使用GC/MS对樟脑（Cinnamomum Camphora）精油进行立体化学分析：采样方法和手性分离的影响

《Journal of Chromatography A》：Stereochemical profiling of essential oils from Cinnamomum Camphora using GC/MS: effects of sampling method and chiral separation

台湾产肉桂树精油采用双模式 headspace-液相色谱-质谱联用技术分析，比较Cydex-B和Rt-βDEXsm?两种β-环糊精色谱柱的分离效能。结果显示Rt-βDEXsm?柱对bornol和camphor异构体分离效果更优，检测到31.7%右旋bornol为主成分，并发现headspace和liquid sampling检测到的挥发成分存在显著差异。研究证实台湾产肉桂可作为高纯度(+)-bornol的可靠替代来源，减少进口依赖，同时强调 chirality 分析技术在传统药物质量控制中的关键作用。

　　

洪逸安|陈浩平|罗希尼·朗德拉|胡安仁

台湾花莲慈济大学医学科学研究所，970374

摘要

本研究采用双模式顶空和液体GC–MS方法分析了台湾种植的樟脑（Cinnamomum camphora）的精油成分。比较了两种β-环糊精GC柱（Cydex-B和Rt-βDEXsm?）在手性分离方面的性能。实验结果表明，Rt-βDEXsm?柱在分离莰醇（borneol）和樟脑异构体时表现出更优异的分辨率，确定精油的主要成分分别为(+)-莰醇（31.7%）、桉叶醇（eucalyptol）（11.4%）和(+)-樟脑（8.4%）。不同采样模式下获得了不同的化学谱图：顶空采样可检测到轻质芳香挥发性化合物（如(+)-α-蒎烯和(-)-莰烯），而液体采样则能检测到含氧量较高的化合物（如莰醇和樟脑）以及另外13种成分。这种挥发性成分的差异对于芳香疗法和吸入应用尤为重要。对市售(+)-莰醇的分析发现其中含有(-)-异莰醇，这突显了在手性分析中仔细评估参考物质的重要性。对台湾种植的樟脑样本的分析显示，其(+)-莰醇含量较高，表明本地种植的樟脑可作为可靠的天然(+)-莰醇来源，从而减少对进口原料的依赖并保持高质量标准。

引言

GC–MS液体采样（LS）是一种常用的分析方法，可用于确定精油的全面化学组成；而GC–MS顶空采样（HS）则更适合用于分析芳香成分。结合这两种方法的GC–MS技术能够提供准确的化学谱图，有助于研究精油在局部使用或吸入（如芳香疗法）中的实际作用机制[1]。类似的研究也表明，提取和分析策略会显著影响植物的化学组成和生物活性[[2], [3], [4]]。

莰醇是一种天然的双环单萜类化合物，在传统中医中广泛应用。中国药典将(+)-莰醇列为草药中的关键成分，因为它具有多种治疗作用，包括抗炎、镇痛、神经保护以及增强血脑屏障药物传输的能力[[5], [6], [7], [8], [9], [10], [11]]。最常见的(+)-莰醇来源包括龙脑香（Dipterocarpus turbinatus）、芳香龙脑香（Dryobalanops aromatica）和樟脑（Cinnamomum camphora）。芳香龙脑香由于保护限制而无法采集；龙脑香（D. turbinatus）因产量低、获取难度大而未被广泛使用。20世纪初在中国发现的樟脑中含有高比例的(+)-莰醇，纯度可达99.99%，有效缓解了之前的供应短缺问题。进一步研究表明，樟脑叶油中(+)-莰醇含量为67–82%，(+)-樟脑含量为3–27%，这两种成分共同决定了其药理活性[1,6,7,[10], [11], [12], [13]]。其他植物精油中也发现了类似的化学-生物活性关系[14,15]。因此，中国药典正式将樟脑认定为(+)-莰醇的官方来源。由于樟脑生长缓慢且栽培困难，台湾仍依赖从中国和东南亚的进口[10,16,17]。

莰醇的立体化学构型对其生物活性和安全性至关重要。文献显示，(+)-莰醇的LD₅₀值最高，具有最低的毒性；而(-)-莰醇和(±)-异莰醇的LD₅₀值较高，表明毒性更强[[18], [19], [20]]。手性对药物的生物活性、疗效和安全性具有重要影响，因此确保莰醇对映体的准确分离和比例控制对于药品质量至关重要[7,[18], [19], [20], [21], [22], [23]]。目前(+)-莰醇和(-)-莰醇的成本波动以及薄层色谱（TLC）分析的局限性可能导致商业产品中混入杂质，从而影响产品质量。因此，开发一种可靠且精确的分离技术以保障产品真实性和防止经济欺诈十分必要[20]。本研究结合使用两种β-环糊精手性柱（Cydex-B和Rt-βDEXsm?）以及顶空/液体采样策略，开发了一种有效分离精油中莰醇和樟脑异构体的方法。

本研究选择GC–MS方法是因为其适用于挥发性化合物的分析，并能实现手性分离；同时选择莰醇作为目标化合物，是因为其在台湾种植的樟脑中含量丰富且具有手性特征，非常适合评估其对映体组成和分离方法的有效性。聚焦莰醇还有助于利用本地优质资源，减少对进口材料的依赖。

材料与方法

(+) -莰醇购自台湾桃园的Tekho Fine-Chem公司；(-)-莰醇和(±)-莰醇标准品购自英国Alfa Aesar公司；莰醇片剂购自台湾台北的Cheng Yi Chemical Co., Ltd.公司；L(-)-樟脑购自比利时Acros Organics公司；(1R)-(+)-樟脑购自美国Sigma-Aldrich公司。手性Cydex-B柱（25米长，内径0.22毫米，膜厚0.25微米）购自美国SGE analytical science公司；Rt-βDEXsm?柱（30米长，内径0.32毫米，膜厚0.25微米）购自美国RESTEK公司。

樟脑精油的顶空和液体GC/MS分析

本研究使用GC/MS结合顶空和液体采样方法分析了樟脑的精油成分。图1展示了顶空分析（黑色曲线）和液体分析（红色曲线）的结果。图1的A面板显示了完整的色谱图，B、C和D面板分别放大了相关区域。随着色谱温度的升高，出现了多个分离峰。

讨论

樟脑是莰醇的重要天然来源，在传统亚洲医学中广泛应用，并被列入177种中国药典处方中[5,7,11,16,18]。尽管台湾具有适宜的生长条件，但最初仍依赖从中国进口樟脑；后来通过扩大种植规模，台湾已成为樟脑的主要出口国。本研究中分析的商业(+)-莰醇样品中混有少量(-)-异莰醇（见表3和表4）。

结论

在传统草药中，手性取代基的准确鉴定至关重要，因为它们直接影响药效和监管要求。本研究开发了一种结合顶空-液体采样的GC–MS技术，使用Cydex-B和Rt-βDEXsm?这两种手性柱实现了莰醇、异莰醇和樟脑的有效分离。虽然两种柱子都能分离莰醇对映体，但只有Rt-βDEXsm?柱能够完全区分这两种对映体。

作者贡献声明

洪逸安：负责撰写初稿、方法设计、实验实施、数据整理及数据分析。陈浩平：负责撰写、审稿和编辑。罗希尼·朗德拉：负责撰写、审稿和编辑。胡安仁：负责撰写、审稿和编辑、项目监督、资源协调、资金争取及概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢台湾科技部（合同编号NSTC-112-2113-M-320-001）和台湾慈济大学的财政支持（项目编号TCMRC-P-113006和TCMRC-P-114006）。