不同產(chǎn)地生姜精油化學(xué)組分比較與分析

胡文杰，于宏，趙晨宏，朱恒

1(井岡山大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，江西 吉安，343009)2(上饒市林業(yè)科學(xué)研究所，江西 上饒，334000)

生姜(ZingiberofficinaleRosc.)又名姜根、百辣云、勾裝指、因地辛等，是姜科姜屬多年生草本植物[1]。該植物廣泛分布于我國中部、東南部至西南部各省，生長于肥沃的亞熱帶潮濕土壤中。據(jù)史書記載，早在周秦時代我國就有種植、醫(yī)用和食用生姜的習(xí)慣[2]。作為一種藥食同源的香辛保健類植物，生姜既可以作為調(diào)味品添加到食品中用以改善其風(fēng)味和感官品質(zhì)，又可以作為傳統(tǒng)的中藥材對人體起到活血化瘀[3]、降血脂[4]、抗菌[5-6]、抗腫瘤[7-8]、抗氧化[9-10]、抗炎[11-12]等保健的功效，因而常常用于藥品、食品、化妝品等行業(yè)。

目前，國內(nèi)外對生姜的研究主要集中于生姜的化學(xué)組成[13-14]、毒性[15-16]、生物活性[17-18]等方面，雖然生姜精油中的化學(xué)成分早有研究，但是不同產(chǎn)地生姜精油組分及含量的變化鮮見報道，加上生姜精油成分復(fù)雜，產(chǎn)地分散，受生長環(huán)境等的影響，易造成產(chǎn)品品質(zhì)的差異。本研究以6個不同產(chǎn)地生姜為研究對象，采用水蒸氣蒸餾法提取其精油，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析精油組分，比較6個產(chǎn)地生姜精油組成及含量的變化，旨在為生姜這一傳統(tǒng)中藥材和調(diào)味香辛料開發(fā)成高附加值的產(chǎn)品提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取無病蟲害的新鮮成熟生姜為原料，經(jīng)洗凈、晾干、切成薄片，用水蒸氣蒸餾法提取得生姜精油。

表1 生姜樣品產(chǎn)地Table 1 The origin information of Zingiber officinale

1.2 生姜精油的提取

稱取100 g生姜，切成薄片，置于1 000 mL圓底燒瓶中，加入適量的蒸餾水，加熱蒸餾5 h，收集精油，用無水硫酸鈉脫水，即得到生姜精油供試品溶液。

1.3 儀器及分析條件

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GCMS-QP2020型)，日本SHIMADAZU公司；色譜條件：SH-RXI-5SILMS型色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升溫程序：起始柱溫80 ℃，保持2 min；以8 ℃/min升至160 ℃，保持0 min；以8 ℃/min升至250 ℃，保持2 min；載氣He，流速1.0 mL/min；進樣量1.0 μL，進樣分流比1∶20。

MS條件：EI離子源溫度200 ℃，連接線溫度230 ℃，掃描范圍50～600(m/z)。

1.4 分析方法

結(jié)合保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)，利用NIST質(zhì)譜庫對質(zhì)譜圖進行檢索，并參考相關(guān)文獻對精油的化學(xué)成分進行鑒定。

2 結(jié)果與分析

2.1 6個產(chǎn)地生姜精油的含油率

采用水蒸氣蒸餾法提取6個產(chǎn)地生姜的精油，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)地生姜的精油含量存在差異，其中云南紅河的生姜精油含量最高，山東昌邑含油量較低，各產(chǎn)地生姜精油提取率排序為：云南紅河(1.27%)>福建長汀(1.13%)>四川眉山(1.08%)>江西吉安(1.05%)>湖南汝城(0.98%)>山東昌邑(0.73%)。

2.2 6個不同產(chǎn)地生姜精油成分分析

6個不同產(chǎn)地生姜精油經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測得到總離子流色譜圖(圖1)，其結(jié)果采用 Nist 8.0 進行檢索后結(jié)合保留指數(shù)進行對比對其定性，采用面積歸一化法計算各成分相對百分含量，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，從湖南汝城、江西吉安、四川眉山、山東昌邑、福建長汀、云南紅河產(chǎn)生姜精油中共鑒定出46種化合物，其中烴類21種、醇類17 種、醛類2 種、酯類3種、酮類1種、苯系物類1種和其他類1種。從湖南汝城產(chǎn)生姜精油中共鑒定出28 種化合物，占精油總相對百分含量的98.50%，江西吉安產(chǎn)生姜精油中鑒定出28種化合物，占精油總相對百分含量的98.14%，四川眉山產(chǎn)生姜精油中鑒定出28種，占精油總相對百分含量的98.05%，山東昌邑產(chǎn)生姜精油中鑒定出27種，占精油總相對百分含量的96.17%，福建長汀產(chǎn)生姜精油中鑒定出29種，占精油總相對百分含量的99.03%，云南紅河產(chǎn)生姜精油中鑒定出28種，占精油總相對百分含量的97.12%。由表3 可知，同一品種不同產(chǎn)地的生姜精油中化合物種類及相對含量間存在差異。此外，湖南汝城和山東昌邑兩地產(chǎn)的生姜精油中相對百分含量最高的成分均是(-)-姜烯，相對百分含量分別為13.13%和16.16%；江西吉安和福建長汀兩地產(chǎn)的生姜精油中相對百分含量最高的成分均是(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛，相對百分含量分別為11.54%和13.36%；而四川眉山產(chǎn)的生姜精油相對百分含量最高的成分為β-水芹烯(14.94%)，云南紅河為(1α,2α,5α)-2-甲基-5-(1-甲基乙基)雙環(huán)[3.1.0]己烷-2-醇(15.22%)。因此，同一品種不同產(chǎn)地的生姜精油中化合物最高成分及相對百分含量也存在一定的差異。

