摘  要：比较同一提取方法不同提取时间提取的工业大麻精油挥发性成分组成差异，明确潜在的特征性挥发性成分，为分析工业大麻精油挥发性成分提供快速、高效的分析方法。采用气相色谱-离子迁移谱法（GC-IMS）分析水蒸气蒸馏法7h和8h提取的工业大麻精油中挥发性成分组成差异。结果表明：在工业大麻精油中共鉴定出37种挥发性成分，不同样品间的挥发性化合物也不同，通过二维谱图和指纹图谱可直观的看出样品之间的差异和联系，其中水蒸气蒸馏提取7h的工业大麻精油中挥发性组分的含量更多，水蒸气蒸馏提取8h的工业大麻精油中挥发性组分多为醛类。研究结果提供了一种新的精油挥发性成分的检测分析方法，GC-IMS可以有效地分析精油的挥发性成分，比较不同提取时间工业大麻精油挥发性成分物质的差异，同时为工业大麻精油提取过程监测及品质控制等提供了一定参考依据和理论基础。

关键词：指纹图谱；气相色谱-离子迁移谱法；工业大麻；精油

 

工业大麻又称汉麻，大麻（Cannabis sativa L.）是大麻科（Cannabinaceae）、大麻属（CannabisLinn.）1年生草本植物^[1]。工业大麻属于无毒品利用价值的大麻类型^[2]，其工业大麻叶中含有酚类、萜类、黄酮类、生物碱等^[3-5]多种活性成分。Ambach等^[6]研究表明大麻酚类药物对癫痫病具有一定治疗效果，Jung等^[7]、Vecera等^[8]进一步研究表明大麻二酚及其结构类似物药物在抗癫痫、抗炎和抗癌等方面具有一定功效。植物精油是人们采用不同的提取方法，从植物的花、茎、叶等部位提取到的一类重要的天然香料，植物精油包含多种活性成分，如烷烃类、萜烯类和醇类等^[9]，其活性成分的特殊性使其具有抑菌杀菌、抗血栓、美容护肤^[10-14]等功效，被应用于不同领域。

气相色谱-离子迁移色谱（GC-IMS）是一种相对较新的无损检测技术^[15]，与传统的气质联用技术相比，GC-IMS技术对热稳定性较差的挥发性物质更利检出，因为此技术在样品处理及分析上所需温度更低^[16-18]，具有检测速度快/操作简单、分辨率高、灵敏度高等特点^[19-21]，GC-IMS技术已广泛应用于食品挥发性成分分析、环境保护和毒品检测等方面^[22-24]。

目前，国内对工业大麻精油挥发性成分研究较少，未见关于针对不同提取条件工业大麻精油挥发性化合物差异的研究报道^[25-27]。采用气相色谱-离子迁移谱法分析水蒸气蒸馏法7h和8h提取的工业大麻精油中挥发性成分的组成比较，旨在为工业大麻精油挥发性成分分析提供快速、高效的分析方法，为工业大麻精油深入研究和开发利用提供理论参考。

 

1　材料与方法

1.1　材料与仪器

工业大麻叶；粉碎机；电子天平；挥发油提取器；蛇形冷凝管；蒸馏水；玻璃棒；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器；75目筛子；FlavourSpec®气相离子迁移谱联用仪德国G.A.S.mbH公司；色谱柱FS-SE-54-CB-1（30m×0.53mm，1 μm）；高纯氮气（N2）（纯度≥99.999%）。

1.2 试验方法

1.2.1 工业大麻精油的制备

将阴干的大麻叶→粉碎→过75目筛→大麻叶粉末100g→加入蒸馏水→玻璃棒搅拌均匀→移至2000mL圆底烧瓶→加入搅拌因子→连接冷凝管和挥发油提取器→磁力搅拌器加热（设定为140℃）→保持微沸状态→第一滴回流开始计时→放出水层，收集油层→工业大麻精油。

1.2.2 仪器条件　顶空进样条件：取5μL样品于20mL顶空进样瓶中，80℃孵化5min，进样温度65℃；进样体积100μL。

气相色谱条件：色谱柱FS-SE-54-CB-1（30m×0.53mm，1μm）；分析时间为40min；柱温为60℃；载气为高纯氮气（N2）（纯度≥99.999%），载气流量：0～2min，2mL/min；2～10min，20mL/min；10～20min，100mL/min；20～30min，150mL/min；30～40min，150mL/min。^[28]

IMS条件：IMS漂移气流量为150mL/min；IMS探测器温度为45℃。

1.3　测定方法  利用仪器软件中自带插件Reporter形成差异谱图，进行样品间的比对，用GalleryPlot插件进行GC-IMS指纹图谱分析^[28]；将GC-IMS二维图谱进行差异对比模式处理，通过选取参比样品与其他样品进行扣减比对，再进行直观分析；通过仪器内置保留指数数据库（NIST2014）和IMS迁移时间数据库对精油样品的挥发性成分定性^[29]。每个样品两个平行。

2　结果与分析

2.1　不同提取时间工业大麻精油气相-离子迁移色谱（GC-IMS）谱图分析

不同提取时间工业大麻精油挥发性成分二维图谱，见图1。

  

