胡文杰，邱修明，曾建軍，李 晨，邱道贇，丁志偉

井岡山大學生命科學學院，吉安 343009

植物揮發(fā)油是植物體內的次生代謝物質，由分子量相對較小的簡單化合物組成，具有一定芳香氣味，在常溫下能揮發(fā)的油狀液體物質［1］。該物質所含化學成分比較復雜，按其化學結構的不同可分為脂肪族、芳香族和萜類三大類化合物以及它們的含氧衍生物如醇、醛、酮、酸、醚、酯等，此外還有含氮和含硫的化合物，這些化合物均有沸點低且易揮發(fā)的特點［2］。

植物揮發(fā)油幾乎沒有毒副作用，因此被廣泛的應用在醫(yī)藥、食品、化妝品等行業(yè)。近年來，國內外學者對植物揮發(fā)油的研究主要集中在醫(yī)藥保健、食品工業(yè)、抗菌、害蟲防治及果蔬保鮮等［3-6］方面。因此，隨著醫(yī)藥、食品、化妝品等行業(yè)的飛速發(fā)展，研究植物揮發(fā)油有著重要的現實意義。

菊花(Chrysanthemum morifolium)為菊科植物菊花的干狀頭狀花序，是我國的傳統(tǒng)名花［7］。該植物集觀賞、食用和保健等一身，具有巨大的開發(fā)利用價值。皇菊屬菊科菊屬多年生草本植物，是我國傳統(tǒng)的常用中藥材之一。據文獻記載，皇菊味甘苦，性微寒，有散風清熱、清肝明目和解毒消炎等作用，對口干、火旺、目澀，或由風、寒、濕引起的肢體疼痛、麻木的疾病均有一定的療效［8］。目前，有關皇菊的研究僅僅集中在化學成分［8］和繁育［9］方面，但現有化學成分的研究尚未從皇菊不同部位揮發(fā)油的化學成分方面進行系統(tǒng)的比較分析。為了能夠更好地了解和研究皇菊揮發(fā)油成分，開發(fā)其實用價值，本實驗以水蒸汽蒸餾法提取其不同部位揮發(fā)油，通過氣相色譜-質譜聯用技術進行分析鑒定其化學成分，以期找出皇菊不同部位揮發(fā)油化學組成及含量間的內在聯系，為其資源開發(fā)利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

研究材料采自井岡山大學生物園，隨機選取3棵作為本試驗樣株，植株生長狀態(tài)良好，無病蟲害。

1.2 方法

1.2.1 樣品采集及處理

于2014 年10 月下旬，將3 株皇菊整株植株挖出，深度為根系分布所達范圍。洗凈泥沙并晾干植株表面水分后，將每棵樣株分別分為葉、莖、根和花4 個部位。將莖和根切碎。每樣株分別各部位稱取鮮重后，用封口袋分別裝好，用于提取揮發(fā)油。

1.2.2 揮發(fā)油提取

精確稱取上述樣品各200 g，采用水蒸汽蒸餾法提取其揮發(fā)油，收集揮發(fā)油，分別密封避光冷藏備用。

1.2.3 分析樣品制備

把3 棵樣株同一部位提取的揮發(fā)油，用移液器等量吸取并充分混合后，作為皇菊該部位揮發(fā)油成分分析測定的試驗樣品，用于GC-MS 檢測。

1.2.4 GC-MS 分析

采用Perkin Elmer Clarus 680 型氣相色譜-質譜聯用儀，色譜柱為Elite-5 MS 石英毛細管柱(30 m× 0.25 mm × 0.25 μm);色譜條件:起始柱溫50℃，保持5 min;以3 ℃/min 速度升溫至140 ℃，再以10 ℃/ min 升至260 ℃保持10 min。載氣為氦氣，流量為1.0 mL/min，分流比10∶1，進樣量:0.5 μL;質譜條件:EI 源，離子源溫度180 ℃，接口溫度:260 ℃，掃描范圍(m/z)50～620。

