蓬莪術(shù)干葉和鮮葉精油化學(xué)成分分析與抗氧化、抑菌活性研究

王 茜，茍學(xué)梅，高 剛，周永紅，楊瑞武，*

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，四川雅安625014；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所，四川溫江611130）

蓬莪術(shù)干葉和鮮葉精油化學(xué)成分分析與抗氧化、抑菌活性研究

王 茜1，茍學(xué)梅1，高 剛1，周永紅2，楊瑞武1，*

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，四川雅安625014；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所，四川溫江611130）

通過GC/MS技術(shù)分析了蓬莪術(shù)葉片精油的化學(xué)組成，確定了各成分在精油中的相對含量，并采用清除DPPH自由基、清除ABTS自由基、抑制亞油酸脂質(zhì)過氧化和抑制卵黃脂質(zhì)過氧化能力，測定了精油的抗氧化能力，以濾紙片瓊脂擴散法測定抗菌活性。結(jié)果表明：蓬莪術(shù)干葉中鑒定出31種成分，鮮葉中鑒定出36種成分，分別占總峰面積的83.05%和82.29%，主要由單萜烯類和倍半萜類組成，并含有微量的醇類、醛類、酮類和烷類等物質(zhì)。蓬莪術(shù)葉精油對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌和沙門氏菌均有抑制作用，且隨濃度的增加抑制作用增強。

蓬莪術(shù)，GC/MS，精油，化學(xué)成分，抗氧化，抗菌

蓬莪術(shù)（Curcuma phaeocaulis）為姜科姜黃屬植物，是多年生單子葉草本植物，其主要成分為揮發(fā)油、姜黃素和多糖等。主要產(chǎn)于我國廣西、云南等地，貴州也有分布。浙江溫州地區(qū)產(chǎn)的叫溫莪術(shù)（C. aromatica Salis），廣西產(chǎn)的叫桂莪術(shù)（C.kwangsicensis S.G.lee et.G.Fliang），根莖、塊莖可以入藥。全世界姜黃屬植物約60種，主要分布于東南亞和澳大利亞北部，喜瑪拉雅海拔4000m高山上亦有分布。我國有16種，其中藥用的有莪術(shù)（C.zedoaria Rose.）、姜黃（C.Longa L.）、印尼莪術(shù)（C.xanthonhiza Roxb）、廣西莪術(shù)（C.Kwangsiensis S.G.Lee et.C.F.）、郁金（C.aromomatica Salisb）等5種以上。

近年來研究表明：莪術(shù)具有調(diào)節(jié)機體免疫反應(yīng)，直接抑制和破壞癌細胞，拮抗致癌反應(yīng)的作用，并已應(yīng)用臨床抗腫瘤治療中。此外，還具有抗早孕、抗炎、抗菌和降酶等活性。用于疒徵瘕痞塊，瘀血經(jīng)閉，食積脹痛，早期宮頸癌［1］。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)油中抗腫瘤有效成分主要為β欖香烯［2］、莪術(shù)醇、莪術(shù)酮［3］、莪術(shù)二酮［4］和異莪術(shù)醇。以莪術(shù)油為原料的制劑，中國藥典2000版收載有“莪術(shù)油葡萄糖注射液”，用于小兒病毒性肺炎［5］。揮發(fā)油的主要成分為姜黃烯、倍半萜烯醇、樟腦、莰烯、姜黃酮、芳姜黃酮等組分，具有特殊的香味，具有很好的抗氧化、抗菌、抗艾病毒、抗腫瘤［6］等作用。用水蒸氣蒸餾法對四川、福建、廣東、廣西、云南等地區(qū)的姜黃揮發(fā)油提取工藝的研究也有很多［7］，并且現(xiàn)在國內(nèi)外對芳香植物和藥用植物的精油和活性物質(zhì)研究很多［8-9］。但是到目前為止，分析其結(jié)構(gòu)成分、組成含量，并考察其抗氧化和體外抗菌活性，主要集中于對地下部分的分析，本實驗針對其地上部分的葉片進行一系列分析，并為綜合利用這一資源提供科學(xué)依據(jù)，希望其可以和根莖一樣對開發(fā)新型精油應(yīng)用于食品、煙草和醫(yī)藥等行業(yè)產(chǎn)生重要意義［10］。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試材料 采集于四川雙流，由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院楊瑞武教授鑒定為姜科植物蓬莪術(shù)（Curcuma phaeocaulis Valeton）；抗壞血酸（VC） 成都科龍化工試劑有限公司；2，2-二苯基-1-苦味基肼（DPPH） 美國Sigma公司；無水乙醇 成都科龍化工試劑有限公司；試劑 均為分析純；實驗用水 均為實驗室自制雙蒸水；2種革蘭氏陽性菌為金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌（Staphylococcus aureus and Bacillus cereus），2種革蘭氏陰性菌為沙門氏菌和大腸桿菌（Salmonella and Escherichia coli） 菌種均來自四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院。