a-湖南汝城;b-江西吉安;c-四川眉山;d-山東昌邑;e-福建長汀;f-云南紅河圖1 6個不同產(chǎn)地生姜精油氣相色譜-質(zhì)譜總離子流色譜圖Fig.1 Total ion current chromatogram of GC/MS of essential oil of Zingiber officinale from six different regions

表2 不同產(chǎn)地生姜精油成分及其含量Table 2 The chemical constituents and their content of essential oil of Zingiber officinale from different regions

續(xù)表2

表3 不同產(chǎn)地生姜精油成分類別及相對含量Table 3 Categories and relative content of essential oil composition of Zingiber officinale from different regions

2.3 6個產(chǎn)地生姜精油特征成分及含量分析

6個不同產(chǎn)地生姜精油均含有(1R)-α-蒎烯、2,2-二甲基-3-亞甲基二環(huán)[2.2.1]庚烷、β-月桂烯、β-可巴烯、(-)-姜烯、β-紅沒藥烯、β-倍半水芹烯、7-表-順-水合倍半香檜烯、α-松油醇、反式-橙花叔醇、α-紅沒藥醇、α-菖蒲醇、紅沒藥醇、(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、(E) -3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛 15種化合物。該共有化合物分別占湖南汝城、江西吉安、四川眉山、山東昌邑、福建長汀、云南紅河產(chǎn)生姜精油總相對百分分含量的54.73%、57.63%、59.11%、65.46%、60.17%、62.07%，含量存在一定差異。其中湖南汝城產(chǎn)生姜精油特有成分為甘香烯、異龍腦，占精油總相對百分含量的2.93%，江西吉安產(chǎn)生姜精油特有成分α-姜黃烯，占精油總相對百分含量的2.43%，山東昌邑產(chǎn)生姜精油特有成分2-蒈烯、7-表-反-水合倍半香檜烯、藍桉醇、橙花叔醇，占精油總相對百分含量的3.96%，福建長汀產(chǎn)生姜精油特有成分檸檬烯，占精油總相對百分含量的1.85%，四川眉山和云南紅河產(chǎn)的生姜精油中尚未檢測到特有成分。共有成分種類表明，6 個不同產(chǎn)地的生姜精油成分具有一定相似性，而共有成分含量差異和特有成分表明，6 個不同產(chǎn)地的生姜精油成分具有一定差異。

3 討論

經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測定結(jié)果顯示，6個不同產(chǎn)地生姜精油中成分多為烴類、醇類、醛類等化合物，而以烯烴類為主?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證實，生姜具有保肝利膽、健胃止吐、促進血液循壞等功效。其中(-)-姜烯、β-紅沒藥烯、β-倍半水芹烯等成分都具有一定的藥理活性。(-)-姜烯具有抗病毒、抗?jié)兊榷喾N活性[19]；β-紅沒藥烯有類似香油的氣味，可以作為食用香精和日化香精等作用[20]；β-倍半水芹烯具抗病毒、抗?jié)兒涂股人幚砘钚訹19]。由于生姜精油化學(xué)成分較多，活性較強，因此，從中尋找一些化學(xué)成分作為新的藥物開發(fā)有待于進一步研究。

本研究中6 個不同產(chǎn)地生姜精油的化學(xué)成分及含量與前人的研究結(jié)果有一定的差異，如鹿浩志等[21]報道來鳳生姜揮發(fā)油的主要成分是α-姜烯、β-倍半水芹烯、α-法尼烯、α-姜黃烯等；徐宗季等[22]分析的南京產(chǎn)生姜揮發(fā)油主要成分為姜酮、姜烯、2-甲基-2-戊烯醛、β-欖香烯、羅漢柏烯等。而本研究生姜精油中的主要成分為(-)-姜烯、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、β-水芹烯、(1α,2α,5α)-2-甲基-5-(1-甲基乙基)雙環(huán)[3.1.0]己烷-2-醇等，導(dǎo)致以上這些差異的原因可能是：(1)采收時間的不同；(2)生姜產(chǎn)地不同；(3)提取條件、方法的不同以及儀器設(shè)備檢測靈敏度差異等，具體是哪種情況或哪些情況造成的有待于進一步研究。本研究對不同產(chǎn)地生姜精油成分進行比較與分析，旨在為生姜在中藥資源開發(fā)的利用提供一定的理論依據(jù)，為新藥開發(fā)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。