入250mL去离子水，待干品艾草完 全被浸润 后，将圆底烧瓶置于同时蒸馏萃取装置（见图1）的重
水蒸气和萃取溶剂 混合区域
冷凝
相分离 沸腾状态下的样品
研究与探讨
Vol . 34 , No . 06 , 2013
萃取、溶剂辅助蒸发相比，具有萃取完全、溶剂使用 量少、操作简单易行的优点，是目前一种常用的挥发 性成分提取方法[11]。本实验采用乙醚和二氯甲烷作 为萃取溶剂，通过同时蒸馏萃取的方法提取艾草中的 挥发性成分，并选择强极性的DB-WAX色谱柱和弱极 性的HP-5色谱柱进行气相色谱-质谱分析，为较全面 的获得艾草挥发性成分信息，同时鉴定和改善艾草 及其加工产品的风味与香气提供一定的理论依据。
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DB-WAX HP-5 乙醚 二氯甲烷 乙醚 二氯甲烷
甲基环戊烷 四氢呋喃 2-丁烯醛
3-甲基丁醛 （Z）-1，3-联乙烯-1-醇
异丁烯醛 乙酸乙酯
苯
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Analysis of volatile components of Artemisia argyi by simultaneous distillation extraction and
gas chromatography-mass spectrometry
LIU Yong-guo1，ZHANG Xiao-mei1，AI Na-si2，SUN Bao-guo1，REN Qing1，*
（1.School of Food and Chemical Engineering of Beijing Technology and Business University，Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry，Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients， Beijing 100048，China；
研究与探讨
续表
序号
化合物名称
CAS号
匹配度
保留指数
DB-WAX相对含量 HP-5相对含量
（%）
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DB-WAX HP-5 乙醚 二氯甲烷 乙醚 二氯甲烷
9
庚烷
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10
戊醛
000110-62-3 78
2.College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China）
Abstract：Volatile compounds of Artemisia argyi were extracted and analyzed by Gas Chromatography -Mass
由表1及图6可知，两种溶剂所萃取到的艾草提
序号
1 2 3 4 5 6 7 8
表1 艾草挥发性成分的SDE-GC-MS分析结果 Table 1 The volatile compounds of Artemisia argyi by SDE-GC-MS
化合物名称
CAS号
匹配度
保留指数
DB-WAX相对含量 HP-5相对含量
收稿日期：2012－08－31 * 通讯联系人 作者简介：刘 永 国 （1973-），男 ，在 读 博 士 ，实 验 师 ，研 究 方 向 ：食 品 香
精香料。
170 2013年第6期
温经止血的功效，对疟疾、肝炎、癌症、过敏和炎症等 症状都有良好的治疗效果，并且能够抑制由真菌、细 菌和病毒等引起的传染疾病的发生和传播[4-6]。目前 已知艾草的挥发油含有广谱杀菌的有效成分，比如 桉油精、樟脑等，是一种新型的空气杀菌的药剂 。 [2-3] 有文献报道，艾草还含有黄酮类、萜烯类等成分 ， [6-7] 具有一定的抗氧化作用。另外，艾草由于其特有的风 味，对于改善食品的感官品质具有独到的作用 。 [8-10] 同时蒸馏萃取于1964年由Likens和Nickerson发明，将 水蒸气蒸馏和溶剂萃取合二为一，使样品的挥发蒸 汽与溶剂充分融合，反复萃取，浓缩后得到挥发性物 质含量相对较高的混合液。与单纯溶剂萃取、固相微
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号：1002-0306（2013）06-0170-08
艾草（Artemisia argyi），又名艾蒿、香艾，为菊科 蒿属多年生野生草本植物 。 [1-2] 在菊科蒿属类植物 中 ，有 许 多 种 类 具 有 重 要 的 药 用 价 值 。 比 如 ，菌 陈 （Artemisia capillaris herba）具有一定的抗炎、利尿作 用，墨西哥蒿（Artemisia mexicana）有利于刺激食欲、 促进消化[3]。艾草，作为其中的一员，同样具有很多良 好的药用和保健作用。它分布广泛、价格低廉、是我 国一种常见的传统中草药的原料来源，有散寒止痛、
使用二氯甲烷作为萃取溶剂时，方法同上，但要 将装有干品艾草的水相置于同时蒸馏萃取装置的轻 相侧，二氯甲烷置于重相侧，并且二氯甲烷的水浴加 热温度要控制在（52±1）℃。
将乙醚、二氯甲烷的萃取液分别装入小瓶，密封 置于冰箱中冷藏保存，待进样分析。 1.2.2 GC-MS分析条件 色谱柱：DB-WAX毛细管 柱、HP-5毛细管柱，均为30.0m×250μm×0.25μm。进 样量1μL，分流进样，分流比20∶1，进样口温度：250℃， 初温35℃，保留1min，以3℃/min的速度升至240℃，保 持3min。溶剂延迟：2.5min。载气：高纯He（99.999%）， 流 速 1.0mL/min 。 离 子 源 温 度 230℃ ，四 级 杆 温 度 150℃，MS电离方式EI，电子能量70eV，质量扫描范围 30~350m/z。 1.2.3 定性定量分析 定性分析：采用Nist 08和Demo 谱库检索，结合保留指数和手动解谱等方法共同确 定。保留指数计算公式：
000590-86-3 91
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070415-58-6 86
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பைடு நூலகம்
Science and Technology of Food Industry
4-ol，etc.