BDW 1-1KW萬用電爐 北京科偉永興儀器有限公司；BB89-2000型揮發(fā)油提取器 北京中西遠大科技有限公司；QP2010 GC/MS 島津公司；UV-3200PC型紫外分光掃描儀 上海美譜達儀器有限公司；BT-124S型電子天平 德國Sartorius公司；DHG-9240A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司；FW 80型中草藥粉碎機 南京飛宇制藥設(shè)備有限公司；HWSY11-K型電熱恒溫水浴鍋 北京市長風(fēng)儀器儀表有限公司；H-1650型離心機 長沙湘儀儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 GC-MS條件 色譜柱HP-5MS毛細管柱（30.0m× 250mm×0.25mm）；載氣為高純氦氣，流速1m L/m in，分流比50∶1，進樣量0.1μL；程序升溫：80℃恒溫3min，8℃/m in升至140℃，保持6m in，2℃/m in升至170℃，保持2m in，10℃/m in升至250℃，保持3m in；進樣溫度250℃；倍增器電壓1565eV；接口溫度280℃；離子源溫度230℃，電離方式EI；電子能量70eV；溶劑延遲3m in；掃描質(zhì)量范圍：45～550u。

1.2.2 揮發(fā)油提取 參照馮磊等方法［11］：自然陰干（指在室溫下，通風(fēng)處將材料吹干，每天測量其重量，直至連續(xù)3d測量重量不在變化即可）的蓬莪術(shù)葉片用粉碎機粉碎（鮮葉將新鮮的葉片剪成小段），再用電子天平稱取50.000g材料粉末于圓底燒瓶中，加300m L的水，浸泡60m in。采用水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油，需蒸餾5h，用正己烷萃取3次，再用無水硫酸鈉干燥，記下提取的揮發(fā)油量并計算提取得率，于低溫（4℃）保存。

1.2.3 抗氧化活性研究

1.2.3.1 清除DPPH自由基 參照陸占國等方法［12］。方法稍有改進，用無水乙醇分別配制濃度為2.0、4.0、6.0、8.0、1.0mg/m L的精油溶液，配制同樣濃度的VC溶液作為樣品溶液。分別將2.0m L樣品溶液和2.0m L濃度為1×10-4mol/L的DPPH溶液，混勻后暗處放置0.5h，以無水乙醇作參比，測定517nm處的吸光值A(chǔ)，同樣測定2.0m L樣品溶液與2.0m L無水乙醇混合后517nm處的吸光值A(chǔ)0，再測定2.0m L DPPH溶液與2.0m L無水乙醇混合液在517nm處的吸光值A(chǔ)1，重復(fù)三次，取平均值，按下式公式計算清除率：

清除率（%）=［1-（A-A0）/A1］×100

1.2.3.2 清除ABTS自由基 參照Delgado-Andrade等方法［13］。配制2mmol/L ABTS溶液，吸取50m L上述溶液與200m L K2S2O8溶液（70mmol/L）混合，暗處放置12～16h，得到ABTS自由基溶液。用磷酸緩沖液（PBS）將ABTS自由基溶液稀釋至在734nm下吸光度為0.70± 0.02。用95%乙醇將精油稀釋為5個濃度梯度溶液，分別為2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mg/m L。取0.1m L溶液，加入1.9m L ABTS自由基溶液，在734nm測其吸光度。重復(fù)三次，取平均值，按下式公式計算清除率：

清除率（%）=（A0-A）/A0，其中A0為ABTS自由基溶液的吸光度，A為加精油溶液后的吸光度。

1.2.3.3 抑制亞油酸脂質(zhì)過氧化 參照Zainola等方法［14］。用無水乙醇分別配制2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mg/m L的孜然精油溶液、0.01%BHT（w/v）溶液和0.01%VC（w/v）溶液各5m L作為樣品液。取4m L樣品液，加入4.1m L 2.5%亞油酸（v/v），8m L磷酸緩沖液（pH=7.0），3.9m L蒸餾水，放于40℃恒溫下培養(yǎng)。取上述培養(yǎng)液1m L，加入lm L 20%三氯乙酸，靜置20m in。然后加入2m L 0.3%TBA溶液，在沸水中恒溫10m in，取出室溫下冷卻。3000r/m in離心20m in，取上清液在532nm下測定吸光度值。平行測定三次，取平均值。

