摘要：采用超聲波輔助溶劑法和回流法，通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）分析3味山姜屬（Alpinia）中藥（高良姜、大高良姜、紅豆蔻）揮發(fā)油化學(xué)成分，以峰面積歸一化法計(jì)算各成分的相對(duì)含量，分別采用Simca 14.1、SPSS 26.0軟件進(jìn)行主成分分析（PCA）、聚類分析。結(jié)果表明，高良姜、大高良姜、紅豆蔻分別鑒定出134、130、171種成分；3味山姜屬中藥揮發(fā)油共有成分有24種。3味山姜屬中藥主要由萜類、脂肪烴類、芳香烴類、含氧類、苯丙素類等組成。（S）-4-（1-Acetoxyallyl）phenyl acetate（N31）、1H-Imidazole， 4，5-dihydro-2-（phenylmethyl）-（N56）、3-Heptanone， 5-hydroxy-1，7-diphenyl-（N100）3種成分是3味山姜屬中藥揮發(fā)油的化學(xué)標(biāo)志物。高良姜、大高良姜、紅豆蔻的共有成分分別為27、3、24種，占比分別為20.15%、2.31%、14.04%。通過(guò)對(duì)3味山姜屬中藥揮發(fā)油的主要成分、共有成分、特有成分的分析，表明親緣關(guān)系相同的中藥其物質(zhì)基礎(chǔ)具有相關(guān)性。

關(guān)鍵詞：山姜屬（Alpinia）中藥；揮發(fā)油；GC-MS聯(lián)用技術(shù)；成分；差異性

中圖分類號(hào)：R284" " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2025）01-0133-17

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2025.01.023 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

GC-MS analysis of differences in volatile oil components of three traditional Chinese medicines in Alpinia

CHEN Zhi-lana，b， NIU Xin-maia，b， XIE Xu-gea，b， HUANG Shao-mina，b，

GAN Jiao-jiaoa，b， CHEN Mei-ana， QIN Hua-zhena

（a.School of Pharmacy；b.Teaching Experiment and Training Center，Guangxi University of Chinese Medicine，Nanning" 530200，China）

Abstract： Using ultrasound assisted solvent method and reflux method， the chemical components of volatile oils from three traditional Chinese medicines of Alpinia （Gaoliangjiang， Dagaoliangjiang， and Hongdoukou） were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）. The relative content of each component was calculated by peak area normalization， and principal component analysis （PCA） and cluster analysis were performed using Simca 14.1 and SPSS 26.0 software， respectively. The results showed that 134， 130， and 171 components were identified in Gaoliangjiang， Dagaoliangjiang， and Hongdoukou， respectively；there were a total of 24 components in the volatile oils of three traditional Chinese medicines in Alpinia. The three traditional Chinese medicines of Alpinia were mainly composed of terpenes， fatty hydrocarbons， aromatic hydrocarbons， oxygen-containing compounds， phenylpropanoids， etc. （S） 4- （1-Acetylally） phenyl acetate （N31）， 1H-Imidazole， 4，5-dihydro-2- （phenylmethyl） - （N56）， and 3-Heptanone， 5-hydroxy-1，7-diphenyl - （N100） were chemical markers of the volatile oils in three traditional Chinese medicines of Alpinia. The common components of Gaoliangjiang， Dagaoliangjiang， and Hongdoukou were 27， 3， and 24， respectively， accounting for 20.15%， 2.31%， and 14.04%， respectively. Through the analysis of the main components， common components， and unique components of the volatile oils from three traditional Chinese medicines of Alpinia， it was shown that the material basis of Chinese medicines with similar genetic relationships was correlated.

