四種紫蘇葉揮發(fā)油化學(xué)成分GC-MS分析

向福，江安娜，項(xiàng)俊，*，方元平，王書(shū)珍

（1.黃岡師范學(xué)院經(jīng)濟(jì)林木種質(zhì)改良與資源綜合利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北黃州438000；2.大別山特色資源開(kāi)發(fā)湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北黃州438000）

四種紫蘇葉揮發(fā)油化學(xué)成分GC-MS分析

向福1，2，江安娜1，項(xiàng)俊1，2，*，方元平1，2，王書(shū)珍1，2

（1.黃岡師范學(xué)院經(jīng)濟(jì)林木種質(zhì)改良與資源綜合利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北黃州438000；2.大別山特色資源開(kāi)發(fā)湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北黃州438000）

為了探討紫蘇葉揮發(fā)油在不同品種和不同生育期的成分變化規(guī)律，指導(dǎo)大別山特色紫蘇揮發(fā)油的開(kāi)發(fā)利用，采用GC-MS分析鑒定了四種紫蘇品種和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期、開(kāi)花期和落葉期等三個(gè)生育期中紫蘇葉揮發(fā)油的化學(xué)成分。結(jié)果表明：重慶豐都栽培種P11-1揮發(fā)油中紫蘇酮、石竹烯含量較高，分別為34.66%和19.84%，且存在芹菜腦（4.5%）、γ-欖香烯（1.3%）等獨(dú)特芳香氣味成分，并在開(kāi)花期總含量最高。因此，重慶豐都栽培種P11-1是紫蘇揮發(fā)油優(yōu)勢(shì)品種，開(kāi)花期為最佳采收期，從而為大別山紫蘇資源的揮發(fā)油利用和合理采收提供了理論依據(jù)。

紫蘇葉；精油；紫蘇酮；石竹烯；開(kāi)花期

紫蘇（Perilla frutescens L.Britt.）為一年生草本植物，是一種利用價(jià)值很高的藥食兼用植物，具有重要的醫(yī)藥保健功能，主要分布在中國(guó)、日本、韓國(guó)、印度等地區(qū)，已在美國(guó)、加拿大等世界范圍內(nèi)大量實(shí)現(xiàn)商業(yè)栽培［1-2］。揮發(fā)油是紫蘇的主要活性成分之一，紫蘇葉則是制備芳香揮發(fā)油的主要器官部位［3］。通過(guò)特定方法從紫蘇屬植物葉中提取制備的紫蘇葉揮發(fā)油，具有特異紫蘇芳香，是一種優(yōu)質(zhì)天然香料［1，4］，具有護(hù)肝、抗氧化、抗菌消炎、保護(hù)血管等多種生理活性［2］，同時(shí)也是散風(fēng)寧嗽糖漿、杏蘇感冒沖劑、藥藿香正氣口服液等中成藥的主要成分之一［1］，在醫(yī)藥、保健、食品、香料等領(lǐng)域具有巨大的科研價(jià)值和開(kāi)發(fā)潛力。

紫蘇資源豐富，但其變種分類尚存爭(zhēng)議，從而導(dǎo)致紫蘇用藥混亂，揮發(fā)油質(zhì)量難以控制［1］。日本學(xué)者根據(jù)揮發(fā)油成分的不同將紫蘇屬植物分為六種類型，主要成分分別為反檸檬醛、香薷酮、紫蘇醛、紫蘇酮、紫蘇烯、類苯丙醇［5］。后來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者根據(jù)30種紫蘇揮發(fā)油主要芳香成分的聚類分析，將紫蘇植物分成五類，各品種紫蘇揮發(fā)油成分和芳香氣味不同［6］。這些研究表明，不同紫蘇品種其葉中揮發(fā)油成分及含量差異懸殊較大［3］。這種差異和紫蘇品種、產(chǎn)地、氣候、生長(zhǎng)環(huán)境、采集季節(jié)、加工方式等因素有關(guān)［7-8］。