1.2.3.4 抗脂質(zhì)過氧化能力測定 以TBA法測定待測揮發(fā)油對卵黃脂質(zhì)過氧化的影響［15-16］。卵黃懸液的配制：新鮮雞蛋去卵清，卵黃用等體積的pH 7.4的0.1mol/L PBS配成1∶1懸液，并用磁力攪拌器攪拌10m in，4℃冷藏備用，使用前用PBS稀釋成1∶25的懸液。吸取1∶25的卵黃懸液20μL，加入20μL的不同質(zhì)量濃度待測精油溶液（反應(yīng)體系中的終質(zhì)量濃度為50、100、150、200、250mg/L），再加入20μL的7.5mmol/L的FeSO4，用pH7.4，0.1mol/L的PBS補至200μL，37℃振蕩15min，取出后再加入50μL的體積分數(shù)20%的三氯乙酸，5740×g離心8m in，吸取上清液100μL，加入50μL質(zhì)量分數(shù)0.8%的TBA溶液，封口，沸水浴中煮15m in，在532nm波長處測定各孔吸光度。以不加樣品管的吸光度為A0，以樣品加PBS管的吸光度為A1。精油對卵黃脂質(zhì)過氧化抑制率按下式計算。相同實驗重復(fù)3次，結(jié)果取3次平均值。

抑制率（%）=［（A0－A+A1）/A0］×100

1.2.4 抑菌活性研究

1.2.4.1 培養(yǎng)基的制備 牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基：牛肉膏3g、蛋白胨10g、瓊脂18g、NaCl 5g、蒸餾水1000m L、pH7.2～7.4，然后121℃蒸汽滅菌30min。

1.2.4.2 抑菌活性的測定 參照王世強方法［17］并修改。將高壓滅菌的培養(yǎng)基倒入無菌的直徑9cm培養(yǎng)皿內(nèi)，厚度約為2mm，待培養(yǎng)基冷凝后，加入0.1m L菌懸液，均勻涂布平板，然后用直徑為6mm無菌金屬打孔器在平板中央位置打孔，并用移液器吸取一滴培養(yǎng)基封底。然后孔內(nèi)加入30μL精油。以上操作均在無菌條件下進行。然后將培養(yǎng)皿置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)（細菌置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24～48h）。然后測量抑菌直徑的大小，取平均值。如果抑菌劑能殺死或者抑制平板中病原菌生長，則在孔的周圍會出現(xiàn)一個無菌生長的透明圈即抑菌圈。以抑菌圈的直徑作為評定指標，即抑菌圈直徑越大說明該抑菌劑對此種病原菌的抑制效果越好，反之則抑制效果越差。

抑菌圈實驗判定標準［18］：抑菌圈直徑大于20mm，極敏；15～20mm，高敏；10～15mm，中敏；7～9mm，低敏；小于7mm，不敏感。

2 結(jié)果與分析

2.1 精油的提取與分析

2.1.1 干葉和鮮葉精油得率的比較 通過對蓬莪術(shù)鮮葉和干葉精油含量的多次測定，得出兩組數(shù)據(jù)，結(jié)果表明蓬莪術(shù)鮮葉精油得率為0.83%，干葉精油得率為1.63%，干葉的精油較鮮葉的高0.80%。

表1 干葉和鮮葉精油成分的比較Table 1 Comparison of essential oil of components between dried leaves and fresh leaves

2.1.2 干葉與鮮葉GC-MS分析 蓬莪術(shù)精油通過GCMS-QP2010分析，經(jīng)該儀器適配的NBS庫譜檢索，實驗重復(fù)三次，取平均值，最終，從蓬莪術(shù)鮮葉精油中鑒定出36種物質(zhì)，占總峰面積的82.29%，從干葉精油中鑒定出31種物質(zhì)，占總峰面積的83.05%。精油的相對含量經(jīng)數(shù)據(jù)處理按峰面積歸一化法平均計算得出表1。

