皇菊不同部位揮發(fā)油化學(xué)成分比較分析

胡文杰，邱修明，曾建軍，李 晨，邱道贇，丁志偉

井岡山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，吉安 343009

植物揮發(fā)油是植物體內(nèi)的次生代謝物質(zhì)，由分子量相對(duì)較小的簡(jiǎn)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(zhì)［1］。該物質(zhì)所含化學(xué)成分比較復(fù)雜，按其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同可分為脂肪族、芳香族和萜類(lèi)三大類(lèi)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(diǎn)低且易揮發(fā)的特點(diǎn)［2］。

植物揮發(fā)油幾乎沒(méi)有毒副作用，因此被廣泛的應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、化妝品等行業(yè)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)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(chóng)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(xiàn)實(shí)意義。

菊花(Chrysanthemum morifolium)為菊科植物菊花的干狀頭狀花序，是我國(guó)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(kāi)發(fā)利用價(jià)值。皇菊屬菊科菊屬多年生草本植物，是我國(guó)傳統(tǒng)的常用中藥材之一。據(jù)文獻(xiàn)記載，皇菊味甘苦，性微寒，有散風(fēng)清熱、清肝明目和解毒消炎等作用，對(duì)口干、火旺、目澀，或由風(fēng)、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(guān)皇菊的研究?jī)H僅集中在化學(xué)成分［8］和繁育［9］方面，但現(xiàn)有化學(xué)成分的研究尚未從皇菊不同部位揮發(fā)油的化學(xué)成分方面進(jìn)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(kāi)發(fā)其實(shí)用價(jià)值，本實(shí)驗(yàn)以水蒸汽蒸餾法提取其不同部位揮發(fā)油，通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行分析鑒定其化學(xué)成分，以期找出皇菊不同部位揮發(fā)油化學(xué)組成及含量間的內(nèi)在聯(lián)系，為其資源開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

研究材料采自井岡山大學(xué)生物園，隨機(jī)選取3棵作為本試驗(yàn)樣株，植株生長(zhǎng)狀態(tài)良好，無(wú)病蟲(chóng)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(dá)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(gè)部位。將莖和根切碎。每樣株分別各部位稱(chēng)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(chēng)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(cè)定的試驗(yàn)樣品，用于GC-MS 檢測(cè)。

1.2.4 GC-MS 分析

采用Perkin Elmer Clarus 680 型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，色譜柱為Elite-5 MS 石英毛細(xì)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(jìn)樣量:0.5 μL;質(zhì)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(jié)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(gè)不同部位揮發(fā)油的得率(質(zhì)量分?jǐn)?shù))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?yàn)?花、根、葉、莖。這一結(jié)果可為皇菊揮發(fā)油原料采集部位的選擇和經(jīng)營(yíng)管理措施提供重要依據(jù)。

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(xué)成分分析比較

皇菊 葉、莖、根和花4 個(gè)不同部位揮發(fā)油成分檢測(cè)的總離子流圖見(jiàn)圖1。經(jīng)檢索、解析和文獻(xiàn)查對(duì)，本實(shí)驗(yàn)從皇菊4 個(gè)不同部位揮發(fā)油中共鑒定出90 種化學(xué)成分(表1)，包括烴類(lèi)化合物48 種、醇類(lèi)化合物29 種、酮類(lèi)化合物4 種、酯類(lèi)化合物3 種、氧化物類(lèi)化合物3 種及醛類(lèi)化合物2 種。通過(guò)分析比較，發(fā)現(xiàn)皇菊4 個(gè)不同部位揮發(fā)油化學(xué)成分組成差異顯著，4 個(gè)不同部位揮發(fā)油中共同含有化學(xué)成分3種，這3 種成分只集中在烴類(lèi)化合物中，其他類(lèi)化合物沒(méi)有共同成分。此外，還檢測(cè)到一些特有的化學(xué)成分，如葉特有化學(xué)成分18 種，其中烴類(lèi)7 種［β-側(cè)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(lèi)5 種［(-)-反式一松香芹醇、龍腦、(-)-異長(zhǎng)葉醇、α-畢橙茄醇和紅沒(méi)藥醇］;酮類(lèi)2 種(樟腦和長(zhǎng)葉松香芹酮);酯類(lèi)1 種(新戊酸-6-酯);氧化物類(lèi)1種［喇叭烯氧化物(II)］;醛類(lèi)2 種(水芹醛和十六醛)。莖特有化學(xué)成分7 種，其中烴類(lèi)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(méi)藥烯和α-愈創(chuàng)烯};醇類(lèi)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(xué)成分10種，其中烴類(lèi)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(lèi)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(lèi)1 種(2-羥基-3-丁烯基-1，4-萘二酮);酯類(lèi)1 種(乙酸龍腦酯)?；ㄌ赜谢瘜W(xué)成分20 種，其中烴類(lèi)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(lèi)6 種(喇叭茶醇、桉油烯醇、蘭桉醇、表藍(lán)桉醇、反式長(zhǎng)松香芹醇和長(zhǎng)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(duì)含量Table 1 The components and their contents from essential oil of different parts of Imperial Chrysanthemum

