云南怒江不同海拔地區(qū)草果揮發(fā)性物質成分鑒定與分析

張?zhí)炖?吉訓志 龐永青 閆林 秦曉威 何玉仙

摘要??? 草果中含有多種揮發(fā)性物質，使用氣相色譜-離子阱質譜聯(lián)用儀（ISQ GC-MS）對云南省怒江州瀘水市不同海拔地區(qū)的草果果實、莖段、葉片3個不同部位揮發(fā)性物質的組分進行鑒定分析。結果表明，不同海拔地區(qū)的揮發(fā)性成分相似，但含量占比存在差異;不同部位的揮發(fā)性成分含量占比也存在差異。各個部位中占比最高的均為桉葉油醇。通過比較分析發(fā)現(xiàn)，葉片中醇類物質占比最多，莖稈中烯類物質占比最多，果實中占比最多的是烯類。其中卯照村（1 627 m）葉片和莖稈中醇類物質占比高于其他地區(qū)，卯照村（1 627 m）果實中烯類物質占比高于其他地區(qū)。選取含量較高的4個揮發(fā)性成分與5個地區(qū)草果樣品的海拔進行灰色關聯(lián)度分析，發(fā)現(xiàn)海拔對草果葉片與莖稈中桉葉油醇影響最大，對果實中β-派烯影響較大。

關鍵詞??? 草果;海拔地區(qū);品質分析;揮發(fā)性物質

中圖分類號??? S533??? 文獻標識碼??? A??? DOI：10.12008/j.issn.l009-2196.2022.02.014

Identification and Analysis of Volatile Compounds from Amomum tsao-ko in the Areas of Different Elevations in Nujiang，Yunnan

ZHANG Tianlei1，4??? JI Xunzhi1，2，3??? PANG Yongqing1，2，3??? YAN Lin1，2，3??? QIN Xiaowei1，2，3??? HE Yuxian5

（1. Spice and Beverage Research Institute，CATAS，Wanning，Hainan 571533，China;2. Ministry of Agriculture and Rural Affairs Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Crops，Wanning，Hainan 571533，China;3. Hainan Provincial Key Laboratory of Genetic Improvement and Quality Regulation for Tropical Spice and Beverage Crops，Wanning，Hainan 571533，China;4. College of Tropical Crops，Yunnan Agricultural University，Pu'er，Yunnan 665000，China;5. Lushui Branch of Management and Protection Bureau of Gaoligongshan National Nature Reserve，Lushui，Yunnan 673200，China）

Abstract ???Amomum tsao-ko contains many volatile substances. Samples of A. tsao-ko plants were collected from five areas with different altitudes in Yunnan province，and a variety of volatile substances extracted from three different parts，fruit，stalk and leaves，of A. tsao-ko were identified and analyzed by gas chromatography-ion trap mass spectrometry （ISQ GC-MS）. The results showed that the volatile components of A. tsao-ko were similar in different parts of the plant but their contents varied. Eucalyptol has the highest content among the volatile components in all the parts of the plants. Comparative analysis revealed that the leaves and stalks contain the highest alcohols，while the fruit contains the highest alkenes. The alcohol contents in the leaves and stalks are higher in Maoshao village （1 627 m）than in other areas，and the content of alkenes in fruits is higher in the Maoshao village （1 627 m）than in other areas. Four volatile components with higher content were selected to analyze their gray correlation with the altitude of the fruit samples collected from the five areas. It was found that the altitude had the highest influence on the contents of cineole in the leaves and stalks of A. tsao-ko，and higher influence on the content of β-pinene in the fruit.

Keywords??? Amomum tsao-ko Crevost et Lemaire;area above sea level;quality analysis;volatile substance

草果（Amomum tsao-ko Crevost et Lemarie），又名草果仁、老寇，為姜科豆蔻屬多年生草本植物的成熟果實，是常用的中藥材，屬芳香化滲藥，也是居家所喜歡的芳香類食用調味料[1]。草果適合生長在海拔1 200～1 800 m常綠闊葉林下，成熟果實呈紅褐色，種子為多角形，香氣濃郁。草果最早出現(xiàn)于明代，分布于中國云南、貴州、廣西等省區(qū)，至今約300多年的歷史，在云南省種植面積廣泛，為國內草果的主海拔地區(qū)，產量和種植面積居于全國首位[2]。草果具有重要的經(jīng)濟價值，被廣泛應用于食品、醫(yī)療、化工工業(yè)[3-4]。草果作為藥用和食用中藥材之一，不但是烹飪的上品材料，而且在中藥中也具有廣泛的用途，其中主要含有1，8-桉葉素、香葉醇和檸檬醛等多種化學成分[5-7]。隨著科技的發(fā)展，人們不斷地開發(fā)草果的新用途。然而，總的來看，雖然我國草果產業(yè)的發(fā)展取得了很大的成績，但仍處于初級開發(fā)階段，資源尚未得到充分的開發(fā)利用。

草果成熟期因海拔而異且采收時果實質量不一，導致市場現(xiàn)狀混亂，價格波動較大，價格上升時大面積種植導致種苗價格飆升，價格下降時管理疏松，產量減少。草果在生產中缺乏明確的定位和目標，沒有科技支撐導致產業(yè)滯后。沒有標準的培育、管理、采收和加工方案，缺少科學的加工技術，產品研發(fā)薄弱。目前，已有文獻[8-9]報道了云南不同產區(qū)的草果揮發(fā)油組分，比較了產區(qū)差異，進一步確定草果中主要的揮發(fā)性物質化學成分，也有對云南怒江草果不同部位的揮發(fā)性物質成分鑒定[10]，但對云南怒江不同海拔地區(qū)草果揮發(fā)性物質成分的鑒定與分析，尚未有報道。氣相色譜-離子阱質譜聯(lián)用儀多應用于化合物的定性鑒定、結構分析和定量分析，頂空固相微萃取技術適用于氣體、液體或者固體樣本中揮發(fā)性組分或者半揮發(fā)性組分、氣味、香味物質的檢測，該技術優(yōu)點在于樣品準備方便簡單，對于揮發(fā)性組分和半揮發(fā)性組分靈敏度高，可以得到穩(wěn)定的定性定量結果，而對于低揮發(fā)性，占比比較低的組分，該技術可以起到有效的富集作用。

