基于GC-MS与GCxGC-HRT-MS的Mondia whitei (Hook. f.) Skeels根精油成分鉴定及特征组分分析

《Heliyon》：Analysis of essential oil from Mondia whitei (Hook. f.) Skeels roots using GC-HRT-MS and GCxGC-HRT-MS

　　

Mondia whitei (Hook. f.) Skeels，又称“White's ginger”，是非洲大陆数百年来用于治疗多种疾病的植物之一。其传统用途包括药用，用于治疗心理健康和胃部问题，并常作为催情剂使用。多项研究已考察该植物催情作用的活性成分，鉴定出包括甾体皂苷（steroidal saponins）、生物碱（alkaloids）和黄酮类（flavonoids）在内的多种活性化合物。然而，关于Mondia whitei精油的资料有限。本研究采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）和二维气相色谱-高分辨飞行时间质谱（GCxGC-HRT-MS）鉴定Mondia whitei (Hook. f.) Skeels中的化合物。精油经水蒸气蒸馏提取，得到具香草气味的黄褐色油状物。采用GC-MS鉴定出38种化合物，其中2-hydroxy-4-methoxy benzaldehyde含量最高。采用性能更优的GCxGC-HRT-MS分析精油，共鉴定出51种化合物，其中53.26%的已鉴定化合物为酯类（esters）。本研究在该植物中鉴定的化合物数量远多于既往报道，且这些暂定鉴定的化合物支持已报道的Mondia whitei部分生物活性。

研究人员围绕Mondia whitei (Hook. f.) Skeels（又称“White's ginger”，属Apocynaceae）根精油的化学组成开展研究。该植物在非洲大陆长期用于治疗性功能障碍、阳痿、低性欲、疟疾、尿路感染、癫痫、胃痛和消化不良等，并常作为催情剂使用；其提取物及分离化合物已报道具有催情、抗炎、镇痛、抗菌和抗氧化等活性。既往研究已鉴定甾体皂苷（steroidal saponins）、生物碱（alkaloids）和黄酮类（flavonoids）等与催情作用相关的活性成分，但关于其精油的资料有限。此前GC-MS分析报道中，Gbadamosi and Aboaba在尼日利亚根油中鉴定28种化合物，以(E)-2-hexen-1-ol、heptacosane和phytol为主；Youassi et al.在喀麦隆油中报道menth-1-en-7-al<3-oxo-p>为主要化合物。GC-MS对复杂精油中高数量共流出物存在分辨限制，而二维气相色谱-高分辨飞行时间质谱（GCxGC-HRT-MS）通过两根不同固定相色谱柱和调制器提高峰容量与色谱分辨率，且此前尚未用于Mondia whitei精油分析。因此，研究人员采用GC-MS与GCxGC-HRT-MS对该根精油进行更全面的暂定成分鉴定，以补充其植物化学信息并探讨鉴定成分与已报道生物活性的可能联系。

主要关键技术方法：研究人员所用Mondia whitei根样品来自南非KwaZulu-Natal，由University of South Africa农业与环境科学学院鉴定，凭证标本号KGM081118。精油以水蒸气蒸馏（hydrodistillation）从500 g根粉中提取5 h，得油经干燥后于4 °C保存；采用GC-MS和GCxGC-HRT-MS分析，以Rxi?-5Sil MS为中极性第一维柱、Rxi?-1 ms为非极性第二维柱，氦气为载气，ChromaTOF软件处理峰，结合质谱库和C8–C40标准计算保留指数（retention indices, RIs），每个油样分析3次。

研究结果：

2.1 Qualitative analysis of essential oil from Mondia whitei (Hook.f.) Skeels roots using gas chromatography：通过水蒸气蒸馏，研究人员获得0.89%（w/w）浅棕色、具香草-姜样气味的精油；采用质谱相似度、反向匹配、概率和RIs，并参考NIST及NCBI/NLM文献数据进行暂定鉴定，设定置信度标准。该部分说明后续鉴定均为暂定，需真实标准品确认。

2.2 GC-MS analysis of essential oil from Mondia whitei (Hook.f) Skeels roots：通过GC-MS暂定鉴定38种化合物，占总油71.82%；酯类数量最多，其次为脂肪酸、酚类和酮类等；按峰面积，酯类与酚类分别占31.42%和29.73%；2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde（20.93%）最丰富，其次为hexadecanoic acid, ethyl ester（10.32%）、m-Guaiacol（6.33%）、octadecanoic acid, ethyl ester（4.08%）和3-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde（2.47%）。与尼日利亚和喀麦隆既往报道相比，化合物数量和主要成分差异明显，可能与环境地理因素和植物年龄有关；GC-MS色谱存在共流出，故进一步采用GCxGC-HRT-MS。

2.3 GCxGC-HRT-MS analysis of Mondia whitei (Hook.f.) Skeels essential oil：通过GCxGC-HRT-MS鉴定51种化合物，占总油97.5%；酯类占53.26%，酮类由GC-MS的4种增至9种（占已鉴定17.65%），酚类占5.88%，仅检测到hexanoic acid一种脂肪酸（GC-MS未检测到）；部分GC-MS检出物在GCxGC-HRT-MS中因峰被其他峰抑制而需单离子监测。双柱分离提高分辨：ethyl oleate与(E)-9-octadecenoic acid ethyl ester（同分异构体，C₂₀H₃₈O₂）在第二维分离，tetradecanoic acid ethyl ester的两个异构体亦被分离；主要酯为hexadecanoic acid ethyl ester（12.97%）、hexadecanoic acid methyl ester（7.72%）和octadecanoic acid ethyl ester（6.71%），2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde（18.96%）仍最丰富。

讨论部分指出，已鉴定酯类多为脂肪酸酯，文献报道其具抗菌活性，可能贡献Mondia whitei根已报道的生物活性，但需靶向确认和活性导向实验；hexadecanoic acid ethyl ester、hexadecanoic acid methyl ester和octadecanoic acid ethyl ester分别有抗癌、抗菌和抗炎报道，2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde有抗菌、抗氧化、抗菌活性并负责根部香气，研究人员认为广泛分布的酯类也可能贡献香气，高质谱概率化合物支持其风味和生物活性贡献。研究还暂定鉴定到邻苯二甲酸酯（phthalic acid esters, PAEs）和2,4-dinitrophenyl crotonate等污染物或毒性相关化合物，可能因农业农药和工业活动进入植物。

研究结论（译自原文）：本研究旨在通过GC-MS和GCxGC-HRT-MS分析Mondia whitei (Hook F) Skeels精油，以促进其植物化学研究。Mondia whitei的化学谱分析显示出一系列暂定鉴定的化合物。GC-MS和GCxGC-HRT-MS分别鉴定出38种和51种化合物。在已鉴定化合物中，2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde含量最高，占总油含量的20.93%，解释了该植物根部相关的香草气味。总体而言，Mondia whitei精油富含酯类，总占比为53.26%。GCxGC-HRT-MS鉴定的化合物占总油含量的97.5%，表明这些化合物也贡献于根部宜人气味。文献已报道其中一些化合物具有生物活性，这可能值得进一步研究它们对Mondia whitei已报道药用特性的潜在贡献。此外，还检测到几种多环芳烃（polyaromatic hydrocarbons, PAHs）；然而，在就潜在暴露或健康风险作出任何结论之前，其身份和浓度需要通过靶向分析确认。