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

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

2.2.1 烴類(lèi)化合物

皇菊4 個(gè)不同部位揮發(fā)油中烴類(lèi)種類(lèi)數(shù)和烴類(lèi)物質(zhì)總的相對(duì)含量差異較顯著。從皇菊葉、莖、根和花4 個(gè)不同部位揮發(fā)油中各鑒定出烴類(lèi)化合物24、18、14 和25 種?？芍~和花的烴類(lèi)化合物種類(lèi)數(shù)量只相差1 種，與莖和根中烴類(lèi)化合物種類(lèi)數(shù)量相差較大?；示崭鞑课粨]發(fā)油中烴類(lèi)物質(zhì)總相對(duì)含量在20.89%～65.14%波動(dòng);花揮發(fā)油中的烴類(lèi)化合物相對(duì)含量較高，為65.14%;莖次之，為64.91%;根最低，達(dá)20.89%，可見(jiàn)各部位間烴類(lèi)化合物總相對(duì)含量差別較大。在烴類(lèi)化合物中，β-欖香烯在皇菊4 個(gè)不同部位揮發(fā)油中總百分含量最高，達(dá)29.77%，其次是姜烯(21.58%)，最低的是α-水芹烯(0.07%)。從這些化學(xué)成分的類(lèi)別和結(jié)構(gòu)上來(lái)看，皇菊4 個(gè)不同部位揮發(fā)油中烴類(lèi)化學(xué)物多屬于C10～C17的烴類(lèi)。

2.2.2 醇類(lèi)化合物

皇菊葉、莖、根和花4 個(gè)不同部位揮發(fā)油中的醇類(lèi)化合物種類(lèi)數(shù)量有差異。各部位揮發(fā)油中醇類(lèi)化合物分別為12、10、10 和10 種。莖、根和花的醇類(lèi)化合物種類(lèi)數(shù)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(lèi)化合物總相對(duì)含量差異較顯著。各部位揮發(fā)油中醇類(lèi)物質(zhì)總相對(duì)含量在12.06%～50.60%波動(dòng);其中葉和根的總相對(duì)含量均達(dá)到了25%以上。在醇類(lèi)化合物中，甘桔環(huán)烯醇為絕對(duì)主導(dǎo)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(cè)到。

2.2.3 酮類(lèi)化合物

從皇菊葉、莖、根和花4 個(gè)不同部位揮發(fā)油中共鑒定出5 種酮類(lèi)物質(zhì)。各部位間的酮類(lèi)化合物種類(lèi)數(shù)量分別為2、2、3 和1 種，其中葉和莖酮類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)數(shù)量相等?；示杖~、莖、根和花4 個(gè)不同部位揮發(fā)油中酮類(lèi)化合物的含量分別為5.25%、0.68%、12.07%和2.25%。其中酮類(lèi)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(lèi)化合物含量是莖的17.75 倍。

