趙 楊 程 力 杜 庭 葉 沖 毛寒冰 - 楊占南 -

(1.貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550009；2.貴州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院，貴州 貴陽 550001；3.六盤水市貧困監(jiān)測中心，貴州 六盤水 553000；4.貴州師范大學(xué)貴州省山地環(huán)境信息系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗室，貴州 貴陽 550003)

姜花(HedychiumcoronariumKoen.)為姜科姜花屬多年生植物[1]，是中國重要的藥食兩用資源之一[2]，主要分布于中國北方部分地區(qū)及廣西、廣東等地[3]。作為名貴的香料植物，姜花多用于姜花浸膏和香精的提取[4-5]；也可作為食品的原材料，如姜花雪糕、姜花餅、姜花鳳梨酥、姜花酸奶等[6-8]；在工業(yè)上，姜花可作為提取芳香油的工業(yè)原料，添加到高級化妝品中[9]。為進(jìn)一步明確姜花的香氣成分和形成機(jī)制，需對姜花的揮發(fā)性成分進(jìn)行鑒定，但僅范燕萍等[10]對姜花的揮發(fā)性成分進(jìn)行了部分報道，且忽視了其不同部位之間的揮發(fā)性成分差異。

試驗擬以六盤水市六枝縣新鮮采集的姜花樣品為研究對象，對姜花根、莖葉和花中的揮發(fā)性化學(xué)成分進(jìn)行鑒定和對比，采用頂空固相微萃取(HS-SPME)提取其3個部位的揮發(fā)性成分，利用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)分析法對揮發(fā)性成分進(jìn)行探究，旨在進(jìn)一步明確姜花不同部位中揮發(fā)性成分異同，為姜花資源的進(jìn)一步研究、開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試植物

供試植物：2018年10月采自六盤水市六枝縣，由貴州省中藥資源普查隊六枝分隊杜詩興普查員鑒定為姜花(HedychiumcoroariumKoen.)。

1.1.2 儀器與試劑

氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀：TRACE1310/ISQ LT 型，配有EI源，美國Thermo Fisher公司；

進(jìn)樣器：TriPlus RSH型，含固相微萃取自動進(jìn)樣，美國Thermo Fisher公司；

色譜柱：DB-WAXETR 60 m×0.25 mm×0.25 μm，美國Agilent Technologies公司；

固相微萃取纖維頭：50/30 μm DVB/CAR/PDMS Stable Flex/ss(1 cm)，美國Supelco 公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 供試植物的預(yù)處理 將姜花植物樣品用小刀切碎，分別取一定量樣品置于頂空樣品瓶中，密封。

1.2.2 供試植物揮發(fā)性成分的收集

(1)固相微萃取提?。簩PME萃取頭進(jìn)行預(yù)處理，將SPME萃取頭在氣相色譜進(jìn)樣口老化1 h，進(jìn)樣口溫度250 ℃；使用固相微萃取頭前，在氣相色譜進(jìn)樣口老化30 min，進(jìn)樣口溫度250 ℃。

(2)SPME自動進(jìn)樣器條件：將裝有樣品的頂空瓶于60 ℃孵化30 min，充分平衡后，將老化后的SPME萃取頭插入頂空瓶萃取30 min，萃取溫度60 ℃，萃取完成后取出萃取頭插入氣相色譜儀進(jìn)樣口(250 ℃)脫附3 min。

1.2.3 揮發(fā)成分分析 參考蔣玉梅等[11]的方法并略作修改。進(jìn)樣口溫度250 ℃；不分流進(jìn)樣；載氣為高純He(99.999%)；載氣流速1 mL/min；程序升溫條件：起始溫度40 ℃，保持2 min；以4 ℃/min升溫至200 ℃，保持1 min；再以10 ℃/min升溫至240 ℃，保持10 min；EI離子源；傳輸線溫度240 ℃；離子源溫度280 ℃；電離能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍29～500 amu。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用NIST library數(shù)據(jù)庫、Wiley 275 標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖和結(jié)合結(jié)合相關(guān)參考文獻(xiàn)對姜花樣品揮發(fā)性成分總離子流圖進(jìn)行對比分析，以峰面積歸一化法計算各化合物在跟、莖葉和花中的百分相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 揮發(fā)性成分含量

姜花莖葉、花、根3部位總離子流圖如圖1所示。利用面積歸一法計算揮發(fā)性成分相對含量，結(jié)果見表1。

由表1可知，姜花各部位共鑒定出85種揮發(fā)性化學(xué)成分，包括烴類化合物42種、醇類化合物30種、酮類化合物4種、酯類化合物3種、醛類化合物2種及其他3種。姜花各部位所含揮發(fā)性成分中共有化合物36種，在根、莖葉、花中的相對含量分別為83.864%，66.624%，86.912%，其中β-蒎烯在各部位的相對含量都較高。姜花不同部位中揮發(fā)性化學(xué)成分基本為單萜烯類、倍半萜烯類及醇類等，與黃文藝等[9]的研究結(jié)果一致?，F(xiàn)代藥理研究[12]表明，姜花具有抗腫瘤細(xì)胞活性、加強(qiáng)心臟收縮以及減慢心率等多種藥理作用。α-蒎烯具有祛痛、鎮(zhèn)咳、抗真菌等作用[13-15]；β-蒎烯能抗炎、祛痰；芳樟醇有抗菌、抗病毒感染、抗齲齒、鎮(zhèn)靜、除臭、殺蟲等作用[16]。

圖1 姜花各部位總離子流圖

表1 姜花不同部位揮發(fā)性成分的 GC-MS 分析?