大別山紫蘇資源豐富，相關(guān)紫蘇產(chǎn)業(yè)初具雛形。通過(guò)GC-MS分析紫蘇葉揮發(fā)油在四種紫蘇品種和不同生育期（營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期、開(kāi)花期和落葉期）的成分變化，探討紫蘇葉揮發(fā)油的動(dòng)態(tài)積累和轉(zhuǎn)化規(guī)律，確定紫蘇葉的優(yōu)勢(shì)品種和最佳采收期，從而為紫蘇的合理采收和資源化利用提供技術(shù)參考，生產(chǎn)具有地域特色的優(yōu)質(zhì)紫蘇揮發(fā)油產(chǎn)品，促進(jìn)大別山地區(qū)紫蘇產(chǎn)業(yè)的科學(xué)發(fā)展。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

1.1.1材料與試劑

四種紫蘇種子：P11-1為重慶豐都栽培種，P11-2為甘肅慶陽(yáng)栽培種、P11-3為河北保定栽培種、P11-7為湖北英山野生種。其中，P11-1、P11-2、P11-3由重慶阿爾康生物工程有限公司提供，P11-7由湖北李時(shí)珍生物科技有限公司提供。

播種長(zhǎng)至有2對(duì)葉片的幼苗時(shí)進(jìn)行移栽，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每小區(qū)面積大約23m2，行間距60cm× 45 cm。移栽試驗(yàn)田20 d后，開(kāi)始每隔20天采摘一次葉片，采摘方法為全株采摘。根據(jù)紫蘇生長(zhǎng)情況，葉片采摘分為營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期、開(kāi)花期和落葉期。將新鮮葉片用清水漂洗除去泥砂后拭干表面水分，自然陰干，粉碎過(guò)40目，得紫蘇葉粉，備用。

無(wú)水硫酸鈉：分析純，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；正已烷：色譜純，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2主要儀器

KDM型調(diào)溫電熱套：武漢精華科教儀器有限公司；揮發(fā)油提取器：國(guó)華電器有限公司；中藥粉碎機(jī)：浙江省瑞安市飛達(dá)藥材器械廠；氣質(zhì)聯(lián)用儀（Agilent 7890A/5975C）：美國(guó)安捷倫公司；FA2014電子天平：上海精細(xì)天平有限公司。

1.2方法

1.2.1揮發(fā)油樣品制備

將35 g紫蘇葉粉裝入揮發(fā)油提取器中，加水蒸餾10 h。所得蒸餾液溶于正己烷，用無(wú)水硫酸鈉干燥后，移取至樣品瓶，密封保存得揮發(fā)油樣品，備用。揮發(fā)油呈淡黃色，均一透明，具有特殊香味。

1.2.2GC-MS測(cè)定條件

色譜柱：HP-5MS石英毛細(xì)管（30 m×0.25 mm× 0.25 μm）；載氣：氦氣；流速：3 mL/min；程度升溫：起始溫度50℃，保留3min，再以10℃/min升溫至280℃，保留至4 min；進(jìn)樣口溫度：250℃；標(biāo)準(zhǔn)EI源，離子源溫度230℃；四級(jí)桿溫度150℃；電子倍增管電壓1694 V；掃描質(zhì)量范圍30 amu～500 amu；分離比：100∶1；進(jìn)樣量0.2 μL。

將揮發(fā)油樣品過(guò)有機(jī)膜后，按上述條件進(jìn)行GCMS測(cè)定，利用NIST標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖庫(kù)進(jìn)行檢索，利用峰面積歸一化法測(cè)定各成分的相對(duì)百分含量。

2　結(jié)果與分析

2.1四種紫蘇葉揮發(fā)油成分差異

紫蘇在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期、開(kāi)花期和落葉期等不同生育期葉中揮發(fā)油含量不同，以開(kāi)花期含量較多［3］。P11-1、P11-2、P11-3、P11-7四種紫蘇植物在開(kāi)花期葉中揮發(fā)油GC-MS分析鑒定結(jié)果如表1所示，相對(duì)百分含量大于1%的化學(xué)成分共鑒定出29種。

