周　安，徐　倩，唐偉杰，王　斌，吳生兵,，周美啟

(1.安徽中醫(yī)藥大學科研實驗中心，安徽 合肥　230038；2.安徽中醫(yī)藥大學針灸基礎與技術安徽省重點實驗室，安徽 合肥　230038)

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艾條揮發(fā)油和燃燒煙霧化學成分的GC-MS比較分析

周安1，徐倩1，唐偉杰1，王斌1，吳生兵1,2，周美啟2

(1.安徽中醫(yī)藥大學科研實驗中心，安徽 合肥230038；2.安徽中醫(yī)藥大學針灸基礎與技術安徽省重點實驗室，安徽 合肥230038)

[摘要]目的探究艾條揮發(fā)油和燃燒煙霧化學成分之間的差別和聯(lián)系。方法采用水蒸氣蒸餾法分別提取1年、3年、10年艾條揮發(fā)油，采用自制裝備采集艾條燃燒煙霧，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(gas chromatography - mass spectrometry，GC-MS)分析揮發(fā)油及燃燒煙霧中化學成分。結(jié)果GC-MS分析結(jié)果表明，艾條的化學組分主要由萜類、酮類、醇類、烯類和烷烴類構(gòu)成,艾條燃燒煙霧中的化學成分主要以脂肪烴、芳烴、萜類為主。2-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮等長鏈烴和α-松油醇在艾條揮發(fā)油和艾條燃燒煙霧中均有發(fā)現(xiàn)。結(jié)論艾條經(jīng)燃燒后仍含有少量艾條揮發(fā)油，艾條揮發(fā)油與艾條燃燒煙霧在化學組分上差別較大。

[關鍵詞]艾條；揮發(fā)油；燃燒煙霧；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

艾灸歷史悠久、操作方便、治療范圍廣，是中醫(yī)診療中的傳統(tǒng)療法，臨床顯示常具有獨特的療效[1]。一般認為，艾灸療法的作用機制主要是艾條產(chǎn)生的溫熱作用，國內(nèi)針灸醫(yī)師曾嘗試利用微波、遠紅外線、神燈等理療器械代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃灸，但效果均不及傳統(tǒng)灸法[2-3]。

近年來，一些學者開始重視艾的燃燒生成物的化學作用研究。研究結(jié)果提示，在灸療的過程中僅有熱輻射-遠紅外輻射、光輻射-近紅外輻射并不能達到傳統(tǒng)艾灸的療效，艾灸燃燒產(chǎn)生的化學物質(zhì)起著決定性的作用[9]。劉楓林等[5]考察了艾煙對各種細菌抑菌效應，結(jié)果表明艾煙具有明顯的殺菌作用。臨床研究也進一步證實艾煙具有抗細菌感染、抗病毒、抗真菌感染、治療痔瘺等臨床作用[6]。同時在適當?shù)那闆r下進行穴位藥物注射，在短時間內(nèi)產(chǎn)生與靜脈注射同等或更強的藥效，推測可能存在一種不同于血液循環(huán)的途徑在發(fā)揮作用[15]。本研究采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)法對艾條揮發(fā)油和燃燒煙霧化學成分之間的差別和聯(lián)系進行了分析比較研究，為進一步探究艾條的功效物質(zhì)提供參考。

1　材料和方法

1.1儀器與試劑456-GC型氣相色譜儀：美國Bruker公司；SCION單四極桿質(zhì)譜儀：美國Bruker公司；電子分析天平：德國Sartorius公司；石油醚(分析純)；水為蒸餾水。

1.2供試材料常見市售1年、3年、10年艾條。

1.3實驗方法

1.3.1揮發(fā)油的提取采用水蒸氣蒸餾法。稱取艾條100 g，加700 mL蒸餾水和攪拌子于1 000 mL圓底燒瓶中，置電熱套中緩緩加熱至沸，并保持微沸4 h。得到的產(chǎn)品使用石油醚萃取，使用50 mL容量瓶定容，靜置待測。

1.3.2燃燒煙霧的收集取50 g商品艾條置三角燒瓶中點燃，塞上瓶塞，由緩沖瓶中緩緩通入空氣直至艾條燃燒完全，另一導氣孔通至具有石油醚的燒瓶中，清理燒瓶后，用石油醚洗滌多次，混合兩次得到的石油醚后用容量瓶定容至100 mL，置于冰箱中保存。

1.3.3艾條揮發(fā)油和燃燒煙霧的GC-MS分析氣相色譜條件：BR-17型彈性毛細管色譜柱(0.25 μm×250 μm×30 m)；載氣：高純氦氣(南京上元工業(yè)氣體廠)，純度≥99.999%。質(zhì)譜條件：EI離子源，電子能量70 eV；離子源溫度為220 ℃；傳輸線溫度為280 ℃；四級桿溫度為40 ℃。全掃描模式；掃描范圍：m/z50～500；質(zhì)譜檢索標準庫：NIST 11.L。將利用上述方法得到的揮發(fā)油及燃燒煙霧取適量進行GC-MS分析，用面積歸一化法計算各組分的相對含量。

2　結(jié)果

2.1不同年份艾條揮發(fā)油中化學組分比較按照“1.3.1”項下的實驗條件，對水蒸氣蒸餾法提取所得的3個批次艾條揮發(fā)油進行GC-MS分析。采用峰面積歸一化法確定各個組分的相對含量，結(jié)合相關文獻資料對相關成分進行歸屬，對3個批次商品艾條揮發(fā)油的相同成分進行比較分析，結(jié)果見表1。從1年、3年、10年3個批次的艾條中別檢出59、60和51種化合物，主要由萜類、酮類、醇類、烯類和烷烴類構(gòu)成。通過查閱文獻，對所得的數(shù)據(jù)進行歸類整理，得到了14種共有成分。其中，石竹烯[7]、龍腦[8]、松油烯-4-醇[9]、香芹酮[10]等已被證實在鎮(zhèn)痛麻醉、抗菌抗炎、殺蟲活性、中樞興奮等方面發(fā)揮重要作用，是艾灸化學因子研究的熱點。

