李海亮，楊陽(yáng)

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅蘭州 730070；2.西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

韭菜、蒲公英和香菜為我國(guó)廣泛種植的“藥食兩用”經(jīng)濟(jì)植物，它們既可作為蔬菜也可作為中藥材入藥。韭菜（Allium tuberosumRottl.ex Spreng）為百合科蔥屬的草本植物，別名起陽(yáng)草、長(zhǎng)生韭、壯陽(yáng)草等。韭菜多具強(qiáng)烈的特殊氣味，可食用也可藥用，研究表明韭菜具有殺菌、抗氧化、抑癌等多種作用［1-3］。蒲公英（Taraxacum MongolicumHand.-Mazz）為菊科蒲公英屬植物蒲公英或堿地蒲公英的新鮮全草，別名婆婆丁、黃花苗、黃花地丁、奶汁草等；現(xiàn)代藥理表明蒲公英具有清熱解毒、健胃消炎、抗氧化、抗菌、抗腫瘤和抗炎等作用［4-6］。香菜（Coriandrum sativumLinn．）為傘形科植物芫荽全草，別名香荽、胡荽、芫荽，具有強(qiáng)烈的特殊氣味，是人類(lèi)歷史上用作藥品和食品最古老的芳香蔬菜之一，全國(guó)各地均有栽培，全草可入藥，常被用來(lái)治療麻疹誘發(fā)不快、食物積滯、感冒風(fēng)寒等癥［7-8］。

揮發(fā)油（volatile oil）亦稱(chēng)精油，其中含多種活性成分，揮發(fā)油的具體成分和含量與藥用植物的藥性密切相關(guān)。研究表明韭菜、蒲公英和香菜揮發(fā)油中含有多種生物活性物質(zhì)，具有殺菌、抗炎、殺蟲(chóng)、抗氧化等多種藥理作用，在功能食品研發(fā)、醫(yī)藥領(lǐng)域具有重要的價(jià)值［9-14］，此外揮發(fā)油也是植物特殊氣味的主要來(lái)源，揮發(fā)油成分的差異影響著它們的品質(zhì)［15］。研究表明不同生長(zhǎng)地域因氣候、海拔、土壤養(yǎng)分等因素的差異對(duì)韭菜、蒲公英和香菜的揮發(fā)油化學(xué)成分特征具有顯著的影響，因不同研究所選采樣地域有所差異，所得結(jié)果也有所不同。王鴻梅等［9］研究表明天津地區(qū)所產(chǎn)新鮮韭菜地上部分揮發(fā)油中主要的化學(xué)成分為2-甲基-2-戊烯醛（22.54%）、二甲基三硫醚（12.5%）、甲基丙基三硫醚（7.96%）、甲基丙基二硫醚（5.1%）等。李莎莉等［10］對(duì)武漢地區(qū)所產(chǎn)新鮮韭菜地上部分揮發(fā)油成分分析表明其主要化學(xué)成分為二甲基二硫（20.82%）、三甲基三硫（12.2%）、1，4-二噻烷（7.73%）等。凌云等［11］研究表明北京地區(qū)所產(chǎn)蒲公英的揮發(fā)油主要化學(xué)成分為2-呋喃甲醛（13.44%）、3-正己烯-1-醇（7.53%）、正二十一烷（6.81%）、β-紫羅蘭醇（5.99%）等。而楊超等［12］研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)自于湖南長(zhǎng)沙地區(qū)的蒲公英的揮發(fā)油主要化學(xué)成分為亞麻酸（51.70%）、棕櫚酸（18.41%）、油酸（2.75%）、棕 櫚 酸乙酯（1.94%）、二十 二 烷 酸（1.40%）、十九烷酸（1.23%）等。劉信平等［13］研究發(fā)現(xiàn)湖北恩施地區(qū)香菜揮發(fā)油的主要化學(xué)成分為環(huán)己酮（20.89%）、反式-2-十三烯醛（8.98%）、月桂醛（6.76%）、蕪荽醇（4.94%）等。而陸占國(guó)等［14］對(duì)哈爾濱地區(qū)所產(chǎn)香菜的揮發(fā)油研究表明其主要化學(xué)成分為己酸乙酯（44.35%）、3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲醛（7.67%）、2-十二烯醛（3.69%）等。目前關(guān)于生長(zhǎng)條件的差異對(duì)植物揮發(fā)油化學(xué)成分影響的研究則比較少。