2 結果與分析

2.1 皇菊不同部位揮發(fā)油平均得率

皇菊葉、莖、根和花4 個不同部位揮發(fā)油的得率(質量分數)有所差異，葉0.23%、莖0.17%、根0.31%和花0.53%。其中花的平均得油率最高，為0.53%，其次是根，最低的是莖，僅為0.17%。各部位平均得率的大小排序為:花、根、葉、莖。這一結果可為皇菊揮發(fā)油原料采集部位的選擇和經營管理措施提供重要依據。

圖1 皇菊葉(A)、莖(B)、根(C)及花(D)的揮發(fā)油總離子流圖Fig.1 The total ion chromatogram of essential oils of leaf (A)，stem (B)，root (C)and flower (D)from Imperial Chrysanthemum

2.2 皇菊不同部位揮發(fā)油化學成分分析比較

皇菊 葉、莖、根和花4 個不同部位揮發(fā)油成分檢測的總離子流圖見圖1。經檢索、解析和文獻查對，本實驗從皇菊4 個不同部位揮發(fā)油中共鑒定出90 種化學成分(表1)，包括烴類化合物48 種、醇類化合物29 種、酮類化合物4 種、酯類化合物3 種、氧化物類化合物3 種及醛類化合物2 種。通過分析比較，發(fā)現皇菊4 個不同部位揮發(fā)油化學成分組成差異顯著，4 個不同部位揮發(fā)油中共同含有化學成分3種，這3 種成分只集中在烴類化合物中，其他類化合物沒有共同成分。此外，還檢測到一些特有的化學成分，如葉特有化學成分18 種，其中烴類7 種［β-側柏烯、鄰傘花烴、γ-松油烯、3-亞甲基-1，5，5-三甲基環(huán)己烯、水化梨松烯、可巴烯和(2)-氧化香橙烯］;醇類5 種［(-)-反式一松香芹醇、龍腦、(-)-異長葉醇、α-畢橙茄醇和紅沒藥醇］;酮類2 種(樟腦和長葉松香芹酮);酯類1 種(新戊酸-6-酯);氧化物類1種［喇叭烯氧化物(II)］;醛類2 種(水芹醛和十六醛)。莖特有化學成分7 種，其中烴類4 種{(+)-4-蒈烯、1，2，3，4，5，6，7，8-八氫-1，4-二甲基-7-(1-甲基乙烯基)-，［1s-(1á，4á，7á)］-甘菊環(huán)、順-Z-α-環(huán)氧沒藥烯和α-愈創(chuàng)烯};醇類3 種(T-杜松醇、葎草烯-1，6-二烯醇和2-烯-十二醇)。根特有化學成分10種，其中烴類3 種(環(huán)氧化蛇麻烯II、1，10-十一二烯和順式-α-香柑油烯);醇類5 種［β-桉葉油醇、1-(苯基乙炔基)-1-環(huán)己醇、甘桔環(huán)烯醇、反式-2-十一烯-1-醇和香葉基香葉醇］;酮類1 種(2-羥基-3-丁烯基-1，4-萘二酮);酯類1 種(乙酸龍腦酯)?；ㄌ赜谢瘜W成分20 種，其中烴類14 種［α-水芹烯、蒎烯、α-蒎烯、β-蒎烯、萜品油烯、(+)-檸檬烯、γ-萜品烯、紫羅烯、Di-epi-α-柏木烯、環(huán)氧異香橙烯、愈創(chuàng)木烯、1，12-十三碳二烯、1，2，3，6-四甲基雙環(huán)［2.2.2］-2-辛烯和1，E 11，Z 13 十七碳三烯］;醇類6 種(喇叭茶醇、桉油烯醇、蘭桉醇、表藍桉醇、反式長松香芹醇和長松香芹醇)。此外，各部位已鑒定成分的揮發(fā)油含量分別占各部位揮發(fā)油總含量的 86.49%、95.27%、84.4%、95.27% 和85.39%。

表1 皇菊不同部位揮發(fā)油成分及其相對含量Table 1 The components and their contents from essential oil of different parts of Imperial Chrysanthemum

注:“-”表示未檢測，下同。Note:“-”indicated not detected，same as below.

