第29卷第2期光譜實驗室Vol, 29, No. 22012年3月Chinese Journal of Spectroscopy LaboratoryMarch,201 2獨活浸膏的熱裂解產(chǎn)物分析①潘聰“b楊葉昆③陳建華“魏玉玲徐濟倉“陳業(yè)高ba(云南省煙草化學(xué)重點實驗室云南煙草科學(xué)研究院昆明市高新技木產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)科醫(yī)路41號650106)b(云南師范大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院昆明市一二一大街2號650500)摘要采用在線熱裂解氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)( Py-GC-MS)模擬卷煙燃吸狀態(tài),對獨活漫膏進行熱裂解裂解產(chǎn)物經(jīng)氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀分析,結(jié)果表明:獨活浸膏的熱裂解產(chǎn)物中共鑒定出51種成分,主要有5-羥甲基糠醛(29.00%)甲氧基歐芹酚(18.79%)、(zZ)-9,12亞油酸(5.76%)、(E)-2-甲基-2-丁烯酸(3.64%)、5-甲基糠醛(2.79%)十六酸(2.67%)、2,3-二氫-3,5二羥基6-甲基4H-吡喃-4-酮(1.55%)糠醛(1.29%)等致香物質(zhì),該結(jié)果為獨活浸膏在卷煙中的應(yīng)用提供理論依據(jù)關(guān)鍵詞獨活;熱裂解;氣相色譜-質(zhì)譜中圖分類號:0657.63文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1004-8138(2012)02-1227-061引言傳統(tǒng)中藥獨活是傘形科植物重齒毛當(dāng)歸( Angelica pubescens Marin,f. biserrata shan et yuan)的干燥根。始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》,被列為上品,主治:慢性氣管炎、鎮(zhèn)咳平喘祛風(fēng)除濕通痹止痛口。獨活在卷煙加料中的應(yīng)用已見報道13,其具有琥珀香鳶尾粉甜香木香膏香和麝香的底韻,可以矯正煙草吸味,增加煙香,增強煙味濃度的效果,在卷煙煙氣中的香氣特征是辛、甜、堅果香,吸味特征是堅果香、甜香。還具有增香、保健作用熱裂解分析技術(shù)始于20世紀(jì)70年代。隨著色譜分析技術(shù)的發(fā)展,自90年代后獲得較快發(fā)展該項技術(shù)成為一種有效預(yù)測燃燒產(chǎn)物的技術(shù)逐漸應(yīng)用到煙草研究中們,對于卷煙加工工藝卷煙加香加料以及對卷煙安全性的影響具有一定的指導(dǎo)意義。但這些方法的裂解溫度基本都選擇個固定的溫度(一般選擇300、600℃C和900C)且以無氧熱裂解居多然而卷煙燃吸過程是一個動態(tài)的、連續(xù)的過程,其燃燒溫度、升溫速率、氧氣含量都是隨著卷煙燃吸過程而變化。故這些熱解實驗結(jié)果不能客觀反映添加劑在卷煙實際燃吸過程中的變化規(guī)律為此,本文采用在線熱裂解氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)( Py-GC-MS),自主設(shè)計組裝一套實驗設(shè)備③,在含9%氧氣的氮氧混合氣氛圍中,快速程序升溫模擬卷煙燃吸狀態(tài)在此熱解條件下研究了獨活浸膏熱裂解行為,并對熱裂解產(chǎn)物進行了分析,有助于了解添加劑在卷煙燃燒過程中對卷煙感官質(zhì)量的貢獻,為獨活浸膏在煙草中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。①國家煙草專賣局資助項目(110200902060);云南中煙工業(yè)有限貴任公司資助項目(2010C05、2010RK03);云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究面上項目(2009cD153)②聯(lián)系人,電話:(0871)8315903E-mail:yangyekun@163.com作者簡介:潘聰(1986),男黑龍江省大慶市人在讀碩士主要從事天然產(chǎn)物化學(xué)研究工作,收稿日期:2012-01-101接受日期:2012-01-161228光譜實驗室第29卷2實驗部分2.1材料、儀器與試劑獨活(云南鴻翔藥業(yè)有限公司)。