摘要：采用氣相色譜-質(zhì)譜法，分析比較大蒜中的揮發(fā)油以及大蒜精油的化學(xué)成分，通過非負矩陣因子分解（NMF）方法解析色譜重疊峰，并用峰面積百分比法計算各化學(xué)成分的峰面積相對百分含量。確定了大蒜中37種化學(xué)成分，其中含硫化合物34種，大蒜精油中的32種化學(xué)成分，含硫化合物28種。
    GC-MS ANALYSIS 0F GARLIC AND GARLIC ESSENTIAL OIL FOR THE CONTENTS OF VOLATILE OIL AND OF CHEMICAL COMPONENTS
    LIN Shu-fang，LI Tong-hua，CHEN Kai，GAO Hong-tao，LI Wei-guang（Dept．of Chemistry，Tongji University，Shanghai 200092，China）
    Abstract：GC-MS was applied to the determination of volatile oil in garlic and of chemical components in
garlic essential oil． A chemometric method-nonnegative matrix factorization （NMF） was used to resolve the overlapping chromatographic peaks．The relative percentage of peak area of chemical compo nents was calculated by the method of peak area ratio（in percentage）．Thirty seven components，among which 34 were surfur-containing compounds，were found in garlic，and 32 components，among which 28 were sulfur-containing compounds，were found in garlic essential oil．
    Key words：GC-MS；Nonnegative matrix factorization；Garlic；Garlic essential oil；Volatile oil
    大蒜為百合科植物蒜的地下鱗莖，具有殺菌、消炎、防癌、降血脂、預(yù)防心腦血管疾病、增強免疫系統(tǒng)，抗衰老等作用?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明大蒜所含成分十分復(fù)雜，包括揮發(fā)油、氨基酸、維生素、糖、蛋白質(zhì)、多種礦物質(zhì)及微量元素，其中揮發(fā)油為大蒜的主要活性成分。當(dāng)細胞膜破裂后，大蒜*的香味將呈現(xiàn)出來，產(chǎn)生大蒜的活性成分揮發(fā)油，蒜氨酸酶（Alliinase）將蒜氨酸（Alliin）降解成蒜素（Allicin）以及其他含硫化合物。但是蒜素非常不穩(wěn)定，容易發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為其他含硫化合物。市售大蒜精油為大蒜通過水蒸氣蒸餾，并經(jīng)過高度濃縮精煉提純而成的一種揮發(fā)性精油，廣泛用作調(diào)節(jié)血脂，但Berthold等通過臨床試驗發(fā)現(xiàn)水蒸氣蒸餾獲得的大蒜精油不能降低脂蛋白和膽固醇，這可能因為水蒸氣蒸餾會破壞大蒜中的活性成分。因此對于大蒜以及大蒜精油的成分分析十分必要。R.Artacho等用GC-MS鑒定了大蒜萃取液中10種含硫揮發(fā)物。張銀華等用GC-MS結(jié)合乙醚萃取法分析湖北大蒜中的揮發(fā)性成分，但對大蒜精油的成分分析及其與大蒜的成分比較，目前還未見報道。本文分析了大蒜與大蒜精油，比較兩者化學(xué)成分的差異。對其中存在的色譜重疊峰使用非負矩陣因子分解（NMF）進行解析，并根據(jù)解析結(jié)果用峰面積百分比法計算各化學(xué)成分的峰面積相對百分含量。非負矩陣因子分解（NMF）是本課題組新發(fā)展的一種化學(xué)計量學(xué)方法，能有效地解決色譜分析中存在的重疊峰問題。
    1 試驗部分
    1．1 儀器
    Agilent HP6890／5973MSD聯(lián)用儀，配NIST98
譜庫檢索系統(tǒng)HP-5MS毛細管柱（30m× 0.25 mm ×0.25μm）載氣：氦氣（純度99.99%）有機相針式濾器（13mm X 0.45μm）
    1．2 儀器工作條件
    色譜條件：進樣口溫度250℃ ；分流比為1：50；總流速50 ml/min_。；初始溫度設(shè)定4O℃ ，以5℃/min 升溫至8O℃ ，再以1O℃ /min 升溫至220℃ ；流速1.0 mL/min。恒流速；接口溫度230℃ ；質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍為10～500 amu，掃描速度1O次/S。
