秦巴地區(qū)12批引種紫蘇的揮發(fā)油成分分析及評(píng)價(jià)

張辰露 朱雙全 梁宗鎖 吳三橋 趙宏光

摘要：為篩選適宜秦巴地區(qū)推廣種植的紫蘇種質(zhì)，將從重慶、江蘇、廣西等地區(qū)引種的11批不同種質(zhì)紫蘇和1批本地野生紫蘇同時(shí)種植于陜西商洛地區(qū)，采用同時(shí)蒸餾-萃?。⊿DE）法提取紫蘇葉揮發(fā)油，通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）分析揮發(fā)油組成成分，并比較揮發(fā)油得率，以評(píng)價(jià)不同種質(zhì)來(lái)源紫蘇在秦巴地區(qū)的品質(zhì)表現(xiàn)。結(jié)果表明，從紫蘇揮發(fā)油中共鑒定出180種化學(xué)成分，不同種質(zhì)的共有成分有20種。主要共有成分為紫蘇醛（0.48%～6254%）、紫蘇酮（0.02%～32.09%）、α-石竹烯（7.67%～22.16%）、α-香柑油烯（1.09%～15.57%）、D-檸檬烯（0.08%～14.89%）、芳樟醇（0.04%～7.99%）、大根香葉烯D（0.48%～4.15%）等。另有一些特殊成分，1個(gè)烯型（PL）種源含35.79%紫蘇烯，1個(gè)醚型（PP）種源含35.76%芹菜腦，1個(gè)EK型種源含17.88%2-烯丙基-4-甲基苯酚等。12批紫蘇種質(zhì)可分為5種化學(xué)型，醛型（PA）、酮型（PK）、醚型（PP）、烯型（PL）及酚型（EK）。揮發(fā)油得率為0.30%～0.82%，其中以醛型的揮發(fā)油得率最高，烯型的得率最低。不同種質(zhì)紫蘇在相同引種栽培環(huán)境下，紫蘇葉揮發(fā)油的化學(xué)成分組成和得率差異明顯。除烯型紫蘇外，其余種源紫蘇的揮發(fā)油得率均可達(dá)到2015年版《中華人民共和國(guó)藥典》標(biāo)準(zhǔn)。秦巴地區(qū)發(fā)展紫蘇種植建議以江蘇邳州地區(qū)的回回蘇（醛型）為宜，重慶和玉林地區(qū)的白蘇（酮型）次之。

關(guān)鍵詞：紫蘇;揮發(fā)油;成分組成;得油率;GC-MS;種質(zhì)資源;品質(zhì)分析;最優(yōu)種源;產(chǎn)區(qū)拓展

中圖分類號(hào)：R284.1 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）16-0214-07

收稿日期：2018-03-29

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金（編號(hào)：81703646）;陜西省社會(huì)發(fā)展攻關(guān)項(xiàng)目（編號(hào)：2016SF-351）。

作者簡(jiǎn)介：張辰露（1979—），女，陜西漢中人，博士，副教授，主要從事中藥資源開發(fā)利用研究。

通信作者：梁宗鎖，博士，教授，主要從事中藥資源學(xué)、藥用植物次生代謝調(diào)控。

紫蘇[Perilla frutescens （L.） Britt.]，是唇形科（Labiatae）紫蘇屬（Perilla）的1年生草本植物，別稱白蘇、赤蘇、香蘇、回回蘇等[1]。其葉、梗、籽均可入藥，是我國(guó)傳統(tǒng)的藥食兩用植物[2]。紫蘇常被用作解魚蟹毒，治療風(fēng)寒感冒、升血糖、治療咳喘，以及預(yù)防和治療心血管疾病等。紫蘇葉揮發(fā)油有抗炎、抑菌、抗氧化性及抗病毒作用，臨床上還用于治療抑郁癥[1，3-6]。紫蘇在我國(guó)自然分布廣泛，遍布全國(guó)20個(gè)省份，紫蘇作為多用途的經(jīng)濟(jì)植物在我國(guó)已有2 000多年的栽培歷史[7]。秦巴地區(qū)雖然算不上紫蘇的主產(chǎn)區(qū)，但有著豐富的野生紫蘇資源，常見于淺山林緣和田間地頭，更是百姓庭院周邊的常見植物，分布極為廣泛。參考陳士林的《中國(guó)藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃》可知，利用3S技術(shù)對(duì)紫蘇產(chǎn)地適宜性分析結(jié)果表明秦巴地區(qū)也屬于紫蘇的生態(tài)適宜區(qū)，生態(tài)適宜性指數(shù)達(dá)90%～95%[8]。然而尚未見秦巴地區(qū)人工大面積種植紫蘇的相關(guān)報(bào)道，其地理周邊地區(qū)如甘肅、山西、重慶等已屬于人工栽培主產(chǎn)區(qū)，河南、四川等地區(qū)雖然野生資源豐富，但還未形成人工栽培主產(chǎn)區(qū)[9]。