7890A/5975C型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國安捷倫公司)配CIs4型大體積冷進樣口(德國Gerstel公司); Pyroprobe5200型熱裂解儀(美國CDS公司);AG204型電子天平(感量0.001g,瑞士 Mettler Toledo公司);R-215型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(瑞士 Buchi公司)無水乙醇(分析純,9.7%西隴化工股份有限公司)。2.2實驗方法2.2.1獨活浸青的制備干燥的獨活500g粉碎,過40目篩,用體積分數(shù)95%乙醇加熱回流3次合并提取液,用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收溶劑,得浸膏100g備用。2.2.2熱裂解條件熱裂解氛圍:含9%氧氣的氮氧混合氣;總裂解氣流速:4.6mL/s;熱裂解探頭(熱解頭)初始溫度300C,保持5s再以30C·s升至900C,保持5s2.23GC-MS分析條件CS冷進樣口條件:-60C保持0.5min,以12℃/s升至260℃保持1min,再以10c/s升至350C保持5min氣相色譜條件:色譜柱為HP5Ms型毛細管柱(30m×0.25mm×0.25m,美國安捷倫公司);載氣為氦氣(純度為99.999%),載氣壓力(恒壓):1.03×10Pa;升溫程序:起始溫度40C,保持3min,以10C/min升至240C,再以20℃/min升至280C保持5min進樣口溫度280c;分流比為100:1質(zhì)譜條件:電子轟擊離子源電子能量70eV;離子源溫度:230C;接口溫度280C;四極桿溫度:150c;質(zhì)量掃描范圍:35-450amu;溶劑延遲時間:5min2.24 Py-GC-MS分析取裂解儀專用石英裂解管一根,在中央位置裝填農(nóng)殘級石英棉,用液體進樣器吸取獨活浸膏樣品約1mg,注射到石英棉上,然后將裂解管放入裂解儀中按設(shè)定的裂解條件進行裂解。熱裂解產(chǎn)物直按進入氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀中進行分析。圖1為實驗裝置示意圖丘控制進樣口熱裂解儀GC-MS圖1實驗裝置示意圖3結(jié)果與討論3.1獨活浸膏熱裂解條件選擇卷煙熱解蒸餾區(qū)的溫度大約在200900之間,煙氣的大部分產(chǎn)物主要在這個區(qū)產(chǎn)生。一般認為在典型的卷煙燃燒過程中,其燃燒中心處于無氧的裂解狀態(tài)溫度通常在700-900C,裂解區(qū)第2期潘聰?shù)泉毣罱嗟臒崃呀猱a(chǎn)物分析1229溫度在400-700℃,靠近抽吸端的蒸餾區(qū)溫度一般低于400c0.卷煙燃燒過程非常復(fù)雜是一個動態(tài)的連續(xù)的過程,其燃燒溫度、升溫速率、氧氣含量都是隨著卷煙抽吸過程不同位置而變化所以采用固定溫度(一般采用300、60、900C)的熱解實驗條件與實際發(fā)生在卷煙內(nèi)部的情況相差甚遠,不能客觀反映卷煙燃燒真實情況。為此,一些研究者1)研究變溫裂解方式及有氧裂解方式,在模擬卷煙燃燒狀態(tài)下,對單一淀粉、纖維素糖羧酸酯和氨基酸等各種類型的煙用添加劑進行熱裂解研究。參照 Baker R等的熱解條件,本實驗室設(shè)計組裝一套實驗設(shè)備,模擬卷煙燃吸狀態(tài)實現(xiàn)了含9%氧氣的氮氧混合氣氛圍下熱裂解氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的在線聯(lián)機分析,裂解釆用快速程序升溫(熱解頭初始溫度為300C,保持5s再以30c/s升至900C,保持5),在此條件下對獨活浸膏進行裂解。3.2獨活漫膏熱裂解產(chǎn)物的分析獨活浸膏裂解產(chǎn)物直接進入氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀進行分析圖2顯示獨活浸膏裂解產(chǎn)物的氣相色譜總離子流色譜圖。采用NST2008和 WILEY07標(biāo)準(zhǔn)譜庫經(jīng)過計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索、人工譜圖解析,對獨活浸膏的熱裂解產(chǎn)物揮發(fā)性成分進行了定性分析,并用峰面積歸一化法計算各裂解產(chǎn)物揮發(fā)性成分的相對百分含量其主要裂解產(chǎn)物見表112000001000000型6000020000010.0014.002200保留時間tmin圖2獨活浸膏裂解產(chǎn)物氣相色譜總離子流色譜圖褻1獨活漫膏的揮發(fā)性熱裂解產(chǎn)物序號保留時間裂解產(chǎn)物名稱CAS號匹配度相對含量糠醛000098-01-1123453-甲基戊