自然環(huán)境中植物生長(zhǎng)受季節(jié)的限制，而通過(guò)大棚溫室這種生長(zhǎng)條件可控的農(nóng)業(yè)技術(shù)，韭菜、蒲公英和香菜這類(lèi)藥食兩用的經(jīng)濟(jì)植物得以不受時(shí)節(jié)的限制而被大量的種植。研究表明同一種植區(qū)域不同種植條件對(duì)經(jīng)濟(jì)植物的品質(zhì)具有顯著的影響［16］，大棚溫室生長(zhǎng)條件中植物的品質(zhì)與自然條件下的植物存在著顯著的差異［17］。揮發(fā)性成分作為韭菜、蒲公英和香菜品質(zhì)的主要指標(biāo)之一，對(duì)其品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值具有重要的影響。目前，研究者對(duì)于韭菜、蒲公英和香菜揮發(fā)性成分的研究多集中于生長(zhǎng)地域條件的差異對(duì)揮發(fā)油化學(xué)成分的影響，而關(guān)于特定生長(zhǎng)條件對(duì)其揮發(fā)性成分影響的研究則比較少。本研究采用水蒸氣蒸餾法對(duì)自然生長(zhǎng)環(huán)境和塑料大棚溫室生長(zhǎng)環(huán)境中所種植的新鮮韭菜、蒲公英和香菜的地上部分的揮發(fā)油進(jìn)行了提取，利用氣相色譜-質(zhì)譜（GCMS）聯(lián)用技術(shù)分析、鑒定揮發(fā)油的化學(xué)成分，以期為這3種藥食兩用植物資源的合理人工種植與資源的開(kāi)發(fā)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與儀器

1.1.1 供試材料韭菜、香菜于2020年5月采于甘肅省張掖市郊區(qū)塑料大棚溫室和室外種植區(qū)（韭菜品種為金豐源，香菜品種為山東大葉，地理坐標(biāo)：N 38°59′34.3″，E 100°26′25.2″）；蒲公英（川甘蒲公英）于2020年5月采于甘肅天水市秦州區(qū)郊區(qū)塑料大棚溫室和室外種植區(qū)（地理坐標(biāo)：N 35°0′40″，E 106°12′7″），不同樣地韭菜、蒲公英和香菜均為人工種植且室內(nèi)外種植區(qū)種植時(shí)間一致，田間水肥管理?xiàng)l件一致，塑料大棚溫室所使用的棚膜均為聚乙烯膜。取新鮮地上部分，低溫保存帶回實(shí)驗(yàn)室待用（自然生長(zhǎng)環(huán)境中所采集的樣品記為T(mén)M1，大棚溫室內(nèi)所采集的樣品記為T(mén)M2）。

1.1.2 儀器藥品C8-C30正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品（美國(guó)Sigma公司），無(wú)水硫酸鈉（色譜級(jí)），石油醚（色譜級(jí)，沸點(diǎn)30～60℃）。KDM調(diào)溫電熱套（山東鄴城華魯電熱儀器有限公司）；Trace DSQ-GC2000型GC/MS氣質(zhì)聯(lián)用儀（美國(guó)Finnigan公司）；Clevenger type蒸餾裝置（實(shí)驗(yàn)室組裝，含直型冷凝管、油水分離器等）；A2104N電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 揮發(fā)油的提取新鮮植物材料揀選干凈、蒸餾水洗凈陰干后剪碎，準(zhǔn)確稱(chēng)取適量植物樣品（200 g）置于2 L圓底燒瓶中，加入1 L超純水用Clevenger type蒸餾裝置蒸餾3 h，至揮發(fā)油餾出量不再增加，石油醚洗脫油水分離器壁上的揮發(fā)油，收集油水分離器上層的石油醚—揮發(fā)油層，加入無(wú)水硫酸鈉于-20℃過(guò)夜，過(guò)濾后用高純氮吹去溶劑至無(wú)石油醚氣味為止，得揮發(fā)油樣品，密封保存于帶特氟龍密封蓋的棕色進(jìn)樣瓶中，于-20℃保存待測(cè)。

1.2.2 GC-MS分析色譜條件：色譜柱為Agilent DB-5石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣：高純氦氣，載氣壓力：0.25 MPa；分流進(jìn)樣，分流比：10∶1，流速：1.0 mL/min，進(jìn)樣量：1 μL。進(jìn)樣口溫度：250℃；起始溫度：60℃，保留2 min，以10℃/min升溫至250℃維持10 min至分析完成。