表2 皇菊不同部位揮發(fā)油化學成分種類及其總相對含量Table 2 Chemical components and their total contents from essential oil of different parts of Imperial Chrysanthemum

2.2.1 烴類化合物

皇菊4 個不同部位揮發(fā)油中烴類種類數和烴類物質總的相對含量差異較顯著。從皇菊葉、莖、根和花4 個不同部位揮發(fā)油中各鑒定出烴類化合物24、18、14 和25 種?？芍?，葉和花的烴類化合物種類數量只相差1 種，與莖和根中烴類化合物種類數量相差較大?；示崭鞑课粨]發(fā)油中烴類物質總相對含量在20.89%～65.14%波動;花揮發(fā)油中的烴類化合物相對含量較高，為65.14%;莖次之，為64.91%;根最低，達20.89%，可見各部位間烴類化合物總相對含量差別較大。在烴類化合物中，β-欖香烯在皇菊4 個不同部位揮發(fā)油中總百分含量最高，達29.77%，其次是姜烯(21.58%)，最低的是α-水芹烯(0.07%)。從這些化學成分的類別和結構上來看，皇菊4 個不同部位揮發(fā)油中烴類化學物多屬于C10～C17的烴類。

2.2.2 醇類化合物

皇菊葉、莖、根和花4 個不同部位揮發(fā)油中的醇類化合物種類數量有差異。各部位揮發(fā)油中醇類化合物分別為12、10、10 和10 種。莖、根和花的醇類化合物種類數量相等，各為10 種;葉中最多，為12種?；示詹煌课粨]發(fā)油中醇類化合物總相對含量差異較顯著。各部位揮發(fā)油中醇類物質總相對含量在12.06%～50.60%波動;其中葉和根的總相對含量均達到了25%以上。在醇類化合物中，甘桔環(huán)烯醇為絕對主導成分(49.31%)，這種成分只在根揮發(fā)油中含有，而其他部位揮發(fā)油中尚未檢測到。

2.2.3 酮類化合物

從皇菊葉、莖、根和花4 個不同部位揮發(fā)油中共鑒定出5 種酮類物質。各部位間的酮類化合物種類數量分別為2、2、3 和1 種，其中葉和莖酮類物質種類數量相等。皇菊葉、莖、根和花4 個不同部位揮發(fā)油中酮類化合物的含量分別為5.25%、0.68%、12.07%和2.25%。其中酮類化合物含量最高的部位是根(12.07%)，其次是葉(5.25%)，最低是在莖(0.68%)。根含有的酮類化合物含量是莖的17.75 倍。

2.2.4 酯類化合物

從皇菊葉、莖、根和花4 個不同部位揮發(fā)油中共鑒定出3 種酯類物質，分別為異戊酸異龍腦酯、新戊酸-6-酯和乙酸龍腦酯。不同部位的酯類化合物種類數量略有差異。各部位的酯類化合物種類數量分別為2、0、1 和2 種，其中葉和花相等，各為2 種，新戊酸-6-酯只在葉揮發(fā)油中檢測到，而其他部位尚未檢測到。莖揮發(fā)油中均未檢測到異戊酸異龍腦酯、新戊酸-6-酯和乙酸龍腦酯3 種酯類物質。

2.2.5 氧化物類化合物

從皇菊葉、莖、根和花4 個不同部位揮發(fā)油中鑒定出3 種氧化物類化合物，分別為石竹烯氧化物、反-Z-α-甜沒藥烯環(huán)氧化物和喇叭烯氧化物(2)。各部位氧化物類化合物種類數量有所差異，分別為:3、2、1 和1 種，其中根和花的氧化物種類數量相等，各為1 種。葉揮發(fā)油中均檢測到石竹烯氧化物、反-Z-α-甜沒藥烯環(huán)氧化物和喇叭烯氧化物(2)3 種化合物，但其含量有所差異，分別為0.25%、1.51%和0.24%。