Key words： traditional Chinese medicine of Alpinia； volatile oil； GC-MS combined technology； components； differences

高良姜、大高良姜、紅豆蔻均為姜科（Zingiberaceae）山姜屬（Alpinia）中藥，是中國(guó)傳統(tǒng)中藥，使用歷史悠久。高良姜首載于漢末陶弘景《名醫(yī)別錄》，言其“主暴冷，胃中冷逆，霍亂腹痛［1］”。紅豆蔻味苦、辛，治冷氣腹痛，消瘴霧氣毒，去宿食，溫腹腸，吐瀉，痢疾［2］。古時(shí)大高良姜因名似和形似高良姜而常被混用。現(xiàn)今高良姜和紅豆蔻被收錄于《中華人民共和國(guó)藥典（2020年版" 一部）》［3］，大高良姜收載于《中華本草（第八冊(cè)）》［4］。3味姜屬中藥在藥性和藥效方面有著明顯的共性，均為溫?zé)崴幮?，都有溫中散寒的功效。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)油為3味山姜屬中藥的主要有效成分［5-7］。本研究采用2種提取方法提取3味山姜屬中藥的揮發(fā)油化學(xué)成分，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）對(duì)其進(jìn)行鑒定和分析，為3味山姜屬中藥揮發(fā)油藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與試劑

高良姜、大高良姜、紅豆蔻購(gòu)買于安國(guó)市冷背藥材有限公司，批號(hào)均為20211018，產(chǎn)地均為廣東。以上藥材均由廣西中醫(yī)藥大學(xué)中藥鑒定學(xué)教研室馬雯芳教授鑒定，高良姜為姜科植物高良姜（Alpinia officinarum Hance）的干燥根；紅豆蔻為姜科植物大高良姜（Alpinia galanga Willd.）的干燥成熟果實(shí)；大高良姜為姜科植物大高良姜的干燥根莖，各藥材均粉碎成粗粉，備用。

TSQ 8000 EVO型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（賽默飛世爾科技有限公司）；SQP型電子天平（北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司，萬(wàn)分之一）；98-1-B型電子調(diào)溫電熱套（天津市泰斯特儀器有限公司）。

乙酸乙酯（色譜純，上海麥克林生化科技股份有限公司；甲醇（質(zhì)譜純，西隴科技有限公司）；正己烷（質(zhì)譜純，天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 揮發(fā)油提取

1）超聲波輔助溶劑法。稱取高良姜、大高良姜、紅豆蔻藥材粉末各25.0 g，置于250 mL錐形瓶中，按10倍量分別加入乙酸乙酯、正己烷，超聲波（220 W，50 Hz，50 ℃）提取2 h，靜置，收集上清液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)揮干溶劑，即為總揮發(fā)油，揮發(fā)油得率的計(jì)算式如下。

揮發(fā)油得率=（提取物質(zhì)量/原藥材質(zhì)量）×100%" " "（1）

2）回流法。稱取高良姜、大高良姜、紅豆蔻藥材粉末各25.0 g，置于圓底燒瓶中，按10倍量分別加入乙酸乙酯、正己烷，稱重，加熱，保持微沸2 h后，補(bǔ)足減失重量，靜置，收集上清液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)揮干溶劑，即為總揮發(fā)油，按照式（1）計(jì)算揮發(fā)油得率。

1.2.2 供試品溶液制備 取上述總揮發(fā)油，以500倍量乙酸乙酯溶解，13 000 r/min離心3 min，吸取上清液，過(guò)0.22 μm微孔濾膜，待測(cè)。

1.2.3 GC-MS條件

1）氣相色譜柱。TG-5SILMS石英毛細(xì)管柱 （30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進(jìn)樣量1 μL。

2）質(zhì)譜參數(shù)。離子源EI，電離能量70 eV，傳輸線溫度230 ℃，離子源溫度280 ℃，EI模式，電子倍增器電壓1.2 kV，四極桿溫度150 ℃，質(zhì)量范圍50～550 amu。

3）高良姜?dú)庀鄥?shù)。升溫程序：70 ℃，保持" " "3 min；3 ℃/min升溫至100 ℃，保持2 min；10 ℃/min升溫至120 ℃，保持1 min；1 ℃/min升溫至130 ℃，保持5 min；2 ℃/min升溫至140 ℃，保持3 min；5 ℃/min升溫至250 ℃，保持0 min；采用分流方式進(jìn)樣，分流比5∶1；載氣：氦氣。