質(zhì)譜條件：載氣為高純氦氣，電子轟擊（EI）源；離子溫度為200℃，電子能量70 eV，燈絲電流80 μA，掃描范圍（m/z）為29～500，掃描間歇為0.5 s。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與保留指數(shù)計(jì)算利用氣質(zhì)聯(lián)用儀計(jì)算機(jī)NIST-MS譜庫(kù)（NIST-2020）自動(dòng)檢索各組分的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，并參考標(biāo)準(zhǔn)圖譜和化合物保留指數(shù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行核對(duì)和補(bǔ)充檢索［18-19］，同時(shí)利用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（National Institute of Standards and Technology）化合物在線數(shù)據(jù)庫(kù)（https：//webbook.nist.gov/chemistry/Flavornet）對(duì)化合物的質(zhì)譜圖與保留指數(shù)進(jìn)行核對(duì)，采用峰面積歸一化法得出各組分的相對(duì)含量［20］。利用R語(yǔ)言（V.4.1.2）Venn-Diagram包繪制韋恩圖。

按上述條件獲得C8-C30正構(gòu)烷烴各組分的保留時(shí)間，依照下列公式計(jì)算化合物保留指數(shù)［18，20］：

式中：t′R為校正保留時(shí)間；z和z+1分別為目標(biāo)化合物（x）流出前后的正構(gòu)烷烴（C8-C30）所含碳原子的數(shù)目。

2 結(jié)果與分析

于上述試驗(yàn)條件下對(duì)不同樣品揮發(fā)油用GCMS法進(jìn)行分析，得揮發(fā)油總離子流圖（圖1～3），揮發(fā)油化學(xué)成分及各組分相對(duì)百分含量見(jiàn)表1～3。

圖1 不同生長(zhǎng)環(huán)境中的韭菜的揮發(fā)油化學(xué)成分總離子流圖Figure 1 Total ion chromatogram of volatile oils from leeks were collected from different growth environments

圖2 不同生長(zhǎng)環(huán)境中的蒲公英的揮發(fā)油化學(xué)成分總離子流圖Figure 2 Total ion chromatogram of volatile oils from dandelions were collected from different growth

由表1～3可知生長(zhǎng)條件對(duì)韭菜、蒲公英和香菜揮發(fā)油化學(xué)成分具有顯著的影響。自然生長(zhǎng)環(huán)境和大棚溫室生長(zhǎng)環(huán)境所采集的韭菜的揮發(fā)油中分別鑒定出36和31種成分，占揮發(fā)油總量的86.02%和86.4%。不同揮發(fā)油樣品中均含有較高含量的正構(gòu)烷烴類(lèi)化合物，占揮發(fā)油總量的23.33%（TM1）和43%（TM2）。此外，自然生長(zhǎng)環(huán)境的韭菜的揮發(fā)油中含硫化合物含量（9.5%）顯著高于大棚溫室樣品（1.38%）（表1）。由圖4-A可知，不同生長(zhǎng)環(huán)境的韭菜揮發(fā)油樣品中共有差異組分20個(gè)，共有組分中含量較高的成分均為正十六烷、正十八烷、1-乙烯基雜氮硅三烷、2，4-二叔丁基苯酚、環(huán)己基二甲氧基甲基硅烷、4，6-二甲基十二烷和棕櫚酸。自然生長(zhǎng)的韭菜的揮發(fā)油中含有特有組分16個(gè)，顯著大于大棚溫室樣品（11）。自然環(huán)境生長(zhǎng)的韭菜的揮發(fā)油特有組分中含量較高的為正二十六烷（7.89%）、二十四醛（6.52%）和甲基壬基甲酮（2.62%）；而大棚溫室生長(zhǎng)環(huán)境的韭菜的揮發(fā)油特有組分中含量較高的為正二十四烷（4.65%）、鄰苯二甲酸二丁酯（4.39%）、正二十一烷（3.93%）和姥鮫烷（3.85%）。

圖3 不同生長(zhǎng)環(huán)境中的香菜的揮發(fā)油化學(xué)成分總離子流圖Figure 3 Total ion chromatogram of volatile oils from corianders were collected from different growth

表1 韭菜揮發(fā)油化學(xué)成分分析Table 1 Chemical components of volatile oil from leek environments