2.2.4 酯類(lèi)化合物

從皇菊葉、莖、根和花4 個(gè)不同部位揮發(fā)油中共鑒定出3 種酯類(lèi)物質(zhì)，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(lèi)化合物種類(lèi)數(shù)量略有差異。各部位的酯類(lèi)化合物種類(lèi)數(shù)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(cè)到，而其他部位尚未檢測(cè)到。莖揮發(fā)油中均未檢測(cè)到異戊酸異龍腦酯、新戊酸-6-酯和乙酸龍腦酯3 種酯類(lèi)物質(zhì)。

2.2.5 氧化物類(lèi)化合物

從皇菊葉、莖、根和花4 個(gè)不同部位揮發(fā)油中鑒定出3 種氧化物類(lèi)化合物，分別為石竹烯氧化物、反-Z-α-甜沒(méi)藥烯環(huán)氧化物和喇叭烯氧化物(2)。各部位氧化物類(lèi)化合物種類(lèi)數(shù)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(lèi)數(shù)量相等，各為1 種。葉揮發(fā)油中均檢測(cè)到石竹烯氧化物、反-Z-α-甜沒(méi)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(lèi)化合物

皇菊葉、莖、根和花4 個(gè)不同部位揮發(fā)油中醛類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)數(shù)有所差異。不同部位揮發(fā)油中醛類(lèi)物質(zhì)分別為:2、0、0 和0 種;葉中醛類(lèi)化合物種類(lèi)數(shù)最多，為2 種;莖、根和花中尚未檢測(cè)到?；示詹煌课粨]發(fā)油中醛類(lèi)化合物總相對(duì)百分含量差異顯著。各部位揮發(fā)油中醛類(lèi)物質(zhì)總百分含量在0～0.45%波動(dòng)。

3 討論

按照花瓣顏色分類(lèi)，皇菊屬于黃菊的一種。本實(shí)驗(yàn)所檢測(cè)到的皇菊花揮發(fā)油的化學(xué)成分與前人對(duì)產(chǎn)于浙江桐鄉(xiāng)［10］的小黃菊鮮花揮發(fā)油的化學(xué)成分分析的結(jié)果有較大差異，僅有11 種共同成分，其中烴類(lèi)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(lèi)3 種，分別為1，8-桉樹(shù)腦、橙花叔醇、4-萜烯醇;酯類(lèi)和氧化物類(lèi)各有1 種，即乙酸龍腦酯和石竹烯氧化物。除此之外，本實(shí)驗(yàn)新分離出的化合物有28 種，其中烴類(lèi)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(shù)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(lèi)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(lán)桉醇、反式長(zhǎng)松香芹醇和長(zhǎng)松香芹醇;酮類(lèi)化合物1 種，僅為左旋樟腦;酯類(lèi)化合物1 種，即異戊酸異龍腦酯。這些差異可能與皇菊的產(chǎn)地、氣候、生長(zhǎng)環(huán)境、采集時(shí)間以及提取條件有密切的關(guān)系，有待于進(jìn)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(xué)成分基本為單萜烯類(lèi)、倍半萜烯類(lèi)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(kāi)發(fā)利用價(jià)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(méi)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(jī)化學(xué)成分之一，應(yīng)用廣泛，有興奮、強(qiáng)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(duì)肝癌HePG2細(xì)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(chóng)劑等［16］多種活性，廣泛用于化妝品等多種行業(yè)［17］;α-紅沒(méi)藥醇具有消炎、滅菌、愈合潰瘍、溶解膽石等藥效，故紅沒(méi)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(jìn)一步研究。

4 結(jié)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(xué)成分，包括烴類(lèi)(48 種)、醇類(lèi)(29 種)、酮類(lèi)(4 種)、酯類(lèi)(3種)、氧化物類(lèi)(3 種)及醛類(lèi)(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(lèi)化合物中，其他類(lèi)化合物沒(méi)有共同成分。此外，還檢測(cè)到一些特有的化學(xué)成分，葉(18 種)、莖(7 種)、根(10 種)和花(20 種)。本研究可為皇菊的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供了一定的參考依據(jù)。

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