從表1可知，四種紫蘇葉揮發(fā)油化學(xué)成分以烯烴、酮、醇、芳香類及雜環(huán)化合物為主，但品種不同，紫蘇葉揮發(fā)油化學(xué)成分及含量差異較大。表1中29種成分，只有石竹烯、2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-二環(huán)［3.1.1］2-庚烯、石竹烯氧化物等3種化合物為4種開(kāi)花期紫蘇葉揮發(fā)油所共有，且3種成分在不同品種紫蘇葉揮發(fā)油中含量差距較大。如石竹烯，在重慶豐都栽培種P11-1和河北保定栽培種P11-3揮發(fā)油中含量接近20%，但在湖北英山野生種P11-7揮發(fā)油中僅有8.42%，相差1.3倍。在4種紫蘇葉揮發(fā)油中，成分最多的為湖北英山野生種P11-7，達(dá)17種，9種成分含量≥1%，其中以雜環(huán)及烯烴類成分為主，含量最多為1-乙基-2-甲基-1H-咪唑（50.32%）、1，3-二甲基-1-環(huán)已烯（20.86%）、石竹烯（8.42%）、2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-二環(huán)［3.1.1］2-庚烯（7.22%）等4種成分，占揮發(fā)油總量的86.82%。P11-1，P11-2，P11-3揮發(fā)油均有12種成分。重慶豐都栽培種P11-1揮發(fā)油中≥1%含量的成分有10種，主要成分為紫蘇酮（34.66%）、2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-二環(huán)［3.1.1］2-庚烯（20.2%）、石竹烯（19.84%）、［S-（E，E）］-1-甲基-5-亞甲基-8-（1-甲基乙基）-1，6-環(huán)已二烯（6.11%）、1-Butanone，1-（2-furanyl）-（4.97%）、芹菜腦（4.5%）等6種成分，占揮發(fā)油總量的90.28%。甘肅慶陽(yáng)栽培種P11-2揮發(fā)油中≥1%含量的成分有11種，多為酮、烯烴、醇類成分，如1-pentanone，1-（1H-imidazol-4-yl）-（29.3%）、2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-二環(huán)［3.1.1］2-庚烯（11.41%）、石竹烯（10.38%）、3，7-二甲基-1，5，7-辛三烯-3-醇（6.59%）、石竹烯氧化物（5.09%）等五種成分占P11-2揮發(fā)油總量的62.77%。河北保定栽培種P11-3揮發(fā)油中≥1%含量的成分有12種，多為烯烴類化合物，如2，6，10，14，18，22-二十四碳六烯（24.83%）、石竹烯（19.77%）、2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-二環(huán)［3.1.1］2-庚烯（9.65%）、石竹烯氧化物（6.42%）等4種成分占P11-3揮發(fā)油總量的60.67%。

表1　四種紫蘇葉揮發(fā)油化學(xué)成分及含量比較Table 1The chemical compositions and relative contents of volatile oils from four kinds of perilla leaves

化學(xué)成分決定了紫蘇葉揮發(fā)油特異的芳香氣味和藥理作用。國(guó)內(nèi)外很多研究表明紫蘇葉揮發(fā)油有效成分主要為紫蘇醛［9-12］，從而成為紫蘇揮發(fā)油評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。若以紫蘇醛為指標(biāo)，所用的四種紫蘇試材均不適合加工揮發(fā)油產(chǎn)品，品質(zhì)差。然而，同樣有研究表明，紫蘇葉揮發(fā)油中不含紫蘇醛成分，卻含較多的紫蘇酮成分［4，13-15］。紫蘇酮甚至被認(rèn)為是韓國(guó)紫蘇葉揮發(fā)油特異芳香的有效成分［2，15］。國(guó)內(nèi)學(xué)者也發(fā)現(xiàn)野紫蘇葉揮發(fā)油主成分為紫蘇酮［4］。同時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)紫蘇葉揮發(fā)油的有效成分還有石竹烯、芹菜腦等物質(zhì)成分：云南紫蘇葉揮發(fā)油中2-己酰呋喃含量超過(guò)50%，石竹烯占5.53%［16］；浙江紫蘇葉揮發(fā)油中石竹烯占9.87%［11］；湖南產(chǎn)紫蘇揮發(fā)油主要成分為芹菜腦21.75%、石竹烯14.18%、石竹烯氧化物4.05%等［14］。四種紫蘇中，除了重慶豐都栽培種P11-1葉片為紫色，且芳香味較濃外，其它三種紫蘇葉片均為綠色，芳香味較淡?，F(xiàn)代分析表明，葉大色紫芳香味濃的紫蘇中紫蘇醛含量較高，葉全綠的紫蘇中幾乎不含紫蘇醛［17］。根據(jù)表1數(shù)據(jù)，四種紫蘇葉揮發(fā)油除了烯烴類成分，主要含有紫蘇酮、石竹烯、芹菜腦等物質(zhì)，僅在湖北英山野生種P11-7檢測(cè)到少量紫蘇醛。紫蘇酮屬取代呋喃類化合物，具有促進(jìn)分泌、增強(qiáng)腸道蠕動(dòng)等作用［10，13］；石竹烯具有木本植物味道，有祛痰、鎮(zhèn)咳、平喘、消毒、殺菌等作用［1，18］；芹菜腦具有催眠、鎮(zhèn)靜、抑菌、抗菌等作用［12-13］。因此，即使不含紫蘇醛，紫蘇酮、石竹烯等成分仍為紫蘇揮發(fā)油的芳香氣味和醫(yī)藥保健功能提供了較好的物質(zhì)基礎(chǔ)。從表1可知，紫蘇酮、石竹烯等成分含量較高的品種為重慶豐都栽培種P11-1，同時(shí)還有芹菜腦（4.5%）、γ-欖香烯（1.3%）等獨(dú)特芳香氣味成分。因此，無(wú)論是從主要成分含量、還是從色澤氣味進(jìn)行評(píng)價(jià)，重慶豐都栽培種P11-1都較其他三種紫蘇品種更為優(yōu)良。