图1　不同提取时间工业大麻精油挥发性成分的GC-IMS二维谱图（俯视图）

由图1可知，5号样品为水蒸气提取时间为8h精油样品，10号样品为水蒸气提取时间为7h精油样品，图谱中横、纵坐标分别为离子迁移时间和气相保留时间。整个谱图代表了样品的顶空成分。RIP两侧的每一个点代表一种挥发性有机物。不同颜色较低用白色表示，即浓度越高颜色越深^[30]。由此可知，通过GC-IMS技术能够较好的分离工业大麻精油挥发性物质。

选取5号样品为参比样品与其他样品进行扣减比对，再进行直观分析，结果见图2。

  

图2　不同提取时间工业大麻精油挥发性成分的GC-IMS二维谱图（差异对比图）

由图2可知，5号样品与参比样品扣减后背景呈白色，而10号样品与参与样品扣减后有红色和蓝色背景出现，红色代表此物质浓度在10样品中比在参比样品中浓度高，而蓝色则代表此物质浓度低于参比样品^[31]。图1和图2说明了气相离子迁移谱图可直观对比出不同提取时间工业大麻精油挥发性成分。

2.2不同提取时间工业大麻精油GC-IMS挥发性成分鉴定分析

不同提取时间工业大麻精油挥发性物质定性分析结果，见表1。以10号样品（提取时间7h精油样品）为例的工业大麻精油挥发性成分的定性图谱，见图3。

  

图3　工业大麻精油挥发性成分GC-IMS定性分析图谱

由表1可知，共定性出37种挥发性成分，其中包括醛类12种、醇类8种、酮类7种、酸类4种、吡嗪2种、酯类2种、酚类1种、芳香烃类1种。由此可知，不同提取时间得到的大麻精油挥发性成分主要为醛类、醇类和酮类物质。醛类物质是一种重要的风味物质^[31]，己醛是允许使用的食用香料；壬醛和庚醛分别具有清香味和果香；3-甲基丁醛用于配制各种水果型香精；2-十一烯醛可用于调配橙子、牛奶、奶油、肉味香精等食用香精。醇类物质，如芳酮类物质，如3-羟基-2-丁酮多用于配制香精和酒类调香。酸类物质，如戊酸用于香料制备和有机合成、制药工业，也用作溶剂。2，3，5-三甲基吡嗪可用于奶油型香精；2-异丁基-3-甲基吡嗪可用于调配可可、坚果等香型的食用香精。

2.3　不同提取时间工业大麻精油气相离子迁移色谱指纹图谱分析

不同提取时间所得工业大麻精油的指纹图谱，见图4。

  

图4　不同提取时间工业大麻精油挥发性成分的指纹图谱

图中每一行为一个样品（每个样品平行测定两次），5号为提取时间为提取8h的精油样品，10号为提取时间为7h的精油样品，样品中的全部挥发性有机物信号峰组成了该样品的指纹图谱，图中每一列表示不同样品在同一保留时间及漂移时间下检测到的相同物质的信号峰^[32]。两个精油样品中已鉴定出37种挥发性物质，精油样品的挥发性成分较为丰富，还有70种挥发性未定性。样品10号中挥发性组分的含量较大。红框区域的物质在样品5号中较多，多为醛类，包括戊醛、丁醛、壬醛、庚醛、己醛等，还有芳樟醇和1，8-桉叶素等；绿框区域的物质在10号样品中较多，有己酸、乙酸乙酯、对乙基苯酚、戊醇、2，3，5-三甲基吡嗪等；还有许多未鉴定出的物质，如91～107号峰，都在10号样品中含量较大。通过指纹谱图可快速找出样品之间的差异。

 

3　讨论与结论

工业大麻精油挥发性物质可通过GC-IMS实现较好分离，通过仪器自带的数据库共定性出37种挥发性成分，其中包括醛类12种、醇类8种、酮类7种、酸类4种、吡嗪2种、酯类2种、酚类1种、芳香烃类1种。提取时间为7h的精油样品（10号）中挥发性组分的含量更大，有己酸、乙酸乙酯、对乙基苯酚、戊醇、2，3，5-三甲基吡嗪等；提取时间为8h的精油样品（5号）里多为醛类，包括己醛、丁醛、戊醛、壬醛、庚醛等，还有芳樟醇和1，8-桉叶素等；还有许多未鉴定出的物质，如91～107号峰，都在10号样品中含量较大。GC-IMS谱图数据清晰展示了两个工业大麻精油样品的挥发性成分，并快速直观地明晰样品之间的差异。为分析工业大麻精油挥发性成分提供快速、高效的方法，为工业大麻精油提取过程监测及品质控制等提供一定参考依据和理论基础，为工业大麻精油深入研究和开发利用提供理论依据。

作为一种相对较新的无损检测技术，在物质挥发性成分分析研究方面被广泛应用^[33]。本研究构建了同一提取方法不同提取时间得到的工业大麻精油挥发性成分指纹图谱，进而比较了两个精油的挥发性成分，但截至目前，由于在精油挥发性成分领域的数据方面，IMS数据库还不完善，只定性出了37种挥发性物质，还有许多未鉴定出的物质，需要进一步检测以扩充精油挥发性物质数据库。

 

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文章摘自：田媛，董艳，石雨，张旭，张治国，高宝昌. 基于GC-IMS分析不同提取时间对工业大麻精油挥发性成分的影响. 特种经济动植物，2024年，第第7期.