4）大高良姜?dú)庀鄥?shù)。升溫程序：70 ℃，保持" 3 min；3 ℃/min升溫至90 ℃，保持3 min；2 ℃/min升溫至120 ℃，保持1 min；1 ℃/min升溫至130 ℃，保持5 min；2 ℃/min升溫至140 ℃，保持3 min；10 ℃/min升溫至200 ℃，保持2 min；采用分流方式進(jìn)樣，分流比10∶1；載氣：氦氣。

5）紅豆蔻氣相參數(shù)。升溫程序：80 ℃，保持" " "3 min；5 ℃/min升溫至120 ℃，保持2 min；2 ℃/min升溫至135 ℃，保持1 min；1 ℃/min升溫至140 ℃，保持3 min；2 ℃/min升溫至165 ℃，保持2 min；5 ℃/min升溫至250 ℃，保持3 min；采用分流方式進(jìn)樣，分流比5∶1；載氣：氦氣。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 采用Xcalibur軟件處理，經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)端Mainlab質(zhì)譜庫(kù)檢索，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)［8-13］鑒定3味山姜屬中藥2種方法提取的揮發(fā)油主要化學(xué)成分，按峰面積歸一化法計(jì)算各成分的相對(duì)含量［14］。采用Simca 14.1軟件、SPSS 26.0軟件和微生信在線平臺(tái)（http：//www.bioinformatics.com.cn）進(jìn)行主成分分析、聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 3味山姜屬中藥揮發(fā)油成分得率分析

由表1可知，回流法的揮發(fā)油得率高于超聲波輔助溶劑法?；亓鞣ㄖ校砸宜嵋阴プ鳛槿軇┨崛〉膿]發(fā)油得率略高于正己烷。

2.2 3味山姜屬中藥揮發(fā)油成分GC-MS定性分析

分別取上述處理好的高良姜、大高良姜、紅豆蔻供試品，根據(jù)“1.2.3”方法進(jìn)樣檢測(cè)，得到超聲波輔助溶劑法和回流法的總離子流（圖1至圖3）。高良姜鑒定出134種成分，G1（乙酸乙酯超聲波輔助溶劑法）相對(duì)含量為89.88%、G2（正己烷超聲波輔助溶劑法）相對(duì)含量為64.31%、G3（乙酸乙酯回流法）相對(duì)含量為94.69%、G4（正己烷回流法）相對(duì)含量為61.83%；大高良姜鑒定出130種成分，D1（乙酸乙酯超聲波輔助溶劑法）相對(duì)含量為97.40%、D2（正己烷超聲波輔助溶劑法）相對(duì)含量為87.02%、D3（乙酸乙酯回流法）相對(duì)含量為94.00%、D4（正己烷回流法）相對(duì)含量為94.03%；紅豆蔻鑒定出171種成分，H1（乙酸乙酯超聲波輔助溶劑法）相對(duì)含量為46.98%、H2（正己烷超聲波輔助溶劑法）相對(duì)含量為43.34%、H3（乙酸乙酯回流法）相對(duì)含量為35.26%、H4（正己烷回流法）相對(duì)含量為36.31%，結(jié)果如表2至表4所示。

2.3 3味山姜屬中藥揮發(fā)油成分分析

2.3.1 化學(xué)成分類別 采用2種方法在高良姜、大高良姜、紅豆蔻3味山姜屬中藥中均得到揮發(fā)油，根據(jù)化合物的官能團(tuán)對(duì)揮發(fā)油成分進(jìn)行分類，主要由萜類、脂肪烴類、芳香烴類、含氧類、苯丙素類等組成。高良姜、大高良姜、紅豆蔻中主要揮發(fā)油成分為脂肪烴類和含氧類化合物。芳香烴類成分在高良姜中相對(duì)含量最高，其次為大高良姜、紅豆蔻。萜類、苯丙素在3味山姜屬中藥中的相對(duì)含量均較低。