白蘇原產(chǎn)地在我國(guó)東北，其揮發(fā)油以紫蘇酮為主，黑龍江、吉林、河北、甘肅等區(qū)域主要種植的是酮型紫蘇。原產(chǎn)自南方的紫蘇多以紫蘇醛和烯類成分為主，酮類成分相對(duì)較少（除云南、重慶彭水、湖南鼎城等地區(qū)外）。相同種源紫蘇在不同的地方種植，其揮發(fā)油的主要成分組成呈現(xiàn)明顯差異[9-10]，紫蘇葉揮發(fā)油化學(xué)成分受環(huán)境影響極大。秦嶺地處我國(guó)南北地理分界線，氣候環(huán)境介于南北之間，因此研究不同化學(xué)型紫蘇在我國(guó)中緯度的秦巴地區(qū)的引種品質(zhì)表現(xiàn)具有重要意義。本研究從玉林、重慶、江蘇等市場(chǎng)及陜西省商洛市收集12批種源，統(tǒng)一栽培管理，開展引種試驗(yàn)。綜合分析各個(gè)種源紫蘇葉的揮發(fā)油成分組成及得油率，優(yōu)選出適宜秦巴地區(qū)栽培的最優(yōu)紫蘇種源，以期為紫蘇產(chǎn)區(qū)拓展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

12批紫蘇種源分別來(lái)自重慶市、重慶涪陵、廣西玉林、江蘇徐州、陜西商洛等地區(qū)，具體見表1。將收集的紫蘇種子于2016年4月上旬種植在陜西天士力植物藥業(yè)有限公司的藥用植物資源圃，統(tǒng)一人工管理，8月下旬的上午時(shí)段采收葉片[11]，置陰涼通風(fēng)處干燥。紫蘇種源鑒定由陜西理工大學(xué)王勇博士完成。

1.2 主要儀器

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS-QP2010型，日本Shimadzu公司）;蒸餾同時(shí)萃取裝置（上海齊欣科學(xué)儀器有限公司）;UPW型優(yōu)普超純水機(jī)（上海優(yōu)普實(shí)業(yè)有限公司）;AB135S電子分析天平（梅特勒·拖利多公司）;198-1-B電加熱套、DK-2000-Ⅲ L電熱恒溫水浴鍋、01-3A電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）和石油醚（天津市富宇精細(xì)化工有限公司）。

1.3 揮發(fā)油測(cè)定條件

氣相色譜（GC）條件：RXT-5 MS石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 μm×0.25 μm）;柱前壓為53.5 kPa;分流比為50 ∶1;進(jìn)樣量為1 μL;進(jìn)樣口溫度為250 ℃;載氣為He;柱初溫為 50 ℃，保留2 min，程序升溫速率為4 ℃/min，升至210 ℃，保留1 min，再經(jīng)過(guò)15 ℃/min的升溫速率，升至280 ℃，保留 3 min，完成1個(gè)樣品檢測(cè)時(shí)間為45 min。

質(zhì)譜（MS）條件：電離方式為EI，燈絲電流為0.5 mA;電子能量為70 eV;倍增器電壓為0. 86 kV;離子源溫度為 230 ℃，溶劑延遲3 min;質(zhì)核比（m/z）為40～500。添加各溶劑的空白檢測(cè)，除去試驗(yàn)自身的干擾因素。

通過(guò)ChemStation工作站檢索KIST譜圖庫(kù)，參照相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)合人工化學(xué)結(jié)構(gòu)解析判定，以可信度>90%的標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)和鑒定各色譜峰成分。由峰面積歸一法計(jì)算揮發(fā)油各化學(xué)成分的相對(duì)百分含量，采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行分析。GC-MS檢測(cè)條件參照張辰露等的方法[12]。

1.4 揮發(fā)油提取

稱取100 g紫蘇葉粉末，揮發(fā)油供試樣品提取方法參照張辰露等的同時(shí)蒸餾-萃?。⊿DE）[12]提取方法，獲得揮發(fā)油樣品，稱質(zhì)量計(jì)算得率，并進(jìn)行GC-MS檢測(cè)。同時(shí)，采用揮發(fā)油提取器，按照2015年版《中華人民共和國(guó)藥典》揮發(fā)油測(cè)定方法中甲法提取[13]，記錄揮發(fā)油得率。