續(xù)表1 Continued table 1

續(xù)表1 Continued table 1

續(xù)表2 Continued table 2

續(xù)表2 Continued table 2

續(xù)表3 Continued table 3

不同生長(zhǎng)環(huán)境所采集的蒲公英的揮發(fā)油中分別鑒定出45和39種成分，占揮發(fā)油總量的90.42%和86.43%（表2）。不同揮發(fā)油樣品中含量較高的成分均為3-氰基-6-甲基香豆素，分別占揮發(fā)油總量的16.3%和18.86%。此外，不同生長(zhǎng)環(huán)境中蒲公英的揮發(fā)油中均含有較高含量的醛類(lèi)和脂類(lèi)化合物。其中自然生長(zhǎng)環(huán)境的蒲公英的揮發(fā)油中醛類(lèi)化合物含量（18.35%）顯著高于大棚溫室生長(zhǎng)環(huán)境（11.16%），而不同揮發(fā)油樣品中脂類(lèi)化合物含量則呈現(xiàn)出相反的趨勢(shì)，分別為9.67%和12.17%（除鄰苯二甲酸二丁酯）。不同生長(zhǎng)環(huán)境的蒲公英的揮發(fā)油樣品共有差異組分24個(gè)，共有組分中含量較高的均為3-氰基-6-甲基香豆素、2，4-二叔丁基苯酚、正十六烷和13-二十二烯酰胺。其中自然生長(zhǎng)環(huán)境的蒲公英的揮發(fā)油中含有特有組分21個(gè)，顯著高于大棚溫室樣品（15）（圖4-B）。自然生長(zhǎng)環(huán)境中的蒲公英的揮發(fā)油特有組分中含量較高的為十五烷醛（4.67%）、10-十一烯醛（3.34%）和環(huán)氧油酸（3.3%）；而大棚溫室環(huán)境的蒲公英的揮發(fā)油特有組分中含量較高的為鄰苯二甲酸二丁酯（5.78%）、二十二烷酸芐酯（5.45%）和抗氧劑2246（2.76%）等。

表2 蒲公英揮發(fā)油化學(xué)成分分析Table2 Chemical components of volatile oil from dandelion

圖4 不同生長(zhǎng)環(huán)境韭菜（A）、蒲公英（B）和香菜（C）揮發(fā)油差異性組分韋恩圖Figure 4 Venn diagram of differential components of the volatile oil from leek（A），dandelion（B）and coriander（C）

自然生長(zhǎng)環(huán)境的香菜的揮發(fā)油中共鑒定39種成分，占揮發(fā)油總量的87.73%，其主要的成分為正十七烷（7.56%）、癸醛（7.21%）、3-氧代-α-紫羅蘭醇（6.56%）、葉綠醇（5.85%）、油酸（5.36%）、十二醛（5.36%）等。大棚溫室環(huán)境的香菜的揮發(fā)油中共鑒定36種成分，占揮發(fā)油總量的86.49%，其主要成分為山崳醇（15.48%）、順式-13-十八烯醛（10.49%）、順式-9-十六碳醛（10.46%）、順式-2-十二碳烯醇（4.58%）、鄰苯二甲酸二異辛酯（4.52%）等。不同生長(zhǎng)環(huán)境的香菜的揮發(fā)油中均含較高含量的中醛類(lèi)化合物，且自然生長(zhǎng)環(huán)境的香菜揮發(fā)油中醛類(lèi)化合物含量顯著高于大棚溫室生長(zhǎng)環(huán)境，分別占揮發(fā)油總量的36.13%和29.9%（表3）。不同生長(zhǎng)環(huán)境的香菜的揮發(fā)油樣品共有差異組分27個(gè)（圖4-C），其中含量較高的共有組分為癸醛、順式-13-十八烯醛、油酸等。自然環(huán)境的香菜的揮發(fā)油中含有特有組分12個(gè)，含量較高的組分為反式-2-癸烯醛（4.45%）和十一醛（2.22%）。而大棚溫室環(huán)境的香菜的揮發(fā)油特有組分為9個(gè)，其中含量較高的為順式-2-十二碳烯醇（4.58%）和鄰苯二甲酸二異辛酯（4.52%）。