2.3.2 共有成分分析 3味山姜屬中藥揮發(fā)油共有成分有24種，主要有（1R，3E，7E，11R）-1，5，5，8-Tetramethyl-12-oxabicyclo［9.1.0］dodeca-3，7-diene、1，3，6，10-Dodecatetraene， 3，7，11-trimethyl-， （Z，E）-、3-Cyclohexen-1-ol， 4-methyl-1-（1-methylethyl）-， （R）-、3-Cyclohexene-1-methanol， α，α，4-trimethyl-， （R）-、α-Acorenol、α-Bisabolene、α-Calacorene等。

2.3.3 PCA分析 為了直觀判斷3味山姜屬中藥揮發(fā)油成分的差異，采用Simca 14.0軟件進(jìn)行PCA分析，結(jié)果如圖4所示。通過(guò)得分圖和載荷圖能判斷各樣品揮發(fā)油成分差異及揮發(fā)油成分和主成分之間的關(guān)系，載荷圖中各揮發(fā)油成分與原點(diǎn)的距離越遠(yuǎn)，該成分對(duì)應(yīng)主成分的相關(guān)性越高，說(shuō)明這些化合物可能就是區(qū)分不同部位的關(guān)鍵化合物［15，16］。特征值1主成分有5種，累積貢獻(xiàn)率達(dá)79.3%，能基本反映樣品信息。G1、G3、G4在第一象限，G2與H1、H2，H3、H4在一個(gè)象限，D1和D3、D2和D4距離均較近。結(jié)合載荷圖綜合分析各揮發(fā)油成分與原點(diǎn)的距離，（S）-4-（1-Acetoxyallyl）phenyl acetate（N31）、1H-Imidazole，4，5-dihydro-2-（phenylmethyl）-（N56）、3-Heptanone， 5-hydroxy-1，7-diphenyl-（N100） 3種成分是3味山姜屬中藥揮發(fā)油的化學(xué)標(biāo)志物。

2.3.4 聚類分析 采用Ward聚類法，以Euclidean距離為測(cè)度，相對(duì)含量為基準(zhǔn)，利用微生信平臺(tái)對(duì)3味山姜屬中藥揮發(fā)油成分進(jìn)行聚類分析。由圖5可知，高良姜和大高良姜聚為一類，再與紅豆蔻聚為一類，說(shuō)明高良姜和大高良姜的揮發(fā)油成分種類和相對(duì)含量相似，與紅豆蔻相比，揮發(fā)油的化學(xué)成分組成差異較大。

2.4 3味山姜屬中藥各自的揮發(fā)油成分分析

2.4.1 共有成分分析 由表5可知，不同提取方法中，高良姜共有成分有27種，占比為20.15%，主要包括Eucalyptol、4-（1-Hydroxyallyl）-2-methoxyphenol、（+）-Epicubenol、（S）-4-（1-Acetoxyallyl）phenyl acetate、8-Heptadecene等。大高良姜共有成分有3種，占比為2.31%，分別是2，3-Butanediol， diacetate、Bicyclo［2.2.1］heptan-2-one，1，7，7-trimethyl-， （1S）-、Trans-Sesquisabinene hydrate。紅豆蔻共有成分有24種，占比為14.04%，主要包括α-Pinene、Bicyclo［3.1.1］heptan-3-ol， 6，6-dimethyl-2-methylene-、Geraniol、4-Phenyl-2-butanol等。

2.4.2 特有成分分析 由表6可知，G1、G2、G3、G4的特有成分分別有9、16、17、12種，占比分別為6.72%、11.94%、12.69%、8.96%；G3特有成分的占比最高，主要有1，6-Octadien-3-ol， 3，7-dimethyl-， formate、（6Z，9Z，12Z，15Z）-Methyl octadeca-6，9，12，15-tetraenoate、3-（4-Hydroxyphenyl）propanal、3，8-Dihydroxy-3，4-dihydronaphthalen-1（2H）-one等。D1、D2、D3、D4特有成分分別有14、25、2、17種，占比分別為10.77%、19.23%、1.54%、13.08%；D2特有成分占比最高，主要有Heptane， 2，4，6-trimethyl-、5-Ethyl-1-nonene、α-Terpineol、α-Longipinene、（E）-3-（4-Acetoxyphenyl）allyl acetate等。H1、H2、H3、H4特有成分分別有18、18、7、25種，占比分別為10.53%、10.53%、4.09%、14.62%；H4特有成分的占比最高，主要有2，3-Dimethyldecane、1-Iodo-2-methylundecane、cis-α-Bergamotene、1-Octadecanesulphonyl chloride、Heptadecane等。綜上，不同中藥不同提取方法得到的成分和含量有所差異。