續(xù)表

從表1可以看出，蓬莪術(shù)鮮葉和干葉中成分基本相同，鮮葉比干葉多檢測出5種成分，分別是三環(huán)庚烷（Tricyclo heptane）、二環(huán)庚二烯（Bicycloheptane）、蛇麻烯（Humulen）、α-香檸檬烯（alpha-Bergamotene）和α-金合歡烯（alpha-Farnesene），干葉中少的成分也許是在風(fēng)干過程中某些成分被破壞造成的。同時，鮮葉中含量較高的有：姜黃二酮（curdione）為21.33%，姜黃醇（curcumol）為11.73%，蓬莪術(shù)環(huán)二烯（furanodiene）為9.26%，β-欖香烯（beta-Elemene）為4.69%，α-蒎烯（alpha-Pinene）為6.47%；干葉中含量較高的有姜黃二酮（curdione）為19.73%，姜黃醇（curcumol）為8.96%，蓬莪術(shù)環(huán)二烯（furanodiene）為6.93%，α-蒎烯（alpha-Pinene）為4.17%，1，2-環(huán)氧-4-乙烯基環(huán)己烷（1，2-Epoxy-4-vinylcyclohexane）為4.56%，β-蒎烯（beta-Pinene）為4.39%。

2.2 抗氧化活性分析

2.2.1 清除DPPH自由基 從圖1可以看出，蓬莪術(shù)鮮葉和干葉精油對DPPH自由基具有較強的清除作用，隨著濃度的增大，清除能力增強，可以從溶液顏色看出，顏色從紫色漸變?yōu)闊o色，當濃度達到8mg/m L時，鮮葉和干葉對DPPH自由基的清除能力分別達到83.96%和76.37%，但是，繼續(xù)增加濃度，對DPPH的清除能力沒有大幅度增加。但在任一濃度下，VC的清除能力總是高于鮮葉和干葉對DPPH的清除能力。

圖1 DPPH自由基的清除能力Fig.1 2，2-diphenyl-1-picrylhydrazyl（DPPH）radical scavenging activity

2.2.2 清除ABTS自由基 從圖2可以看出，蓬莪術(shù)鮮葉和干葉精油對ABTS自由基具有較強的清除作用，隨著濃度的增大，清除能力增強，呈現(xiàn)一定的線性規(guī)律，當濃度達到8mg/m L時，鮮葉和干葉對ABTS自由基的清除能力分別達到74.34%和62.33%，但是，繼續(xù)增加濃度，對DPPH的清除能力沒有大幅度增加。但在任一濃度下，VC的清除能力總是高于鮮葉和干葉對DPPH的清除能力。當濃度達到10mg/m L時，鮮葉的清除能力基本接近VC。

圖2 ABTS自由基的清除能力Fig.2 ABTS radical scavenging activity

2.2.3 抑制亞油酸脂質(zhì)過氧化 從圖3可以看出所有的樣品都顯示出了抑制脂質(zhì)過氧化的能力。同對照VC相比，干葉和鮮葉都表現(xiàn)出一定的抑制亞油酸氧化能力，但干葉精油抑制亞油酸氧化的能力比鮮葉和VC弱。當濃度達到10mg/m L時，VC的抑制能力達到81.93%，鮮葉和干葉的較低，分別為69.23%和59.08%，繼續(xù)增加精油濃度時，其對亞油酸的抑制力基本保持平衡。實驗表明，植物精油作為天然抗氧化劑用于食品生產(chǎn)、加工和貯存是可行的。

圖3 抗亞油酸脂質(zhì)氧化的能力Fig.3 Lipid peroxidation of linoleic acid inhibition

2.2.4 抑制卵黃脂質(zhì)過氧化能力比較 由圖4可看出，2種精油的濃度均能抑制卵黃脂質(zhì)過氧化。蓬莪術(shù)鮮葉精油對脂質(zhì)過氧化的抑制能力強于干葉的精油，當濃度達到8mg/m L時，鮮葉的抑制能力為65.57%，干葉的為46.88%，鮮葉的較干葉的高18.69%，但鮮葉和干葉精油對卵黃脂質(zhì)過氧化的能力始終低于對照VC。

圖4 抗卵黃脂質(zhì)氧化的能力Fig.4 Against the peroxidation of unsaturated fatty acids in egg yolk

2.3 抑菌能力

從表2可以看出，蓬莪術(shù)干葉的精油對細菌具有一定的抑制作用，并且隨濃度的增加抑制作用增強，總體上抑菌作用的強弱為：大腸桿菌＞金黃色葡萄球菌＞枯草芽孢桿菌＞沙門氏菌。同時，當濃度達到1.0mg/m L時，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌圈都接近15mm，接近抑菌的高敏感水平。

表2 蓬莪術(shù)干葉對細菌的抑菌活性Table 2 Antimicrobial activity of the essential oil of Curcuma phaeocaulis dry leaves