Key words：Artemisia argyi；volatile compounds；simultaneous distillation extraction（SDE）；Gas Chromatography-
Mass Spectrometry（GC-MS）
中 图 分 类 号 ：TS207.3
1 材料与方法
1.1 材料与设备
艾草干品 2011年采自安徽池州；重蒸乙醚和 二氯甲烷、无水硫酸钠 均为分析纯，国药集团化学 试剂北京有限公司；C7-C30正构烷烃标准品 色谱 纯，北京百灵威化学技术有限公司。
气相色谱-质谱联用仪 Agilent 6890N-5973i （色谱柱：DB-WAX毛细管柱，30.0m×250μm×0.25μm）， Agilent 7890N - 5875i（色 谱 柱 ：HP - 5 毛 细 管 柱 ， 30.0m ×250μm ×0.25μm） 美 国 安 捷 伦 科 技 有 限 公 司；同时蒸馏萃取装置 北京肯堡博美实验器皿有 限公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 河 南省予华仪器有限公司；N-Evap系列氮吹仪 美国 Organomation公司。
SDE-GC-MS with the two extraction solvent in the two columns. The prominent compounds were Eucalyptol，
Caryophyllene oxide，Caryophyllene，3，3，6-trimethyl-1，5-heptadien-4-one，3，3，6-trimethyl-1，5-heptadien-
Spectrometry（GC-MS）with the method of simultaneous distillation extraction（SDE）. When taken diethyl ether
as extraction solvent，62 compounds were identified by GC-MS in the DB-WAX column，and 89 compounds in
采用乙醚和二氯甲烷作为萃取溶剂，经过同时 蒸馏萃取3h并干燥、浓缩后，分别取1μL艾草萃取物 浓缩 液，采 用 两 种 不 同 极 性 的 色 谱 柱 DB -WAX 和 HP-5，进行GC-MS分析，所得的质子总离子图如图1 所示。通过MSDChem工作站检索Nist 08和Demo谱库 检索结构及结合保留指数、手动解谱等方法进行分 析，结果如表1、图2~图5所示。
食品添加剂与配料北京高校工程研究中心，北京 100048； 2.天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457）
摘 要：采用同时蒸馏萃取法，并结合气相色谱-质谱联用进行提取并分析艾草中的挥发性成分。实验结果表明，以 乙醚为萃取溶剂时，使用DB-WAX型号毛细管色谱柱，鉴定出62种物质，而通过毛细管色谱柱HP-5鉴定出89种物质； 以二氯甲烷为萃取溶剂时，在DB-WAX中经GC-MS鉴定出35种物质，在HP-5中鉴定出106种物质。使用两种萃取剂及 两种不同极性的色谱柱共鉴定出159种物质，其中含量较大的有桉油精、石竹烯氧化物、石竹烯、3，3，6-三甲基-1，5庚二烯-4-酮、3，3，6-三甲基-1，5-庚二烯-4-醇等。 关 键 词 ：艾草，挥发性成分，同时蒸馏萃取（SDE），气相色谱-质谱（GC-MS）
萃取溶剂
重相侧
轻相侧
图1 同时蒸馏萃取装置 Fig.1 The apparatus of simultaneous distillation extraction
相侧，油浴加热，温度控制在（120±2）℃，磁力搅拌； 取无水乙醚60mL置于100mL圆底烧瓶中，水浴加热， 温度控制在（45±1）℃。连续蒸馏萃取3h。萃取结束， 将 萃 取 液 用 无 水 硫 酸 钠 干 燥 过 夜 ，过 滤 后 ，滤 液 在 45℃水浴用Vigreux柱浓缩至约5mL，再用氮吹仪进一 步浓缩至约1mL。