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竹醋液是一种成分相当复杂的混合性溶液,是竹材在热解或干馏过程中产生的一种棕褐色液体,其挥发性物质具有特殊的烟熏味,其主要成分为酸类、酚类、醛类、酮类和酯类化合物[1-3]。中国从20世纪90年代末开始研究竹醋液,至今为止很多科研工作者和企业对竹醋液的开发应用做了大量研究[4]。有研究表明,竹醋液在农业上可作为植物生长调节剂使用,如促进植物的发芽及根系的生长等,在养殖业上可作为动物饲料添加剂以调节动物生长,在医药卫生及环境保护上可作为杀菌剂、抑菌剂使用[5-12]。固相微萃取(SPME)是20世纪90年代初推出的一个新的采样和样品制备方法,一方面减少了样品的分析时间,另一方面节省了溶剂处理成本,属于非溶剂型萃取法[13],现已被广泛应用到采样和分析环境、食物、香气、法医鉴定和药物样品等方面[14]。目前,国内外对精制前后竹醋液挥发性有机化合物的研究还比较少[15-16]。因此,本实验拟在室温条件下采用2种不同极性萃取纤维头的顶空-固相微萃取法(HS-SPME),采集精制前后竹醋液的挥发性有机化合物,并进行气相色谱-质谱(GC-MS)分析比较,以明确精制前后竹醋液挥发性有机化合物的含量、成分及各萃取纤维头对不同化合物的吸附效果,为竹醋液挥发性有机化合物的进一步研究提供一定的依据。
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实验中利用2种纤维头来吸附精制前后竹醋液挥发性有机化合物,然后通过GC-MS分析。由于竹醋液挥发性有机化合物种类繁多,结构多样,仅使用一种纤维头很难完全吸附所有成分,而根据萃取纤维头特性选择性地吸附,一方面可以较全面的萃取出各种挥发性成分,另一方面可以明确各纤维头对同一挥发性成分的吸附能力。因此,本实验中使用2种不同极性萃取纤维头进行萃取研究。
由图 1~4的GC-MS总离子流谱图可看出:2种纤维头萃取的挥发性成分的异同。采用计算机检索和人工解析质谱图,2种纤维头的精制前后竹醋液分别萃取出54种和57种成分(表 1)。结果(表 2)显示:2种纤维头检测出的化合物种类有所不同,其中:竹醋原液中PDMS纤维头萃取出酚类20种(56.75%),酮类10种(7.79%),酸类(0),醛类4种(1.58%),烯类4种(6.95%)、,其他类3种(1.10%);PA纤维头萃取出酚类18种(65.55%),酮类6种(3.32%),酸类3种(15.11%),醛类3种(3.55%),烯类2种(0.49%)。精制液中PDMS纤维头萃取出酚类24种(71.73%),酮类6种(5.04%),酸类1种(0.41%),醛类3种(1.50%),烯类2种(0.54%),芳香类5种(1.71%),其他类1种(0.14%);PA纤维头萃取出酚类28种(82.90%),酮类1种(0.20%),酸类3种(9.14%),醛类3种(2.45%)。
Figure 1. Total ion current chromatogram of volatile components volatile components from original bamboo vinegar by GC-MS(PA fiber)(PDMS fiber)
Figure 2. Total ion current chromatogram of volatile components from original bamboo vinegar by GC-MS(PDMS fiber)
Figure 3. Total ion current chromatogram of volatile components from refined bamboo vinegar by GC-MS(PA Fiber)
Figure 4. Total ion current chromatogram of volatile components from refined bamboo vinegar by GC-MS(PDMS Fiber)
序号 化合物 竹醋原液中相对含量/% 精制液中相对含量/N PDMS/匹配度 PA/匹配度 PDMS/匹配度 PA/匹配度 1 乙酸 - 11.8/91 0.41/86 6.65/91 2 丙酸 - 2.23/90 - 1.36/86 3 丁酸 - 1.08/90 - 1.13/90 4 苯酚? - - - 3.27/92 5 苯酚? - 0.86/94 1.03/90 0.19/87 6 苯酚? 6.48/94 17.23/97 6.80/94 19.66/95 7 2-甲基-苯酚? 4.17/97 8.01/97 5.16/97 9.40/97 8 2-甲基-苯酚? - - 0.61/93 0.73/96 9 2-甲基-苯酚? - - - 0.45/94 10 3-甲基-苯酚 0.78/91 - - 0.65/91 11 4-甲基-苯酚? 5.31/97 7.74/96 6.11/97 9.02/97 12 4-甲基-苯酚? - - 0.59/96 - 13 2-甲氧基-苯酚? 9.03/97 - - 1.57/95 14 2-甲氧基-苯酚? - 12.73/96 12.09/95 14.72/96 15 2-甲氧基-苯酚? - - 1.67/90 - 16 2,6-二甲基-苯酚 1.57/97 1.27/97 2.08/97 1.45/97 17 3,5-二甲基-苯酚? - - - 0.30/90 18 3,5-二甲基-苯酚? - 2.20/97 3.36/97 2.93/97 19 2-乙基-苯酚 0.97/95 0.78/95 1.27/95 0.98/95 20 2,3-二甲基-苯酚 0.45/96 0.24/96 0.52/96 - 21 2,4-二甲基-苯酚 2.82/97 - - - 22 3-乙基-苯酚 - - - 0.09/89 23 4-乙基-苯酚? 8.36/95 5.15/95 8.86/95 