三裂叶豚草花序挥发成分的GC－MS分析
吕怡兵 闫雪 王洋 闫吉昌 刘静玲
摘 要 三裂叶豚草(AmbrosiatrifidaL.)为30年代传入我国的危险杂草，近年来在东北地区有蔓延的趋势。豚草花粉是人类枯草热症的主要致敏源。该文首次对三裂叶豚草花序的挥发成分进行定性、定量分析。新鲜花序以水蒸汽蒸馏法提取，应用GC－MS方法，鉴定出41种化合物，为探讨豚草对人类致病机理与植物受害机制提供依据。
关键词 三裂叶豚草,花粉,挥发油,气相色谱－质谱法
Analysis of the Component of
Ambrosia Trifida L. Pollen Essential Oil by Gas Chromatography－Mass Spectrometry
L Yibing
(National Laboratory of Grassland Ecological Engineering of Northeast Normal University,
Changchun 130024)
Yan Xue
(The Basic Course Section of Bethune Medical University, Changchun 130021)
Wang Yang
(Open Research Laboratory of Plant Ecology, Northeast Forestry University, Haerbin 150041)
Yan Jichang, Liu Jingling
(The Center of Analysis and Measurement of Northeast Normal University, Changchun 130024)
Abstract Ambrosia trifida L. is a kind of dangerous weed which was
spreaded to China at 1930s. In recent years it spreads in northeast China. The pollen of
the weed is the main sensibiligen of hay fever in human. The volatile components of the
pollen were analysed for the first time. The extraction of essential oil was carried out
by steam distillation and the distillate treated with ethyl ether. 41 compounds were
identified by GC－MS. The results can supply some help to understand the mechanism of the
disease for both human and plants.
Keywords Essential oil, Ambrosia trifida L. , Pollen, GC－MS
植物间的他感作用(allelopathy)是近代生态学研究的热点问题。生化他感物质的分离与鉴定是他感作用研究的薄弱环节。目前，在化学分离和生物检测工作中，迫切需要植物生理学家和化学家的合作[1]。三裂叶豚草是30年代传入我国的菊科杂草，据报道有他感作用[2]。豚草花粉是引起过敏性鼻炎和支气管哮喘等变态反应症的主要致敏源。我国豚草泛滥区发现大量的豚草花粉病患者。豚草各营养器官对植物生长的他感作用强度不同，其中繁殖器官的危害最大。国内学者对此种豚草全草的化学成分进行过分析，如王大力[3]等分析了豚草叶子的挥发物。但目前对花粉的研究尚未见报道。研究豚草特别是花粉的挥发性成分，为探讨豚草对人类致病机理与植物受害机制提供了依据。
挥发油的提取采用水蒸汽蒸馏法，馏出液用乙醚多次萃取至无明显气味，蒸去乙醚，得精油含量约为花序总质量的1％。采用优化了的GC－MS－DS联机条件[4,5]，鉴定出41种化合物。
1实验部分
1.1仪器与试剂
气相色谱HP5980(Ⅱ)－质谱5988－计算机联用仪(GC－MS－DS)(美国惠普公司产),水蒸汽蒸馏装置(自制),乙醚(分析纯)。
1.2实验方法
1.2.1挥发油的提取吉林省长春市人民大街南端路西采集盛花期的三裂叶豚草花序，称取150g，磨碎，加入1000mL蒸馏水，移入2000mL圆底烧瓶,在120～130℃CaCl2溶液浴加热，提取至管壁不再有明显油珠滴下为止。挥发油呈玫瑰红色,以乙醚萃取2次。合并萃取液，蒸去乙醚，所得精油密封后置于冰箱冷冻保存2d，油水良好分层，油层为黄色，有强烈气味，含量约为花序总质量的1％。