從表3可以看出，蓬莪術(shù)鮮葉的精油對細菌有一定的抑制作用，同樣，隨濃度的增加抑制作用增強，抑菌作用的強弱為大腸桿菌＞沙門氏菌＞金黃色葡萄球菌＞枯草芽孢桿菌。由表3可知，當濃度達到1.0mg/m L時，沙門氏菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌達到高敏感水平。比較表2和表3，蓬莪術(shù)鮮葉精油對菌的抑制作用高于干葉精油。根據(jù)前人對植物精油抑菌機理的研究［19-21］，普遍存在的現(xiàn)象是精油作用于微生物過程中，作用體系電導(dǎo)率增加，還原糖、蛋白等含量增加，表現(xiàn)出細胞膜滲漏的現(xiàn)象，可能也是蓬莪術(shù)葉本身精油抑菌的機理所在，且精油中含有一定量的醇、醛、酮類等化合物，均有一定的抑菌作用。

表3 蓬莪術(shù)鮮葉對細菌的抑菌活性Table 3 Antimicrobial activity of the essential oil of Curcuma phaeocaulis freash leaves

3 結(jié)論

3.1 從蓬莪術(shù)鮮葉精油中鑒定出36中物質(zhì)，占總峰面積的82.29%，從干葉精油中鑒定出31種物質(zhì)，占總峰面積的83.05%。干葉和鮮葉化學(xué)成分主要為蓬莪術(shù)環(huán)二烯（furanodiene）、姜黃二酮（curdione）、姜黃醇（curcumol）、α-蒎烯（alpha-Pinene）等。以上化學(xué)成分可能與蓬莪術(shù)精油特殊氣味具有一定的關(guān)系，這需要做進一步的研究來證明。

3.2 在抗氧化活性方面，與維生素C相比，消除DPPH自由基和ABTS自由基時，蓬莪術(shù)干葉精油和鮮葉精油在相同濃度下弱于維生素C，但干葉精油和鮮葉精油兩者還是存在一定的差異，干葉精油抗氧化性較強，同時，干葉精油和鮮葉精油在抗亞油酸脂質(zhì)過氧化和卵黃抗氧化方面也表現(xiàn)出較強的能力，因而可說明蓬莪術(shù)干葉精油和鮮葉精油均具有較強的抗氧化能力。

3.3 蓬莪術(shù)葉精油的體外抑菌實驗通過瓊脂擴散法（也稱濾紙片法）測得，濾紙片直徑0.6cm。對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、沙門氏菌和大腸桿菌菌有很強的抗菌能力，尤其是鮮葉，當質(zhì)量濃度達到1.0mg/m L，除了枯草芽孢桿菌，對其他3種供試菌都達到高敏感水平?？赡苁蔷椭泻枯^多的成分發(fā)揮作用，同時，精油中含有一定量的醇、酚、醛、醚類等化合物，這些化合物均有一定的抑菌作用。

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Comparative study of chemical composition，antioxidant activity and antibiosis of fresh and dry leaves essential oil of Curcuma phaeocaulis

WANG Qian1，GOU Xue-mei1，GAO Gang1，ZHOU Yong-hong2，YANG Rui-wu1，*
（1.College of Life Science，Sichuan Agricultural University，Ya'an 625014，China；2.Triticeae Research Institute，Sichuan Agricultural University，Wenjiang 611130，China）

The essential oil of leaves from Curcuma phaeocaulis variety were analyzed by GC/MS，and the relative contents of constituents were detemined.The antioxidant activity of the essential oil was evaluated by four methods about 2，2-diphenyl-1-picrylhydrazyl（DPPH）radical scavenging activity，ABTS radical scavenging activity，lip id peroxidation of linoleic acid inhibition and against the peroxidation of unsaturated fatty acids in egg yolk.The antimicrobial activity was analyzed by agar diffusion method.The results showed that:Curcuma phaeocaulis stem identified 31 components in leaves，identified 36 compounds in fresh leaves，respectively accounted for 83.05%and 82.29%of total area of the peak，and the main compounds of the essential oil were monoterpene alkenes and triterpenoid，also spirits，microscale aldehyde，ketone and alkane were inc luded. Antim ic robial activity of Myrica rub ra leaf essential oils was observed against Staphylococcus aureus，Bacillus cereus，Salmonella and Escherichia coli，and the inhibition increased with concentration of essentialoil increase.

Curcuma phaeocaulis；GC/MS；essentialoil；chemical composition；antioxidant；antimicrobial

TS201.1

A

1002-0306（2015）08-0097-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.08.011

2014－07－07

王茜（1988-），女，碩士研究生，研究方向：植物化學(xué)與成分分析。

*通訊作者：楊瑞武（1969-），博士，教授，主要從事植物系統(tǒng)與進化方面的研究。

國家自然科學(xué)基金（31270243）。