5.64/95 24 4-乙基-苯酚? - - 0.79/92 - 25 2,6-二甲氧基-苯酚 1.90/97 0.71/97 0.21/93 0.06/87 26 2-甲氧基-4-甲基-苯酚? - 0.57/89 1.23/93 0.43/95 27 2-甲氧基-4-甲基-苯酚? 5.32/95 3.85/97 7.12/97 4.57/95 28 2-甲氧基-3-甲基-苯酚 1.04/94 - 1.42/94 - 29 4-甲氧基-3-甲基-苯酚 - 0.74/93 - 1.00/93 30 2-甲氧基-4-丙基-苯酚 - - 0.52/96 0.18/91 31 2-甲基-6-丙基-苯酚 0.11/91 - - - 32 2,4,6-三甲基-苯酚 0.37/95 0.21/95 0.63/95 0.33/95 33 3,-乙基-5-甲基-苯酚 - - - 0.42/90 34 4,-乙基-3-甲基-苯酚 - - - 0.70/87 35 2,-乙基-6-甲基-苯酚 1.25/97 - 0.85/87 - 36 4,-乙基-2-甲氧基-苯酚? - - - 0.21/90 37 4,-乙基-2-甲氧基-苯酚? 2,4-双"1,1-二甲基乙基#-苯 5.18/91 2.52/91 7.41/91 3.00/91 38 酚 0.98/86 39 3-"1-甲基乙基$-苯酚 2-甲氧基-3-%2-丙烯基$-苯 - 0.56/87 - - 40 酚 2-甲氧基-4-"1-丙烯基$- 0.18/97 41 (M)-苯酚 0.42/95 42 2-甲氧基-5-甲基苯酚 0.88/90 - - 0.76/93 43 1,2,3-三甲氧基-苯酚 0.32/87 - - - 44 丁子香酚 0.44/97 - - 0.19-96 45 糠醛? 0.83/93 0.39-95 0.41-87 0.74-95 46 糠醛? 0.16/93 2.76-94 0.15-93 1.00-90 47 糠醛? - - 0.94-95 - 48 3-糠醛 0.12/87 - - - 49 5-甲基-2-呋喃甲醛? 0.47/94 - - - 50 5-甲基-2-呋喃甲醛? - 0.40-97 - 0.71-93 51 二丁基羟基甲苯? - - 0.45-99 - 52 二丁基羟基甲苯? - - 0.33-96 - 53 二丁基羟基甲苯? - - 0.39-98 - 54 二丁基羟基甲苯? - - 0.42-91 - 55 1,2,3-三甲氧基-5-甲基苯 - - 0.12-93 - 56 榄香烯? 0.20/98 0.24-97 - - 57 榄香烯? 4.20/91 - - - 58 石竹烯 0.18/99 - - - 59 2,6-二甲基-2,6-辛二烯 2.37/97 0.25-97 - - 60 1,3-二甲基-1-环己烯 - - 0.37-90 - 61 2-甲基-1,3-丁二烯 - - 0.17-91 - 62 2,3-二氢-1H-茚-1-酮 0.55/96 - 0.62-97 0.20-97 63 1-(2-呋喃基5 -乙酮 1.42/91 1.66-86 1.35-86 - 64 2-甲基-2-环戊烯-1-酮 - 0.10-91 1.07-94 - 65 3-甲基-1" 2-二环戊酮 - 0.86-94 - - 66 2-甲基-2-环戊烯-1-酮 1.15/94 - - - 67 3-乙基-2-环戊烯-1-酮 0.44/87 0.16-87 - - 68 3-乙基-2-羟基-2-环戊烯-1- 酮 0.87/96 0.44-96 - - 69 3,4-二甲基-2-环戊烯-1-酮 0.30-95 0.10-94 0.32-95 - 70 2,3-二甲基-2-环戊烯-1-酮? 0.85-94 - 1.07-90 - 71 2,3-二甲基-2-环戊烯-1-酮? 1.31-93 - 0.61-87 - 72 2-环戊烯-1-酮 0.60-93 - - - 73 环戊酮 0.30-87 - - - 74 1,5-二甲基-2,6-双(亚甲基) -环辛烷 0.22-89 - - - 75 十四烷 - - 0.14-95 - 76 柠檬精油 0.59-92 - - - 77 1,2,4,5,6,8a-六化氢-4,7-二 甲基-1-(1-甲基乙基)-萘 0.29-96 - - - 说明 : "一" 表示未检出 ; "?"表示未能判断确切化合物种类 。 Table 1. Analysis results of bamboo vinegar volatile compounds by GC-MS
序号 化合物 竹醋原液中相对含量/% 精制液中相对含量/% PDMS PA PDMS PA 1 酸类 - 15.11 0'41 9'14 2 酚类 56.75 65'55 71'73 82'90 3 醛类 1.58 3'55 1'50 2'45 4 烯类 6.95 0'49 0'54 - 5 酮类 7.79 3'32 5'04 0'20 6 其他 1.1 - 0'14 - 7 芳香类 - - 1'71 - 8 总计 74'17 88'02 81'07 94'69 Table 2. Comparison of component and content of bamboo vinegar
PDMS纤维头从竹醋原液中萃取出41种成分主要为2-甲氧基-苯酚(9.03%),4-乙基-苯酚(8.36%),苯酚(6.48%),榄香烯(4.20%);PA纤维头萃取出32种成分,主要为苯酚(17.23%),2-甲氧基-苯酚(12.73%)、乙酸(11.80%),2-甲基-苯酚(8.01%)。PDMS纤维头从精制液中萃取出42种成分,主要为2-甲氧基-苯酚(12.09%),4-乙基-苯酚(8.86%)、4-乙基-2-甲氧基-苯酚(7.41%),苯酚(6.80%)等;PA纤维头萃取出35种成分,主要为苯酚(19.66%),2-甲氧基-苯酚(14.72%),2-甲基-苯酚(9.40%),乙酸(6.65%)等(表 2)。