1.2.2气相色谱－质谱测定使用GC－MS－DS联用仪进行测定。
GC条件：选用SE－54弹性石英毛细管柱60m(内径和液膜厚分别为0.22和0.33μm),柱温60℃停留1min，程序升温2℃/min至100℃，程序升温4℃/min至200℃，程序升温8℃/min至260℃；载气He;柱前压100kPa;进样口温度260℃；分流比30∶1；溶剂延迟15min。在上述条件下挥发油组分分离较好。
MS条件：EI源，电子能量70eV;扫描范围33～400u；离子源温度200℃；接口温度260℃；倍增电压2.4kV。
2结果与讨论
2.1实验结果
按以上条件对挥发油进行GC－MS分离和鉴定，其总离子流图见图1。
经与质谱数据库和标准谱图对照，共鉴定出41种化合物，检出物占总质量的72.54％。其中萜烯类11种，占15.99％；醇6种，占8.57％；酮3种，占6.04％；酸1种，占0.06％；烷烃类11种，占22.73％；苯系物6种，占1.34％；其它成分11种，占17.81％(表1)。
表1 三裂叶草花粉的挥发性成份
Table 1 Components of essential oil from Ambrosia trifida L.pollen
| Terpene |
tR/min |
Compound |
Molecular formula |
Relative comtent/% |
| and |
8.31 |
1-Octene,3-ethyl-(3-乙基-1-辛烯) |
C10H20 |
5.985 |
| alkene(萜烯类) |
18.44 |
1-Limonene(1,8-萜二烯) |
C10H16 |
3.489 |
| |
7.57 |
1-Pentene,3-ethyl-3methyl(3-乙基-3-甲基-1-戊烯) |
C8H16 |
1.891 |
| |
10.56 |
1-Octene(1-辛烯) |
C8H16 |
1.033 |
| |
9.68 |
2-Pentene,4,-dimethyl(4,4-二甲基-2-戊烯) |
C7H14 |
0.866 |
| |
9.42 |
2-Octene(2-辛烯) |
C8H16 |
0.805 |
| |
15.85 |
γ-Terpinene(γ-萜品烯) |
C10H16 |
0.640 |
| |
26.37 |
α-Cubebene(α-荜橙茄油烯) |
C15H24O |
0.532 |
| |
26.55 |
β-Bisabolene(β-红没药烯) |
C15H24 |
0.282 |
| |
25.53 |
trans-Caryophyllene(反式石竹烯) |
C15H24 |
0.234 |
| |
25.63 |
α-Terpinene(α-萜品烯) |
C10H16O |
0.171 |
| |
26.78 |
δ-Cadinene(δ-荜橙茄烯 |
C15H24O |
0.061 |
| Alcohols(醇类) |
3.13 |
1-Butanlo,3-methyl(3-甲基-1-丁醇) |
C5H12O |
4.909 |
| |
3.29 |
2-Butanol(2-丁醇) |
C4H10O |
2.216 |
| |
2.23 |
2-Pentanol(2-戊醇) |
C5H10O |
1.028 |
| |
3.80 |
2-Butenol(2-丁烯醇) |
C4H6O |
0.419 |
| Acetones(酮类) |
7.29 |
2-Pentanone,3-methyl(3-甲基-2-戊酮) |
C6H12O |
3.694 |
| |
10.24 |
Cyclohexanone,4,methyl(4-甲基-环已酮) |
C7H12O |
1.403 |
| |
3.06 |
2-Butanone(2-丁酮) |
C4H8O |
0.942 |
| Acids(酸类) |
26.99 |
Pentadelanoic acid(十五烷酸) |
C15H30O2 |
0.057 |
| Alkanes(饱和烷烃) |
9.05 |
Heptane,3-mehtyl(3-甲基已烷) |
C8H18 |
7.359 |
| |
4.79 |
Hexane,3,4-dimethyl(3,4-二甲基已烷) |
C8H18 |
4.162 |
| |
7.16 |
Hexane,2,4-dimethyl(,4-二甲基已烷) |
C8H18 |
3.006 |
| |
5.02 |
Hexane,3-methyl(3-甲基已烷) |
C7H16 |
2.647 |
| |
3.70 |