表3 香菜揮發(fā)油化學(xué)成分分析Table3 Chemical components of volatile oil from coriander

3 討論

研究表明栽培條件對(duì)植物揮發(fā)油化學(xué)成分的種類(lèi)和含量具有顯著的影響［21］。大棚溫室中低風(fēng)速、低照度、溫度高而穩(wěn)定的特點(diǎn)使得大棚溫室栽培條件下的植物與室外自然環(huán)境中生長(zhǎng)的植物在生理特征和化學(xué)成分方面均有所差異。本試驗(yàn)中，不同生長(zhǎng)環(huán)境中的韭菜、蒲公英和香菜的揮發(fā)油化學(xué)成分及其含量均呈現(xiàn)出顯著的差異。總體上自然生長(zhǎng)環(huán)境中的韭菜、蒲公英和香菜的揮發(fā)油化學(xué)成分的種類(lèi)和特有組分的數(shù)量均顯著高于大棚溫室生長(zhǎng)環(huán)境中的樣品，自然生長(zhǎng)環(huán)境中植物的揮發(fā)油表現(xiàn)出了較高的化學(xué)復(fù)雜性。本試驗(yàn)中，自然生長(zhǎng)環(huán)境中韭菜、蒲公英和香菜的揮發(fā)油的主要成分與其他研究者的結(jié)果呈現(xiàn)出了較大的差異［9-13］，這種差異可能是由于地理?xiàng)l件、氣候、環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)狀況的差異所造成的。

本試驗(yàn)中，不同生長(zhǎng)環(huán)境中的韭菜、蒲公英和香菜的揮發(fā)油中特定組分的含量呈現(xiàn)出顯著的差異。自然生長(zhǎng)環(huán)境中的韭菜揮發(fā)油中的含硫化合物含量顯著高于大棚溫室環(huán)境，含硫化合物是韭菜中重要的活性物質(zhì)，具有多種藥理作用，也是其獨(dú)特風(fēng)味的來(lái)源［22］。同樣的自然生長(zhǎng)環(huán)境中的香菜的揮發(fā)油中醛類(lèi)物質(zhì)含量顯著高于大棚溫室環(huán)境，而醛類(lèi)物質(zhì)是香菜特殊氣味重要的來(lái)源物質(zhì)［23］。此外大棚溫室生長(zhǎng)環(huán)境中的蒲公英揮發(fā)油中酯類(lèi)物質(zhì)的含量顯著高于室外樣品，酯類(lèi)物質(zhì)既是植物重要的香氣成分物質(zhì)，也是蒲公英重要的藥性成分［24］。揮發(fā)油中特定組分含量的差異也導(dǎo)致自然生長(zhǎng)環(huán)境與大棚溫室生長(zhǎng)環(huán)境中的植物的品質(zhì)呈現(xiàn)出一定的差異。

本試驗(yàn)中塑料大棚溫室生長(zhǎng)環(huán)境中的韭菜、蒲公英和香菜的揮發(fā)油中均檢測(cè)到了一定含量的鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異辛酯和抗氧劑2246。鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異辛酯常被作為塑料制品的增塑劑，而抗氧化劑2246則常被作為添加劑用于塑料制品的合成。隨著塑料大棚蔬菜栽培技術(shù)的迅速發(fā)展，塑料制品的大量使用導(dǎo)致增塑劑（如鄰苯二甲酸酯、鄰苯二甲酸二異辛酯）等有毒害的成分進(jìn)入設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)環(huán)境的污染［25］。此外，本試驗(yàn)中大棚溫室生長(zhǎng)環(huán)境中的韭菜和蒲公英的揮發(fā)油中均檢測(cè)到一種增塑劑（鄰苯二甲酸二丁酯），而香菜揮發(fā)油中則檢測(cè)出鄰苯二甲酸丁基異癸酯和鄰苯二甲酸二異辛酯兩種增塑劑，表明不同植物對(duì)于增塑劑的吸收、富集能力存在著顯著的差異。

4 結(jié)論

植物生長(zhǎng)環(huán)境的差異對(duì)韭菜、蒲公英和香菜的揮發(fā)油化學(xué)成分種類(lèi)及各組分含量具有顯著的影響，這也導(dǎo)致了自然生長(zhǎng)環(huán)境和大棚溫室生長(zhǎng)環(huán)境中植物的品質(zhì)存在一定的差異。隨著農(nóng)業(yè)集約化進(jìn)程的加快，塑料制品在農(nóng)業(yè)活動(dòng)中的大量使用導(dǎo)致土壤和農(nóng)產(chǎn)品均受到增塑劑等有害物質(zhì)的污染。如何在提高塑料大棚溫室栽培植物品質(zhì)的同時(shí)降低有害物質(zhì)的含量則需要進(jìn)一步深入的研究。