表1　采用水蒸氣蒸餾法提取的不同年份艾條揮發(fā)油中化學組分含量

注：空白單元格為未檢出。

2.2不同年份艾條燃燒煙霧中化學組分比較按照“1.3.2”項下的實驗條件制備不同年份艾條燃燒煙霧的樣品，對3個樣品進行GC-MS分析。見圖1。采用峰面積歸一化法確定各個組分的相對含量，結(jié)合相關文獻資料對相關成分進行歸屬。分析結(jié)果顯示，1年、3年、10年艾條煙霧中含量相對豐富(含量>1%)的化合物分別有25、33、23種，以脂肪烴、芳烴、萜類為主，3年艾條煙霧的種類更豐富。2-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮為3個年份艾條煙霧的共有成分，通過查閱文獻可知三者均可來源于烯類熱裂解[11]，推測可能是艾條揮發(fā)油中的烯類化合物熱裂解產(chǎn)生。草酸及反丁烯二酸也在1年、3年艾條燃燒煙霧中同時檢出，為二者共有成分。

2.3艾條揮發(fā)油和燃燒煙霧成分比較艾條燃燒煙霧以烴類化合物為主，區(qū)別于艾條揮發(fā)油中多見的萜類化合物。在艾條揮發(fā)油中含量較多的4-萜烯醇、龍腦等化合物未見于艾條燃燒煙霧中。見表2。經(jīng)分析，2-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮等長鏈烴和α-松油醇艾條揮發(fā)油和艾條燃燒煙霧中均有發(fā)現(xiàn)。

注：A. 1年艾條燃燒煙霧；B. 3年艾條燃燒煙霧；C. 10年艾條燃燒煙霧。

圖1　1年、3年、10年艾條燃燒煙霧揮發(fā)油總離子圖

注：空白單元格為未檢出。

上述8種化合物的結(jié)構(gòu)式分別為：

圖2 揮發(fā)油及灰分中8種化合物的結(jié)構(gòu)式圖

以上8種化合物均含有環(huán)己烯，結(jié)構(gòu)相似度很高。其中“4”和“5”分別為松油烯-4-醇和α-松油醇，互為同分異構(gòu)體，“4”可在揮發(fā)油中檢測到，但未見于燃燒煙霧，10年艾條的煙霧中存在少量α-松油醇(相對含量為0.998%)。說明艾條燃燒后可能仍然保留原艾條揮發(fā)油中的物質(zhì)，也可能由原揮發(fā)油的化學物質(zhì)經(jīng)燃燒產(chǎn)生。

3　討論

上述研究結(jié)果提示：①市售艾條的年份各異，但其化合物成分基本相同；②艾條揮發(fā)油與艾條燃燒煙霧在化學組分方面差別較大。艾條燃燒煙霧的來源可能有3種，熱裂解產(chǎn)物、通過化學反應新生成的產(chǎn)物和原艾條揮發(fā)油中的部分化合物。艾條經(jīng)過燃燒后，其煙霧中化學組分除含有揮發(fā)油中部分化合物外，還形成熱裂解產(chǎn)物，同時通過化學反應生成其他新的化合物。

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基金項目：2014年大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目(2014119)；第二批安徽省科普產(chǎn)品與科普創(chuàng)作示范團隊項目；安徽高校科研創(chuàng)新平臺建設項目(2015TD033)

作者簡介：周安(1979-)，男，博士，副教授

通信作者：周美啟，meiqizhou@163.com

[中圖分類號]R284[DOI]10.3969/j.issn.2095-7246.2016.04.022

(收稿日期：2016-03-07；編輯：曹健)

A Comparative Analysis of Chemical Components in Volatile Oil and Smoke of Moxa Stick by Gas Chromatography-Mass Spectroscopy

ZHOUAn1,XUQian1,TANGWei-jie1,WANGBin1,WUSheng-bin1,2,ZHOUMei-qi2

(1.ExperimentalResearchCenter,AnhuiUniversityofChineseMedicine,AnhuiHefei230038,China; 2.AnhuiKeyLaboratoryofFoundationandTechnologyofAcupunctureandMoxibustion,AnhuiUniversityofChineseMedicine,AnhuiHefei230038,China)

[Abstract]ObjectiveTo investigate the differences in chemical components between the volatile oil and smoke of moxa stick and their association.MethodsThe volatile oil of 1-, 3-, and 10-year moxa sticks was extracted by steam distillation, and the smoke of moxa sticks was collected by self-made equipment. Gas chromatography-mass spectroscopy (GC-MS) was performed to analyze the chemical components in volatile oil and smoke.ResultsThe results of GC-MS showed that moxa stick was composed of terpenes, ketones, alcohols, alkenes, and alkanes, and the major chemical components in smoke included aliphatic hydrocarbon, aromatic hydrocarbon, and terpenes. Long-chain hydrocarbons, such as 2-methyl-2-cyclopentene-1-ketone and 3-methyl-2-cyclopentene-1-ketone, and α-terpineol were found in volatile oil and smoke.ConclusionThere is still a small amount of volatile oil in moxa stick after combustion. There are great differences in chemical components between the volatile oil and smoke of moxa stick.

[Key words]Moxa stick;Volatile oil;Smoke;Gas chromatography-mass spectroscopy