酸00105-43-16.220(z)-2甲基2-丁烯酸000565-63-9950.5502環(huán)戊蛹-1,4二酮000930-6090.156.468苯乙烯0100-42-595(E)-2-甲基-2丁烯酸000080-59-17.7095-甲基糠醛000620-02苯甲醛00010052-7870.3278901234苯酚00010895-2909.0491-甲基-4-異丙基苯000099-87-6950.269.3603-庚酮000106-3549.6352-呋喃甲酸0.273-甲基苯酚00010839-4959.87325-呋喃二甲醛9.9725-甲基-2吡嗪基甲醇06189295-386102091甲基-4(l-甲甚乙烯)苯001195-32-0961230光譜實驗室第29卷縷表保留時間裂解產(chǎn)物名稱CAS號匹配度相對含量序號10.44甲基環(huán)己燒000108-87-21811.0192,3-二氫3,5-二羥基-6-甲基-4H吡喃-4酮028564-83-211.163未知物2011.7033,5-二羥基2-甲基-4H吡喃-4酮001073-96-70.192111.827甘菊環(huán)000275-51-46212.3985-羥甲基糠醛000067-47-0234-羥基2-甲基苯乙酮000875-59-2900.8113.427乙酸1·7,7-三甲基降冰片-2-基酯092618-89-8870.182513.6795乙酰氧基甲基-2-糠醛010551-58-37202613.8192-甲氧基-4-乙烯基苯酚007786-6107014.187未知物2815.1281,1-十二烷二醇二乙酸酯056438-074830.192916.0021,6-脫水-β-D吡喃葡糖(左旋葡聚糖)000498077723016.048未知物000498-07-71.55[3R-(3a,3a7B,8a)]2347,88-六氫3688-四甲基3116.168000469-61-4900.13-1H-3a,7-甲撢甘菊環(huán)[1aR-(1aa,4aB,7a,7a,7ba)]十氫1,1,7-三甲基4亞甲基16.360025246-27-9640.331H環(huán)內(nèi)[e]甘菊環(huán)[2R(2a4aa,8anP)]12,3,4,4a,5,6,8-八氫4,8二甲基16.4712-(1-甲基乙烯基)養(yǎng)000473-13-23416.588未知物0.233516.757[5-(R·,S·)]-3-(1,5-二甲基4-己烯基)-6亞甲基環(huán)已烯020307-83-99116.980顳順式a紅沒藥烯029837-07-8800.353718.6879乙?；?S八氫菲1000255-16-9800.2718.795a紅沒藥醇072691-24-80.723919.4242-羥基環(huán)十五烷酮004727-18-84019.9242H-呋喃并[23H31-苯并吡喃2酮1815387H呋喃并[32gⅡ[1]苯并吡喃7酮000066-97-70.524220.9644-十八碳基嗎啉016528-77-16421.371棕櫚酸甲酯000112-39-0910.2021.699m十六酸000057-10-3982.67837鄰苯二甲酸辛基丁基酯4148,8-二甲基2H,8H苯并[1,2-b:3,4-b']二吡喃2酮000523-59-1930.22未知物4.124923.485(z,Z)-9,12亞油酸000060-33-35.765023.746甲氧基歐芹酚(歐芹酚甲醚)000484-12-8未知物0.52(S)-89-二氫-8-(1-羥基異丙基)-2H呋喃并[2,3-h]1苯并003804704991.14吡響2-酮甲氧基雌甾二醇-1,357,9-戊烯-17酮25.5624-(3-氯-3-(2-吡啶基)-1-丙烯基)乙酰苯胺013309-10-9702.255525.6未知物1.385627.224鄰苯二甲酸單(2-乙基己基)酯004376-209680.485727.386z)-9-十八碳烯酰胺000301-0200.435827.8752甲基2丁烯酸酯9.10·二氫8,二甲基2氧2H8H苯并00105602700.43[1,2-b:3,4-b’]二吡喃-9-基5930.015角鯊烯”007683-64由表1可以看出:從獨活浸膏的裂解產(chǎn)物中共鑒定出51種化合物,包括烷烴、烯烴、酮類、醛類、酸類、酯類和含氮類化合物,占總峰面積的89.67%。主要成分為5-羥甲基糠醛(29.00%)、甲第2期潘聰?shù)?獨活浸膏的熱裂解產(chǎn)物分析氧基歐芹酚(18.79%)、(Zz)-9,12-亞油酸(576%)、(E)-2-甲基2-丁烯酸(3.64%)、5-甲基糠醛2.79%)等。