2.2.6 醛類化合物

皇菊葉、莖、根和花4 個不同部位揮發(fā)油中醛類物質種類數有所差異。不同部位揮發(fā)油中醛類物質分別為:2、0、0 和0 種;葉中醛類化合物種類數最多，為2 種;莖、根和花中尚未檢測到?；示詹煌课粨]發(fā)油中醛類化合物總相對百分含量差異顯著。各部位揮發(fā)油中醛類物質總百分含量在0～0.45%波動。

3 討論

按照花瓣顏色分類，皇菊屬于黃菊的一種。本實驗所檢測到的皇菊花揮發(fā)油的化學成分與前人對產于浙江桐鄉(xiāng)［10］的小黃菊鮮花揮發(fā)油的化學成分分析的結果有較大差異，僅有11 種共同成分，其中烴類6 種，分別為α-蒎烯、莰烯、α-水芹烯、γ-萜品烯、(+)-檸檬烯、α-姜黃烯;醇類3 種，分別為1，8-桉樹腦、橙花叔醇、4-萜烯醇;酯類和氧化物類各有1 種，即乙酸龍腦酯和石竹烯氧化物。除此之外，本實驗新分離出的化合物有28 種，其中烴類化合物有19 種，分別為α-月桂烯、大香根葉烯D、姜烯、β-欖香烯、δ-杜松烯、香樹烯、反式-α-香柑油烯、順式-β-金合歡烯、(-)-異丁香烯、蒎烯、β-蒎烯、萜品油烯、紫羅烯、Di-epi-α-柏木烯、環(huán)氧異香橙烯、愈創(chuàng)木烯、1，12-十三碳二烯、1，2，3，6-四甲基雙環(huán)［2.2.2］-2-辛烯和1，E-11，Z-13-十七碳三烯;醇類化合物有7種，分別為α-松油醇、喇叭茶醇、桉油烯醇、蘭桉醇、表藍桉醇、反式長松香芹醇和長松香芹醇;酮類化合物1 種，僅為左旋樟腦;酯類化合物1 種，即異戊酸異龍腦酯。這些差異可能與皇菊的產地、氣候、生長環(huán)境、采集時間以及提取條件有密切的關系，有待于進一步研究。

皇菊不同部位均含有揮發(fā)油，揮發(fā)油中的化學成分基本為單萜烯類、倍半萜烯類及其含氧衍生物等。這些成分可用于香精香料、保健和醫(yī)藥等，具有重要的開發(fā)利用價值，尤其是皇菊揮發(fā)油中含量較高的樟腦、β-欖香烯、姜烯和α-紅沒藥醇等化合物，其用途非常廣。如樟腦是世界上最早被使用的天然有機化學成分之一，應用廣泛，有興奮、強心、消炎、鎮(zhèn)痛、抗菌、止咳、促滲、殺螨等藥理作用［11，12］;β-欖香烯對肝癌HePG2細胞［13］、胃癌［14］、乳腺癌［15］等有較好的抑制作用;姜烯具有抗病毒、殺蟲劑等［16］多種活性，廣泛用于化妝品等多種行業(yè)［17］;α-紅沒藥醇具有消炎、滅菌、愈合潰瘍、溶解膽石等藥效，故紅沒藥醇在醫(yī)藥行業(yè)中的用途較廣［18］。除此之外，皇菊揮發(fā)油中還有許多其他成分，這些成分的功效如何，有待于進一步研究。

4 結論

從皇菊葉、莖、根和花揮發(fā)油中分別鑒定出45、32、29 和39 種化合物，共鑒定出90 種化學成分，包括烴類(48 種)、醇類(29 種)、酮類(4 種)、酯類(3種)、氧化物類(3 種)及醛類(2 種)化合物，他們之間的共有成分有3 種，這3 種成分只集中在烴類化合物中，其他類化合物沒有共同成分。此外，還檢測到一些特有的化學成分，葉(18 種)、莖(7 種)、根(10 種)和花(20 種)。本研究可為皇菊的進一步開發(fā)利用提供了一定的參考依據。

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