2.2不同生育期揮發(fā)油成分比較

重慶豐都栽培種P11-1在不同生育期（營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期、開(kāi)花期和落葉期）紫蘇葉揮發(fā)油的GC-MS成分分析鑒定結(jié)果如表2所示，相對(duì)百分含量大于1%的化學(xué)成分共鑒定出17種。

表2數(shù)據(jù)表明，不同生育期P11-1紫蘇葉揮發(fā)油均含有紫蘇酮［即3-（4-甲基-3-戊烯基）-呋喃］、2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-二環(huán)［3.1.1］2-庚烯、石竹烯、芹菜腦、Z，Z，Z-1，5，9，9-四甲基-1，4，7-環(huán)十一碳三烯、石竹烯氧化物等六種主要化學(xué)成分，特別是前三種成分占揮發(fā)油總量的62.04%～74.7%，說(shuō)明不同生育期紫蘇葉揮發(fā)油主要化學(xué)成分基本穩(wěn)定。但是，揮發(fā)油中主要成分在不同生育期含量變化差異較大。含量較高的紫蘇酮和2，6-二甲基-6-（4-甲基-3-戊烯基）-二環(huán)［3.1.1］2-庚烯兩種成分在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期、開(kāi)花期和落葉期呈明顯的先升后降趨勢(shì)，從生長(zhǎng)期到開(kāi)花期分別增加了18.2%和22%，開(kāi)花期含量最高，到落葉期則分別降低了30.6%和21%，落葉期含量最低。石竹烯和芹菜腦兩種成分含量則隨著植株的生長(zhǎng)逐漸增加，二者含量從生長(zhǎng)期到開(kāi)花期分別增加了17.7%和25%，到落葉期依然增加，增幅分別為11%和20.9%，二者在不同生育期含量變化比較一致。變化最大的是石竹烯氧化物，在生長(zhǎng)期揮發(fā)油中含量高達(dá)8%，但在開(kāi)花期和落葉期揮發(fā)油中僅有1%～2%的含量。

表2　重慶豐都栽培種P11-1不同生育期紫蘇葉揮發(fā)油化學(xué)成分及含量Table 2The chemical compositions and relative contents of volatile oils from leaves of Perilla frutescens at different developmental stages