其中5-羥甲基糠醛具有菊花氣味,甜、花、烤煙香,可賦予卷煙花香、果香和甜香,是煙草的主要香味物質(zhì)甲氧基歐芹酚是獨活的主要活性成分,具有鎮(zhèn)痛、抗炎的作用,對大白鼠體外血小板聚集有明顯抑制活性其中,醛類化合物6個,占35.01%相對含量最高,主要是5-羥甲基糠醛(29.00%)、5-甲基糠醛(2.79%)、糠醛(1.29%)、25-呋喃二甲醛(1.15%)、5-乙酰氧基甲基-2-糠醛(0.45%)、苯甲醛(0.33%)。5-甲基槺醛具有甜香、辛香以及咖啡、焦糖的氣味?？啡┚咛鹣?、木香、面包香、焦甜香,并帶有烘烤食品的氣味1,可賦予卷煙木香、花香、果香和甜香。苯甲醛具有類似苦杏仁的香味,在煙用香精中用來調(diào)制果香、仁香、豆香、辛香、堅果香及酒香等香韻,能與煙草香味諧調(diào),增強煙草香氣的自然風(fēng)味酸類物質(zhì)6個,占1322%相對含量第二。主要是(Z,Z)-9,12亞油酸(5.76%)、(E)-2-甲基-2-丁烯酸(3.64%)十六酸(267%)、(2)-2-甲基-2-丁烯酸(0.55%)3-甲基戊酸(0.33%)2呋喃甲酸(0.27%)。十六酸、亞油酸等高級脂肪酸均有增加煙氣甜味、蠟味、豐滿度、粗糙感和刺激性的作用1。3-甲基戊酸有較強的持久的刺激性氣味、酸味,是煙草中頗具影響的香味成分,能給煙草制品形成酒味、水果和奶酪樣甜的煙香。酮類化合物10個,占5.57%相對含量第三,主要是2,3-二氫3,5-二羥基-6-甲基4H吡喃-4-酮(1.55%)、(S)-8,9-二氫-8-(1-羥基異丙基)-2H呋喃并[2,3-h]1-苯并吡喃2酮(1.14%)、4-羥基-2-甲基苯乙酮(0.81%)等。2,3-二氫-3,5-二羥基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮具有焦甜味另外,裂解產(chǎn)物中還檢測到少量的芳香族化合物,有苯酚(113%)3甲基苯酚(1.70%)、2甲氧基-4-乙烯基苯酚(0.83%)等。3.3重現(xiàn)性實驗對樣品進行了5次重復(fù)性實驗選擇相對百分含量大于2%的7種揮發(fā)性成分進行統(tǒng)計分析,結(jié)果列于表2。由表2可知,這7種有代表性的揮發(fā)性熱裂解產(chǎn)物在實驗條件下的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍2.08%-4.35%。說明本實驗方法的重現(xiàn)性較好,適用于該類天然提取物的熱裂解揮發(fā)性產(chǎn)物的研究。褻2獨活浸膏的揮發(fā)性熱裂解產(chǎn)物量現(xiàn)性測定結(jié)果(%,n=5)化合物名稱RSD(%)5-羥甲基糠醛甲氧基歐芹酚(Z,Z)-9,12亞油酸(E)-2-甲基2-丁烯酸5甲基糠醛2.73十六酸4'-(3-氧-3-(2-吡啶基)-1丙烯基)乙酰苯胺4結(jié)論在模擬卷煙燃吸狀態(tài)下對獨活浸膏進行熱裂解從裂解產(chǎn)物中共鑒定出51種揮發(fā)性成分,其中含有大量呋喃類吡喃類的致香成分,能明顯改善卷煙抽吸品質(zhì)還含有獨活的主要活性成分甲氧基歐芹酚,利用 Py-GC-MS技術(shù)對煙草添加劑進行熱裂解研究,可為煙草添加劑在卷煙中的應(yīng)用及安全性評價提供參考依據(jù)。1232光譜實驗室第29卷參考文獻[]江蘇新醫(yī)學(xué)院中藥大辭典(下冊)[M]上海,上海科學(xué)技術(shù)出版社,1986.1703-1707.[2]丁麗謝復(fù)煒劉惠民等 HPLC-DAD-MS法測定獨活酊中的主要活性成分D刀煙草科技2009,(6);33-37[3]毛多斌,馬字平梅業(yè)安喜煙配方和香精香料[M]北京;化學(xué)工業(yè)出版社,2001,131[4曾曉鷹王超陳東等具有增香保健作用的天然香料及應(yīng)用[P]中國CN1875796A.2006-1213.[5]楊燕曹秋娥徐濟倉等煙用香料無花果提取物的熱裂解產(chǎn)物研究[冂光譜實驗室,200623(6):1288-1291[6楊燕曹秋娥徐濟倉等卷煙盤紙?zhí)砑觿┑臒崃呀猱a(chǎn)物研究[冂]光譜實驗室2006,23(6)1292-1295.7陳永寬曾曉蠃陳峰等.熱裂解氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)研究多羥基吡噪的熱裂解行為[門]分析化季,2005,33(8)1135-1138[8]徐濟倉李雪梅耿永勤等.