Hentane,3-methylene(3-亚甲基戊烷) |
C6H14O |
1.881 |
| |
11.12 |
Hentane,2-methyl(2-亚基已烷) |
C6H11O2 |
0.769 |
| |
3.88 |
Butane,2-ethoxy(2-二氧基丁烷) |
C6H14O |
0.661 |
| |
4.30 |
Cyclohexane,nitro-(硝基环已烷) |
C6H11NO2 |
0.436 |
| |
16.08 |
Hexadecane(十六烷) |
C16H34 |
0.110 |
| Aromatic |
19.34 |
Benzene,2-ethyl-1,4-dimethyl(2-乙基-1,4-二甲基苯) |
C10H14 |
0.308 |
| hydrocarbons(苯系物) |
19.49 |
Benzene,1-methyl-4-(1-methylethyl)(1-甲基-4-乙丙基苯) |
C10H14 |
0.242 |
| |
18.74 |
Benzeneacetaldehyde,-methyl(-甲基笨乙醛) |
C9H10O |
0.226 |
| |
20.24 |
Benaene,1,2,4,5-tetramethyl(1,2,4,5-四甲基苯) |
C10H14 |
0.202 |
| |
18.91 |
Benzene,1-methyl-3-(1-methylethyl)(1-甲基-3-异丙基苯) |
C10H14 |
0.191 |
| |
20.17 |
Benzene,1-methyl-2-(1-methylethyl)(1-甲基-2-异丙基苯) |
C10H14 |
0.175 |
| Other |
8.67 |
Pyrrolidine(四氢化吡咯) |
C4H9N |
7.336 |
| elements(其他组分) |
2.93 |
Furan,tetrahydro-2-methyl(四氢化-2-甲基呋喃) |
C5H10O |
5.164 |
| |
3.49 |
Furan,2,3-dithydro-3-methyl(2,3-二氢-3-甲基呋喃) |
C5H8O |
4.169 |
| |
10.09 |
Diphosphoric acid,diisootyl ester(焦磷酸二异辛酯) |
C16H36O7P2 |
0.934 |
| |
20.72 |
2,5,10-Undecatrienoic acid.methyl ester(2,5,10-十一碳三烯酸甲酯) |
C12H18O2 |
0.208 |
| Total |
|
|
|
72.560 |
2.2讨论
(1)生化他感物质多指那些有驱避、抑制等毒性作用的物质。豚草花粉挥发油中所含总量为8.7％的丁醇、戊醇等简单水溶性的醇，或多或少有克生作用[6]。2－丁烯醇有特殊气味，是一种土壤除莠剂、薰蒸剂[6]。萜烯类物质被认为是主要的他感物质，所测挥发油中有11种萜烯类物质，占挥发油总量的15.99％。其他化合物的生物活性需进一步加以鉴定。
(2)占挥发油总质量7.34％的四氢化吡咯有不愉快的氨气味，而萜烯类、醇类多有各种香味[6]。成分的复杂性决定了豚草挥发油气味的特殊性。
(3)在提取过程中，三裂叶豚草茎、叶、花粉挥发油气味明显不同。茎、花粉挥发油的气味稍温和，而叶子挥发油有强烈的不愉快刺激性气味。王大力等[3]测定了豚草叶子挥发油的组分,三裂叶豚草花序挥发油的组分、含量与其有显著差异。实验证明，植物他感物质在植物的不同器官的组成与含量是有差异的。
(4)生化他感物质开发应用作为除草剂、杀虫剂已有报道。如从有克生作用的豚草中提取出某种物质加以应用，则可以化害为宝,因而有必要对其组分进行深入研究。
作者单位:吕怡兵 东北师范大学国家草地生态工程实验室
闫雪 白求恩医科大学基础医学院
王洋 东北林业大学森林植物生态开放研究实验室
闫吉昌 刘静玲东北师范大学分析测试中心
参考文献
1祝心如.植物他感作用研究——化学生态学的重要领域.见:马世骏主编.现代生态学热点透视.北京：科学出版社,
1990.244～253
2万方浩，王韧，关广清主编.豚草及豚草综合治理．北京：中国科学技术出版社,1993.55～72
3王大力，祝心如.豚草和三裂叶豚草挥发物成分的GC和GC/MS分析．质谱学报，1996，17(3)：37
4张宏，闫吉昌，张宏桂等.生姜挥发油的提取及其化学成分的气相色谱－质谱分析．分析化学，1996，24(3):348
5卫煜英，万仁忠．韭菜挥发油主要成分的气相色谱／质谱分析．分析化学，1996，24(2)：192
6中国上海医药公司采购供应站编.试剂手册.上海:上海科学技术出版社，1984.16～21
收稿日期：1998-05-06 |
