基于HS-SPME-GC-MS的Bacillus subtilis Czk1挥发性物质的萃取条件优化

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0331

中国农学通报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (11): 24-31.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0331

所属专题：生物技术

基于HS-SPME-GC-MS的Bacillus subtilis Czk1挥发性物质的萃取条件优化

梁艳琼(), 李锐, 吴伟怀, 谭施北, 习金根, 郑金龙, 陆英, 贺春萍(), 易克贤()

中国热带农业科学院环境与植物保护研究所/农业农村部热带作物有害生物综合治理重点实验室/海南省热带农业有害生物检测监控重点实验室/海南省热带作物病虫害生物防治工程技术研究中心,海口 571101

收稿日期:2020-08-06 修回日期:2020-11-13 出版日期:2021-04-15 发布日期:2021-04-13
通讯作者: 贺春萍,易克贤
作者简介:梁艳琼,女,1985年出生,广西融水人,助理研究员,研究方向：植物病理。通信地址：571101 海南省海口市龙华区城西学院路4号中国热带农业科学院环境与植物保护研究所,Tel：0898-66969238,E-mail： yanqiongliang@126.com。
基金资助:
海南省科协青年科技英才学术创新计划项目“枯草芽孢杆菌Czk1挥发物抑制橡胶灵芝菌的活性成分鉴定及细胞生理学机理研究”(QCXM201714);国家天然橡胶产业技术体系建设项目“国家天然橡胶产业技术体系建设项目病害防控”(nycytx-34-GW2-4-3);“国家天然橡胶产业技术体系建设项目病害防控”(CARS-34-GW8)

Volatile Organic Compounds from Bacillus subtilis Czk1: Optimization of Extraction Conditions Based on HS-SPME-GC-MS

Liang Yanqiong(), Li Rui, Wu Weihuai, Tan Shibei, Xi Jingen, Zheng Jinlong, Lu Ying, He Chunping(), Yi Kexian()

Environment and Plant Protection Institute, CATAS/Key Laboratory of Integrated Pest Management on Tropical Crops, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, P. R. China /Hainan Key Laboratory for Monitoring and Control of Tropical Agricultural Pests/Hainan Engineering Research Center for Biological Control of Tropical Crops Diseases and Insect Pests, Haikou 571101

Received:2020-08-06 Revised:2020-11-13 Online:2021-04-15 Published:2021-04-13
Contact: He Chunping,Yi Kexian

摘要/Abstract

摘要：

旨在建立一种快速测定枯草芽孢杆菌Czk1挥发性物质的方法。以总峰个数和总峰面积为指标,采用顶空固相微萃取气相色谱质谱联用技术鉴定枯草芽孢杆菌Czk1的挥发性物质,采用单因素和正交试验确定最佳萃取条件,并在此条件下对Czk1的挥发性物质组分进行分析。最佳组合为50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头、萃取温度40℃,萃取时间40 min,解吸时间7 min,升温程序4。在此优化条件下,共获得33种挥发性物质,其主要组分含有酮类(28.65%)、酚类(13.51%)、酯类(9.17%)、醛类(15.60%)、醇类(12.08%)、碳氢化合物(4.49%)、其他类物质(10.58%)。该萃取方法的建立可为枯草芽孢杆菌Czk1挥发性物质的分析提供参考。

关键词: 枯草芽孢杆菌Czk1, 挥发性物质, 固相微萃取, 气相色谱-质谱, 萃取条件优化

Abstract:

The aim is to establish a rapid method for determining volatile organic compounds of Bacillus subtilis Czk1. The volatile organic compounds of Bacillus Subtilis Czk1 were identified by using headspace solid phase microextraction gas chromatogram mass spectrometry with the total peak number and total peak area as indicators, and the optimal extraction conditions were determined by single factor and orthogonal test. In the end, the volatile organic compounds of Czk1 were analyzed under these conditions. The results showed that the optimum extraction condition was the SPME fibers of 50/30 μm DVB/CAR/PDMS, extraction temperature of 40°C, extraction time of 40 min, desorption time of 7 min, and temperature program condition of 4. 33 kinds of volatile organic compounds were gained under the optimized condition, and the main components included ketones (28.65%), phenols (13.51%), esters (9.17%), aldehydes (15.60%), alcohols (12.08%), hydrocarbons (4.49%), and other substances (10.58%). The extraction method can provide a reference for the analysis of volatile organic compounds in Bacillus subtilis Czk1.

Key words: Bacillus subtilis Czk1, volatile organic compounds, headspace solid phase microextraction (HS-SPME), gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), optimization of extraction conditions

中图分类号:

S432.1

梁艳琼, 李锐, 吴伟怀, 谭施北, 习金根, 郑金龙, 陆英, 贺春萍, 易克贤. 基于HS-SPME-GC-MS的Bacillus subtilis Czk1挥发性物质的萃取条件优化[J]. 中国农学通报, 2021, 37(11): 24-31.

Liang Yanqiong, Li Rui, Wu Weihuai, Tan Shibei, Xi Jingen, Zheng Jinlong, Lu Ying, He Chunping, Yi Kexian. Volatile Organic Compounds from Bacillus subtilis Czk1: Optimization of Extraction Conditions Based on HS-SPME-GC-MS[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2021, 37(11): 24-31.