2 結(jié)果與分析

2.1 GC-MS結(jié)果分析

12批不同種源紫蘇的葉片揮發(fā)油成分組成GC-MS分析結(jié)果及揮發(fā)油得率測(cè)定結(jié)果見表2。經(jīng)KIST譜圖庫(kù)檢索，參照相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)合人工化學(xué)結(jié)構(gòu)解析判定[10，14-16]，共鑒定出180種化學(xué)成分，其中共有成分有20種。紫蘇葉揮發(fā)油的主要成分包括紫蘇醛（0.48%～62.54%）、紫蘇酮（0.05%～33.79%）、α-石竹烯（7.67%～22.16%）、α-香柑油烯（1.09%～15.57%）、D-檸檬烯（0.08%～14.89%）、芳樟醇（0.04%～7.99%）、大根香葉烯D（0.48%～4.15%）等。另有一些含量較大的特殊成分，S11含35.79%紫蘇烯，S3含3576%芹菜腦及5.28%順式-β-細(xì)辛醚，S4含17.88% 2-烯丙基-4-甲基苯酚及7.75%香薷酮。

主要共有成分（相對(duì)百分含量≥5%）的相對(duì)百分含量排序?yàn)椋?）紫蘇醛：S10>S7>S8>S1>S12>S5>S4>S6;（2）紫蘇酮：S6>S2>S9;（3）石竹烯：S9>S12>S1>S3>S11>S2>S4>S5>S7>S6>S8>S10;（4）D-檸檬烯：S5>S8>S7>S10;（5）芳樟醇：S5>S8;（6）反式-α-香柑油烯：S12>S11>S1>S7>S5>S8>S2>S6>S10。比較而言，主要共有成分石竹烯在不同種源的紫蘇葉中相對(duì)百分含量的變化幅度較小，成分占比相對(duì)穩(wěn)定。

根據(jù)表2中各個(gè)組分的相對(duì)百分含量特征，參照早期日本學(xué)者Nitta等和中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院魏長(zhǎng)玲等對(duì)我國(guó)紫蘇資源揮發(fā)油化學(xué)型的分類研究[17，9]，可將本次收集的12批不同紫蘇種源分為醛型（PA）、酮型（PK）、烯型（PL）、醚型（PP）、酚型（EK）共5種化學(xué)型（表3）。紫蘇醛在S1、S5、S7、S8、S10、S12號(hào)樣品中均具有較高的相對(duì)百分含量（37.78%～62.54%），而在其余6個(gè)樣品中的總占比較低（0.48%～5.32%），S1、S5、S7、S8、S10、S12號(hào)樣品符合醛型紫蘇的主要特征。紫蘇酮在S2、S6、S9號(hào)樣品中均具有較高的相對(duì)百分含量（25.72%～3209%），而在其余樣品中占比明顯偏低（0.02%～785%），S2、S6、S9號(hào)樣品符合酮型紫蘇的主要特征。紫蘇烯僅在S11號(hào)樣品中出現(xiàn)，相對(duì)百分含量為35.79%，S11號(hào)樣品符合烯型紫蘇的主要特征。S3號(hào)樣品中芹菜腦占3576%、順式-β-細(xì)辛醚占5.28%，而兩者在其他樣品中占比偏低（0.10%～16.59%），S3號(hào)樣品具有醚型紫蘇的基本特征。S4號(hào)樣品與其他樣品的最大區(qū)別是 2- 烯丙基-4-甲基苯酚（1788%）及香薷酮（7.75%）的含量較高，明顯高于其他樣品，S4號(hào)樣品符合酚型紫蘇的基本特征（表2、表3）。