2.4.3 PCA分析 由圖6、圖7、圖8可知，高良姜、大高良姜、紅豆蔻第1和第2主成分累積方差貢獻(xiàn)率分別達(dá)99.8%、75.1%、88.9%，能全面反映樣品的全部信息。高良姜（G1、G3、G4）、大高良姜（D2、D4）、紅豆蔻（H1、H3）均在成分和相對(duì)含量上具有一定相似性。

2種提取方法高良姜揮發(fā)油的化學(xué)標(biāo)志物為Galangin（N130）、3-Heptanone， 5-hydroxy-1，7-diphenyl-（N131）、2-Nitrophenyl-α-phenylpropionate（N126）、1H-Imidazole， 4，5-dihydro-2-（phenylmethyl）-（N128）、3-Phenylpropanoic anhydride（N132）；大高良姜的化學(xué)標(biāo)志物為Trans-Sesquisabinene hydrate（N88）、（S）-4-（1-Acetoxyallyl）phenyl acetate（N102）、Neointermedeol（N103）；紅豆蔻的化學(xué)標(biāo)志物為Heptadecyl acetate（N143）、Octacosane，2-methyl-（N162）等。

2.4.4 聚類分析 由圖9可知，高良姜中G2聚為一類，G1、G3、G4聚為一類；大高良姜中D2聚為一類，D1、D3、D4聚為一類；紅豆蔻中H4聚為一類，H1、H2、H3聚為一類。

3 小結(jié)與討論

化學(xué)成分是中藥性效的物質(zhì)基礎(chǔ)，而藥理藥效（傳統(tǒng)性效）是藥物作用于動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生的作用，也是中藥研究的重要部分［17］。目前，從植物親緣關(guān)系出發(fā)，主要包括其化學(xué)類信息學(xué)方法及其應(yīng)用［18，19］、多種組學(xué)方法及應(yīng)用［20］、系統(tǒng)學(xué)方法及其應(yīng)用［21，22］等方面。學(xué)者通過(guò)水蒸氣蒸餾法提取10味山姜屬中藥揮發(fā)油化學(xué)成分，發(fā)現(xiàn)其中3味常用山姜屬中藥高良姜、大高良姜、紅豆蔻的共同化學(xué)成分有1，8桉油醇、4-萜烯醇等［23］。

超聲波輔助［24，25］、溶劑輔助［26，27］方法也是提取揮發(fā)油物質(zhì)常用的方法，而乙酸乙酯、正已烷是GC-MS分析中的常用溶劑，檢測(cè)得到的峰型、峰分離度也較好。采用2種方法對(duì)3味山姜屬中藥揮發(fā)油進(jìn)行提取，揮發(fā)油成分和含量存在差異，說(shuō)明單一提取方法提取中藥揮發(fā)油類物質(zhì)存在局限性。同時(shí)，通過(guò)成分鑒別發(fā)現(xiàn)高良姜、紅豆蔻分別有5、4種二苯基類化合物，2、4種黃酮類化合物。此外，3味山姜屬中藥揮發(fā)油中含有多種藥用活性物質(zhì)［10，28-30］，在工業(yè)上也具有較高的價(jià)值。本研究基本明確了3味山姜屬中藥揮發(fā)油主要化學(xué)成分及共有成分，說(shuō)明親緣關(guān)系相同的中藥其物質(zhì)基礎(chǔ)具有相關(guān)性，為后續(xù)3味山姜屬中藥揮發(fā)油傳統(tǒng)藥性及藥效學(xué)試驗(yàn)研究奠定基礎(chǔ)。

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