图/表 11

参考文献 32

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萃取头类型	纤维涂层	pH	老化温度	老化时间/h	分析对象
100 μm PDMS,Fusedslilica/SS	PDMS	2~10	250	0.5	非极性挥发对象
7 μmPDMS,Fusedslilica/SS	PDMS	2~11	320	1	非极性挥发对象
85 μm Polyacrylate,Fusedslilica/SS	polyacrylate	2~11	280	0.5	极性挥发对象
50/30 μmDVB/CAR/PDMS StableFlex/SS	DVB/CAR/PDMS	2~11	270	0.5	极性/半极性挥发对象
65 μm DVB /PDMS StableFlex/SS	PDMS/DVB+OC	2~11	250	0.5	极性/半极性挥发对象

萃取头类型	纤维涂层	pH	老化温度	老化时间/h	分析对象
100 μm PDMS,Fusedslilica/SS	PDMS	2~10	250	0.5	非极性挥发对象
7 μmPDMS,Fusedslilica/SS	PDMS	2~11	320	1	非极性挥发对象
85 μm Polyacrylate,Fusedslilica/SS	polyacrylate	2~11	280	0.5	极性挥发对象
50/30 μmDVB/CAR/PDMS StableFlex/SS	DVB/CAR/PDMS	2~11	270	0.5	极性/半极性挥发对象
65 μm DVB /PDMS StableFlex/SS	PDMS/DVB+OC	2~11	250	0.5	极性/半极性挥发对象

序号	升温程序
1	40℃,保持2 min,以4℃/min上升到150℃,保持1 min,再以10℃/min上升到250℃,保持4 min,280℃后运行2 min。
2	50℃,保持2 min,以4℃/min上升到150℃,保持1 min,再以10℃/min上升到250℃,保持4 min,280℃后运行2 min。
3	40℃,保持1 min,以5℃/min上升到90℃,保持1 min,再以8℃/min上升到200℃,保持1 min, 最后以30℃/min上升到250℃,保持1 min,280℃后运行2 min。
4	50℃,保持1 min,以5℃/min上升到90℃,保持1min,再以8℃/min上升到200℃,保持1 min, 最后以30℃/min上升到250℃,保持1 min,280℃后运行2 min。
5	50℃,保持2 min,以4℃/min上升到100℃,保持4 min,再以10℃/min上升到200℃,保持5 min, 最后以25℃/min上升到250℃,保持5 min,280℃后运行2 min。

序号	升温程序
1	40℃,保持2 min,以4℃/min上升到150℃,保持1 min,再以10℃/min上升到250℃,保持4 min,280℃后运行2 min。
2	50℃,保持2 min,以4℃/min上升到150℃,保持1 min,再以10℃/min上升到250℃,保持4 min,280℃后运行2 min。
3	40℃,保持1 min,以5℃/min上升到90℃,保持1 min,再以8℃/min上升到200℃,保持1 min, 最后以30℃/min上升到250℃,保持1 min,280℃后运行2 min。
4	50℃,保持1 min,以5℃/min上升到90℃,保持1min,再以8℃/min上升到200℃,保持1 min, 最后以30℃/min上升到250℃,保持1 min,280℃后运行2 min。
5	50℃,保持2 min,以4℃/min上升到100℃,保持4 min,再以10℃/min上升到200℃,保持5 min, 最后以25℃/min上升到250℃,保持5 min,280℃后运行2 min。

试验号	因数					总峰面积×10⁸	总峰个数/个
试验号	A萃取温度		B萃取时间	C解吸时间	D升温程序	总峰面积×10⁸	总峰个数/个
1	1	0		1	-1	3.69d	79b
2	1	1		-1	0	3.02d	82b
3	0	-1		1	0	7.77a	101a
4	0	1		0	-1	4.23cd	94a
5	0	0		-1	1	5.63bc	99a
6	-1	1		1	1	4.23cd	89a
7	-1	-1		-1	-1	3.56d	98a
8	1	-1		0	1	6.23b	96a
9	-1	0		0	0	4.56cd	90a

基于HS-SPME-GC-MS的Bacillus subtilis Czk1挥发性物质的萃取条件优化

Volatile Organic Compounds from Bacillus subtilis Czk1: Optimization of Extraction Conditions Based on HS-SPME-GC-MS

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因素	水平
因素	-1	0	1
萃取温度	37	40	50
萃取时间	40	50	60
解吸时间	3	5	7
升温程序	3	4	5

指标	总峰面积/(×10⁸)
指标	A	B	C	D
K1	19.32	14.56	13.69	14.86
K2	4.025	11.69	11.47	12.45
K3	15.86	15.09	14.98	13.96
R	2.649	0.356	0.536	0.2562

指标	总峰个数/个
指标	A	B	C	D
K1'	76.36	42.00	63.45	38.33
K2'	63.00	78.33	65.22	55.66
K3'	58.37	75.00	57.46	56.23
R'	56.1224	46.1557	12.5666	13.3554

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