2.2 揮發(fā)油成分聚類分析

將12批樣品的主要成分的相對(duì)百分含量作聚類分析，結(jié)果如圖1所示，S1和S12可聚為一類，S5、S7和S8可聚為一類，S10雖與之存在一定差異，但能明顯區(qū)別于其余樣品（S2、S3、S4、S9、S6、S11）。S2、S9和S6可聚為一類。S3、S11、S4與其余9種樣品具有明顯差異，歸為3種不同類型，其中S11與其余11個(gè)樣品的差異最大。依據(jù)魏長(zhǎng)玲等的分類方法[9-10]，S1、S5、S7、S8、S12、S10中紫蘇醛含量偏高，屬于PA型。S2、S6、S9中紫蘇酮類成分偏高，屬于PK型。僅S4中酚類成分較高，屬于EK型。依據(jù)Zhang等的方法[18-19]，S3中芹菜腦含量最高，屬于PP型。S11中有紫蘇烯，且含量最高，屬于PL型。因此，聚類分析結(jié)果與化學(xué)型鑒定結(jié)果一致。結(jié)合葉形特征和成分組成特征進(jìn)行比較分析可發(fā)現(xiàn)，S12是陜西商洛本地的野生紫蘇，在成分聚類分析中，S12與S1距離最近，說(shuō)明二者成分組成相似。從葉片性狀觀察，S1和S12的葉片背面均為深紫色，但S1葉片正面是綠色且葉緣具狹而深的鋸齒，從而歸為回回蘇。說(shuō)明商洛地區(qū)野生紫蘇與采自重慶涪陵的S1種源關(guān)系最接近。S2、S6、S9均屬白蘇，外形特征一致，在成分聚類結(jié)果中它們距離較近，歸為一類。 雖然S5、S7、S8在葉形分類上分別屬于紫蘇、回回蘇、齒耳變種紫蘇，但在聚類分析中卻聚為一類，說(shuō)明三者的揮發(fā)油成分組成較為相似，并存在較緊密的遺傳關(guān)系。S3、S4、S11在葉形分類上均屬于齒耳變種紫蘇，但在聚類分析中相聚較遠(yuǎn)，S3屬于醚型，S4屬于酚型，S11屬于烯型。尤其S11的成分聚類距離最遠(yuǎn)，這與其葉形特征的差異一致。說(shuō)明刺耳變種紫蘇在揮發(fā)油成分組成上的變異程度要遠(yuǎn)高于野生紫蘇、紫蘇、白蘇和回回蘇。白蘇的揮發(fā)油成分組成的差異程度較小，化學(xué)型均為酮型。因此，可以通過(guò)化學(xué)型與紫蘇葉形特征的相關(guān)性，指導(dǎo)引種種源的初步篩選。

2.3 揮發(fā)油得率分析

由表3可知，12批不同種源的紫蘇葉揮發(fā)油得率為 0.30%～0.82%。其中刺耳變種紫蘇S11的揮發(fā)油得率最低，為0.30%，回回蘇S7和S10的揮發(fā)油得率較高，分別為?0.82%、0.80%。另外，回回蘇S1、刺耳變種紫蘇S3和S4、野生紫蘇S12的揮發(fā)油得率較低（0.50%～0.57%），其余種源的揮發(fā)油得率在0.67%～0.71%范圍內(nèi)。因此，比較引種到陜西商洛的12批不同種源紫蘇的揮發(fā)油得率可知，醛型（PA）紫蘇最高，酮型（PK）紫蘇居中，醚型（PP）和酚型（EK）紫蘇較低，烯型紫蘇最低。除S11烯型（PL）紫蘇外，其余種源樣品均可達(dá)到2015年版《中華人民共和國(guó)藥典》標(biāo)準(zhǔn)，即揮發(fā)油得率不得少于0.40%。

3 結(jié)論

本研究從重慶、江蘇、廣西及陜西商洛本地引種12批不同種質(zhì)紫蘇種植于陜西商洛地區(qū)，通過(guò)比較揮發(fā)油的組成成分和得率，優(yōu)選出了秦巴地區(qū)最適宜栽培的紫蘇種質(zhì)。12批不同種源紫蘇在相同引種栽培環(huán)境下，紫蘇葉揮發(fā)油的化學(xué)成分組成和揮發(fā)油得率差異明顯。從紫蘇揮發(fā)油中共鑒定出180種化學(xué)成分，不同種質(zhì)的共有成分有20種，主要包括紫蘇醛（0.48%～62.54%）、紫蘇酮（0.02%～32.09%）、α-石竹烯（7.67%～22.16%）、α-香柑油烯（1.09%～15.57%）、D-檸檬烯（0.08%～14.89%）、芳樟醇（0.04%～7.99%）、大根香葉烯D（0.48%～4.15%）等。另有一些特殊成分，1個(gè)PL型種源含35.79%紫蘇烯，1個(gè)PP型種源含35.76%芹菜腦?，1個(gè)EK型種源含17.88%2-烯丙基-4-甲基苯酚等。12批紫蘇種質(zhì)可歸為5個(gè)化學(xué)型。揮發(fā)油得率范圍為0.30%～0.82%，其中以醛型的揮發(fā)油得率最高，烯型的得率最低。除烯型紫蘇外，其余種源紫蘇的揮發(fā)油得率均可達(dá)到2015年版《中華人民共和國(guó)藥典》標(biāo)準(zhǔn)。 秦巴地區(qū)發(fā)展紫蘇的種植建議以江蘇邳州的回回蘇（醛型）為宜，重慶和玉林地區(qū)的白蘇（酮型）次之。

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