    1．3 試驗方法
    采用室溫下乙醚溶劑浸取法來提取大蒜中的揮發(fā)油，具體步驟：浸泡，去皮，攪成蒜漿，加乙醚浸取24h，過濾，無水硫酸鈉干燥，有機相針式濾器過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮。用相似的試驗條件處理大蒜精油。取樣液各5L，按儀器工作條件，分別注入色譜儀進行測定。
    2 結(jié)果與討論
    2．1 數(shù)據(jù)分析與處理
大蒜萃取液以及大蒜精油的總離子流色譜，大部分組分色譜峰形較好，能夠采用數(shù)據(jù)分析軟件直接進行NIST庫搜索，并進行峰面積相對百分含量計算。但也有相當(dāng)一部分色譜峰發(fā)生重疊，無法確定組分數(shù)，峰面積計算也存在困難，而有個別的色譜峰重疊還比較嚴重，必須采用波譜解析方法進行分析。其中一個色譜重疊峰（保留時間為12.33～12.47 min），直接使用NIST庫進行檢索，發(fā)現(xiàn)在不同的色譜保留時間點檢索到的組分各不相同，因此難以準(zhǔn)確判斷出該色譜峰所含的組分，更不能準(zhǔn)確計算該色譜峰中各組分的峰面積相對百分含量。本文對該重疊峰的GC-MS數(shù)據(jù)經(jīng)主成分分析，確定組分數(shù)為2，再用非負矩陣因子分解（NMF）分析該重疊峰，得到兩物質(zhì)的色譜峰和質(zhì)譜圖，經(jīng)NIST庫檢索確定兩種物質(zhì)分別為1，3，5-三噻烷和苯基戊烷。
    2．2 分析結(jié)果
    用化學(xué)計量學(xué)方法解析兩個色譜圖中重疊峰，通過NIST譜庫檢索，確定了大蒜萃取液中的37種化學(xué)成分，大蒜精油中的32種化學(xué)成分，其中含硫化合物分別為34和28種。并用峰面積百分比法計算各化學(xué)成分的峰面積相對百分含量。對大蒜萃取液以及大蒜精油的總離子流（Totalionic current，TIC）色譜圖進行比較發(fā)現(xiàn)，兩者對應(yīng)組分的色譜保留時間相近，但響應(yīng)有較大的差異。大蒜精油中組分大多數(shù)都可在大蒜萃取液的色譜圖中相應(yīng)保留時間找到色譜峰，但峰面積相對百分含量有較大的差異。大蒜中含量zui大的組分為3-乙烯基-1，2-二硫雜-5-環(huán)己烯（49.181%），其次為3-乙烯基-1，2-硫雜-4-環(huán)己烯（17.264%）和二烯丙基二硫醚（3.37% ），而大蒜精油中含量zui大的組分為二烯丙基三硫醚（46.659%），其次為二烯丙基二硫醚（20.312%）和甲基烯丙基三硫醚（8.949 %）。此外，大蒜萃取液中含有烯丙基硫醇、甲基異丙基硫醚、硫甲基甲基亞砜、1-硫雜-3-羥基環(huán)己烷、2-甲基-3-氧噻烷、二烯丙基砜、甲基異硫氰酸、5，9-二硫雜壬烷、乙烯基-3-丁烯基硫醚、2-丙基-1，3-二氧戊環(huán)、1，5-二硫雜-7-羥基十二烷、3-異丙基-4-甲基-4-羥基葵烯等12種大蒜精油中不存在的化學(xué)成分。
    2．3 討論
    大蒜精油作為大蒜的藥用成品，已被人們廣泛使用，它的成分分析是一個很值得研究的問題。大蒜精油通過水蒸氣蒸餾獲得，它所含的化學(xué)成分與乙醚萃取法獲得的大蒜萃取液所含成分有很大的不同，后者比前者多了烯丙基硫醇、甲基異丙基硫醚等1O種含硫化合物，而且所含相同化學(xué)成分的峰面積相對百分含量也有很大的不同，如3-乙烯基-1，2-二硫雜-5-環(huán)己烯，在大蒜萃取液中為49.181%，而在大蒜精油中為3.192%，二烯丙基三硫醚，在大蒜精油中為46.659%，而在大蒜萃取液中為1.470%。對于3-乙烯基-1，2-硫雜-5-環(huán)己烯是否為大蒜組分在色譜柱中的產(chǎn)物，張銀華等通過試驗排除了這個可能性。兩個樣品中峰面積相對百分含量zui大的是截然不同的兩種物質(zhì)（分別為3-乙烯基-1，2-二硫雜-5-環(huán)己烯和二烯丙基三硫醚），而該物質(zhì)在另一樣品中的含量又相對較少（均小于4%），考慮不同提取手段的影響以外，可能的原因為大蒜精油制作過程的水蒸氣蒸餾對3-乙烯基-1，2-硫雜-5-環(huán)己烯及其同分異構(gòu)體有分解作用，zui后轉(zhuǎn)化為二烯丙基三硫醚等含硫化合物。本文通過GC-MS分析，從化學(xué)成分上比較大蒜與大蒜精油的差異，為大蒜資源在藥物方面的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。利用化學(xué)計量學(xué)方法對重疊色譜峰進行解析，解決了組分的準(zhǔn)確定性定量問題，提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。
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