一種煙用添加劑熱裂解及其產(chǎn)物的捕集及分析方法[P]中國CN0187922A.2010-10-27[9] Baker RR. Temperature Distribution Inside a Burning Cigarette [J]. Nature, 1974,247:405-406[1o] Baker R R. Coburn S Liu C. The Pyrolytic Formation of Formaldehyde from Sugars and Tobacco[J].J. Anal. APpl. Pyrolysis006,77(1):12-2[11] Baker RR, Bishop L J. The Pyrolysis of Non-Volatile Tobacco Ingredients Using? a System that Simulates Cigarette CombustionConditions]. AnaL. Appl. Pyrolysis.2005,74(1-2).145-170[12] Stotesbury S Digard H. Willoughby L ef al. The Pyrolysis of Tobacco Additives As A Means of Predicting Their Behaviour in ABurning Cigarette[J]. Beitr. Tabuk forsch. Int 1999.18(4),147-163.[13]孫寶國,食用調(diào)香術(shù)[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.101-180,140.[14]歐陽文實用煙用香精香料手冊[M]昆明:云南科技出版社.1996.85-86112Analysis of Pyrolysis Products of the Radix Angelica pubescens ExtractPAN Cong YANG Ye-Kun CHEN Jian-Hua WEI Yu-Ling Xu Ji-Cang" CHEN Ye-Caoa(Key Laboratory of Tobacco Chemistry of Yunnan Province, Yunnan Academy of Tobacco Science, Kunming 650106 P. R. china)b(Faculty of Chemistry and Chemic! Engineering, Yunnan Normal Universiy, Kunmming 650500, P. R. China)Abstract The pyrolytic properties of the radix Angelica pubescens extract were studied by onlinepyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry(Py-GC-MS). The radix Angelica pubescens extractwas pyrolysed by a system that simulated cigarette combustion conditions. the pyrolytic products wereanalyzed by GC-MS. The results showed that 51 kind of volatile products were detected. The maincompounds included 5-hydroxymethyl-2-furancarboxaldehyde(29. 00%), osthole (18.79%),(Z,Z)9, 12-octadecadienoic acid (5. 76%),(E)-2-methyl-2-btenoic acid(3. 64%),5-methyl-2-francarboxaldehyde(2. 79%), n-hexadecanoic acid(2. 67%), 2, 3-dihydro-3, 5-dyhydroxy -6-methyl-4 H-pyranoid-4-ketone(1.55%),furfural(1. 29 %)and so on flavor constituents. The results couldsupply the theory basis for application of Radix Angelica pubescens in cigaretteKey words Angelica Pubescens: Pyrolysis: GC-MS過期《光譜實驗室》期刊免費贈送啟事本部尚有一些過期(2007及以前)的期刊凡同行中有需要者均可免費贈送但郵費(含包扎費和人工費)自付每6本(不同卷期為1個單元約重2.0-25kg收費(可用郵票支付)20元有意者可來信告知收件入姓名及詳細地址同時將郵票放在信封中掛號寄來聯(lián)系地址:北京市延慶石河營東街10號樓201室《光譜實驗室》編輯部,郵政編碼:102100電話:(010)52513126《光譜實驗室)編輯部