? “—”表示未檢出。

與其他部位相比，花中的α-水芹烯(7.265%)含量明顯高于莖葉和根中的，α-水芹烯是具有生物活性的天然殺蟲劑，也是一種重要的香料原料，同時還可用于藥物、牙膏和化妝品中[17]。莖葉中的β-石竹烯(12.568%)含量遠(yuǎn)高于其他部位的，β-石竹烯具抗氧化[18-20]、抗凋亡[21]、抗焦慮[22]、抗炎[23]、止痛[24]等，是一種重要的天然活性成分。根和花中的β-蒎烯含量較高，分別為25.935%，27.799%，β-蒎烯具有良好的抑菌作用，可應(yīng)用于保鮮方面[25]。

2.2 揮發(fā)性成分類別

對各部位的揮發(fā)性成分進(jìn)行分類，計算出各類化合物的含量和種類(見表2)。由表2可知，姜花中不同部位中各揮發(fā)性成分含量和數(shù)量差異較大，其中，花中的烯烴類化合物含量明顯高于莖葉和根中的，為根中烴類化合物含量的1.59倍；根中的醇類物質(zhì)明顯多于花與莖葉中的，其含量為花中的2.32倍，莖葉的1.7倍；花中烴類化合物含量最多，而根中醇類化合物含量突出。

表2 姜花根、莖葉、花中各類揮發(fā)性成分含量及數(shù)量

Table 2 Various volatile components and quantities in roots, stems, leaves and flowers ofHedychiumcoronariumKoen.

部位烯烴類含量/%數(shù)量烷烴類含量/%數(shù)量醇類含量/%數(shù)量醛類含量/%數(shù)量酯類含量/%數(shù)量酮類含量/%數(shù)量其他含量/%數(shù)量莖葉64.059360.000026.391220.10111.37210.07211.9001花73.668340.009119.400190.83521.40110.68730.0000根46.271300.000044.930170.53222.34720.91140.5732

2.3 主成分分析

為進(jìn)一步探究姜花香氣中的主要作用成分，對鑒定出的85種揮發(fā)性化合物相對含量進(jìn)行主成分分析，其中，主成分1為β-石竹烯、6-芹子烯-醇、γ-松油烯、2-甲基-6-(p-甲苯基)-2-庚烯-1-醇、二表雪松烯-1-氧化物、蓽澄茄油烯醇、Z,Z,Z-1,5,9,9-四甲基-1,4,7,-環(huán)十一碳三烯、乙酸龍腦酯、11,11-二甲基-4,8-二亞甲基二環(huán)[7.2.0]-3-醇、4,5,10-大根香葉三烯-1-醇、環(huán)氧化蛇麻烯、香樹烯氧化物、(2-順,6反)-金合歡醇、(+)-大根香葉烯、δ-欖香烯、(R,Z)-2-甲基-6-(4-甲基環(huán)戊-1,4-二烯-1-基)2-庚烯-1-醇、冰片、氧化石竹烯、4-萜烯醇、β-姜黃烯、(+)-β-蛇床烯、(1R)-(+)-諾蒎酮、(1S)-1,7,7-三甲基二環(huán)[2.2.1]庚烷-2-酮、葑醇；主成分2為畢澄茄烯、α-姜黃烯、α-側(cè)柏烯、松香芹酮、8-氧代-9H-環(huán)異長葉烯、α-反式香檸烯醇、(2α,3α,5β)-1,1,2-三甲基-3,5-二(1-甲基乙基)-環(huán)己烷、cis-紅沒藥烯、6-epi-白菖醇、桉葉油醇、棕櫚酸、反式-橙花叔醇、石竹烷-4,8-二烯-5α-醇、4-異丙基-1-甲基環(huán)己-2-烯醇、γ-松油烯、茅蒼術(shù)醇、植醇、β-蒎烯、epi-γ-桉葉油醇、(-)-反式一松香芹醇、纈草萘烯醇、α-蒎烯、松油醇、芳樟醇、反式芳樟醇氧化物、α-乙酸松油酯、α-乙酸松油酯、D-檸檬烯。

由表3可知，主成分1和主成分2的累計貢獻(xiàn)率達(dá)100%，表明主成分1、2能有效表征整體數(shù)據(jù)；姜花中的揮發(fā)性成分并不是由一種或兩種含量高的成分主導(dǎo)，而是由多種揮發(fā)性成分相互作用，共同影響。

表3 2種主成分的特征值及其貢獻(xiàn)率

3 結(jié)論

試驗表明，姜花中各部位化合物的種類和含量差異較大，烯烴為各部分的主要成分，根中醇類化合物的含量明顯高于其他部位的。主成分分析表明，姜花獨(dú)特的香氣并非是由某一種化合物主導(dǎo)，而是由多種化合物共同影響，相互作用。姜花植物不同部位的化學(xué)成分還有待深入研究，尤其是含量較高的萜類化合物。