除了6種主要成分，P11-1紫蘇葉中其它成分在植株不同生育期變化較大。生長(zhǎng)期P11-1紫蘇葉揮發(fā)油中［3aS-（3a.α，3b.β，4β，7α，7aS）］-八氫-7-甲基-3-亞甲基-4-（甲基乙基）-1H-環(huán)戊二烯［1，3］環(huán)丙烷［1，2］苯（2.97%）、1-pentanone，1-（1H-imidazol-4-yl）-（5.91%）、橙花叔醇（1.72%）、［1s-［1.α，2.α（z），4.α］］-2-甲基-5-（2-甲基-3-二環(huán)亞甲基［2.2.1］（1.09%）、α-柏木烯（1.7%）、6，10，14-三甲基-2-十五烷酮（1.31%）等6種含量大于1%的成分占揮發(fā)油總量的14.7%，除了6，10，14-三甲基-2-十五烷酮在落葉期揮發(fā)油中檢出含0.4%外，其它成分在開(kāi)花期和落葉期揮發(fā)油中均未檢出。但是，在開(kāi)花期揮發(fā)油中GC-MS卻檢測(cè)到［S-（E，E）］-1-甲基-5-亞甲基-8-（1-甲基乙基）-1，6-環(huán)已二烯（6.11%）、1-Butanone，1-（2-furanyl）-（4.97%）、［S-（Z）］-3，7，11-三甲基-1，6，10-辛三烯-3-醇（1.52%）、γ-欖香烯（1.3%）等4種化學(xué)成分，占揮發(fā)油總量的13.9%；在落葉期揮發(fā)油中檢測(cè)到1-Butanone，1-（2-furanyl）-（6.36%）、γ-欖香烯（0.99%）、6，10，14-三甲基-2-十五烷酮（0.4%）、［S-（E，E）］-1-甲基-5-亞甲基-8-（1-甲基乙基）-1，6-環(huán)已二烯（0.15%）等4種成分，占揮發(fā)油總量的7.9%。

研究表明，石竹烯和欖香烯等物質(zhì)均具有獨(dú)特香氣，是紫蘇芳香氣味的主要貢獻(xiàn)成分［11］，且欖香烯具有抗腫瘤作用［19］。根據(jù)表2，P11-1紫蘇葉揮發(fā)油中紫蘇酮、石竹烯、芹菜腦、欖香烯等4種成分總含量在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期較低，只有49.78%；隨著紫蘇植株的生長(zhǎng)，4種成分逐漸轉(zhuǎn)化積累，總含量到開(kāi)花期增加到60.3%；隨后4種成分總含量逐漸降低，特別是紫蘇酮，到落葉期降低到24.06%，使得總含量減少到52.52%，導(dǎo)致?lián)]發(fā)油品質(zhì)降低。

3　結(jié)論

紫蘇揮發(fā)油不能唯紫蘇醛論，紫蘇酮、石竹烯、芹菜腦、欖香烯等均可作為紫蘇揮發(fā)油評(píng)價(jià)指標(biāo)，據(jù)此可確定重慶豐都栽培種P11-1為揮發(fā)油優(yōu)勢(shì)品種，開(kāi)花期為最佳采收期，從而為區(qū)域紫蘇資源的揮發(fā)油利用和合理采收提供了理論依據(jù)，有利于促進(jìn)大別山地區(qū)紫蘇產(chǎn)業(yè)的科學(xué)發(fā)展。

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Study on Chemical Compositions of Volatile Oils from Four Kinds of Perilla Leaves by GC-MS

XIANG Fu1，2，JIANG An-na1，XIANG Jun1，2，*，F(xiàn)ANG Yuan-ping1，2，WANG Shu-zhen1，2
（1.Hubei Key Laboratory of Economic Forest Germplasm Improvement and Resources Comprehensive Utilization，Huanggang Normal University，Huangzhou 438000，Hubei，China；2.Hubei Collaborative Innovation Center for the Characteristic Resources Exploitation of Dabie Mountains，Huangzhou 438000，Hubei，China）

In order to investigate the component changes of volatile oils from different perilla leaves and development stages，the chemical compositions of volatile oils from four perilla cultivars and three developmental stages，namely vegetation，blossom，and defoliation phases，were analyzed by GC-MS.Results showed that the relative contents of perillaketone and caryophyllene in volatile oil from Chongqing-cultivar P11-1 were 34.66%and 19.84%，respectively，which were higher than those in essential oils from other three perillacultivars.Morethanthat，thearomaticflavorcomponents，namelyapiole（4.5%）andγ-elemene（1.3%），were determined in volatile oil from Chongqing-cultivar P11-1 leaf.The total relative content of four chemical compositions was peaked at the blossom stage.Consequently，the best harvest period of perilla leaf for the development and utilization of volatile oil was blossom phase and the Chongqing-cultivar P11-1 was the preferred cultivar，which provide theoretical basis for the reasonable harvest and utilization of perilla resources in Dabie Mountains.

folium perillae；essential oil；perillaketone；caryophyllene；blossom phase

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.13.026

2015-01-20

生物資源保護(hù)與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金（PKLHB1103）

向福（1977—），男（土家），副教授，博士，主要從事生物資源利用方面的研究。

項(xiàng)俊（1963—），男（漢），教授。