本試驗通過對不同海拔地區(qū)的草果3個部位香氣成分進行鑒定和分析，利用頂空固相微萃取技術對草果不同部位的揮發(fā)性物質進行鑒定，為草果的揮發(fā)性物質的利用和開發(fā)提供科學依據(jù)。

1??? 材料與方法

1.1??? 材料

1.1.1??? 試材??? 草果樣本采自6月份的云南省怒江州瀘水市不同海拔地區(qū)，詳見表1。

1.1.2??? 儀器??  ISQ GC-MS氣相色譜-離子阱質譜聯(lián)用儀和萃取頭（50/30 μm DVB/CAR/PDMS），美國賽默飛世爾科技有限公司;AR2140電子天平，上海梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.2??? 方法

1.2.1??? 實驗設計??? 將6月份不同海拔地區(qū)的新鮮草果植株分為果、莖、葉3組不同處理，其中4號樣品和5號樣品無果。每個處理3個重復。

1.2.2??? 萃取??? 將草果全樣本用粉碎機粉碎，準確稱取1 g處理好的草果樣品放入20 mL頂空瓶中，加蓋密封，將50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭插入頂空瓶中吸附15 min，取出，插入250℃的GC-MS進樣口解吸。

1.2.3??? 草果揮發(fā)性物質的氣相色譜-離子阱質譜聯(lián)用儀鑒定分析??? GC分析條件：色譜柱型號為DB-WAX氣相毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），載氣為高純度氫氣（He），流速為1.0mL/min，不分流。進樣口溫度250℃，升溫程序：起始溫度為50 ℃，保持2 min，以5℃/min速率升溫至100 ℃，以2℃/min速率升溫至160℃，以20 ℃/min升溫至240 ℃，以2 ℃/min速率升溫至250 ℃，運行5 min進樣，進樣量為1.0μL

MS分析條件：EI離子源電離方式，電離電能70 eV，離子源溫度200 ℃;傳輸線溫度250 ℃，掃描質量數(shù)：35～450 m/z

1.2.4??? 數(shù)據(jù)分析??? 經(jīng)過氣相色譜系統(tǒng)處理和譜庫匹配，用峰面積歸一法計算出各成分的百分比。通過智能化工搜索引擎檢索、手動分析和查閱相關質譜圖集資料[11]，并用Excel列出表格、SPSSAU進行灰色關聯(lián)度分析和Originpro 2019b進行圖像處理分析。

2??? 結果與分析

2.1??? 不同海拔對草果部位揮發(fā)性物質占比的影響

2.1.1??? 對葉片揮發(fā)性物質占比的影響??? 不同海拔對草果葉片揮發(fā)性物質占比的影響見表2。由表2可知，1號地（1 526 m）葉片中桉葉油醇含量為28.22%，β-蒎烯含量為3.14%，羅勒烯含量為1.86%，旅烯含量為0.85%;2號地（1 627 m）中桉葉油醇含量為44.69%，蒎烯含量為12.74%，β-蒎烯含量為7.90%，羅勒烯含量為1.36%;3號地（1 800m）中桉葉油醇含量為45.96%，蒎烯含量為21.02%，β-蒎烯含量為14.02%，羅勒烯含量為3.07%;4號地（1916m）中桉葉油醇含量為30.81%，蒎烯含量為18.11%，β-蒎烯含量為4.72%，羅勒烯含量為2.83%;5號地（2065m）中桉葉油醇含量為30.21%，蒎烯含量為16.45%，蒎烯含量為16.15%，羅勒烯含量為2.75%。

2.1.2??? 對莖稈揮發(fā)性物質占比的影響??? 不同海拔對草果莖稈揮發(fā)性物質占比的影響見表3。由表3可知，1號地（1 526 m）中桉葉油醇含量為36.24%，蒎烯含量為24.22%，蒎烯含量為9.31%，羅勒烯含量為8.39%;2號地（1 627m）中桉葉油醇含量為50.94%，旅烯含量為12.53%，羅勒烯含量為0.35%，β-蒎烯含量為0.04%;3號地（1 800 m）中桉葉油醇含量為47.54%，β-蒎烯含量為17.78%，羅勒烯含量為1.18%，蒎烯含量為0.11%;4號地（1916m）中桉葉油醇含量為40.76%，蒎烯含量為22.84%，蒎烯含量為16.51%，羅勒烯含量為0.19%;5號地（2 065 m）中桉葉油醇含量為31.15%，旅烯含量為27.01%，β-蒎烯含量為19.34%，羅勒烯含量為4.73%。

2.1.3??? 對果實揮發(fā)性物質占比的影響??? 不同海拔對草果果實揮發(fā)性物質占比的影響見表4。由表4可知，1號地（1 526 m）中，β-蒎烯含量為28.06%，桉葉油醇含量為27.62%，蒎烯含量為14.69%，羅勒烯含量為13.03%;2號地（1 627m）中，β-蒎烯含量為38.56%桉葉油醇含量為27.57%，蒎烯含量為14.54%，羅勒烯含量為8.98%;3號地（1 800m）中，桉葉油醇含量為30.81%，β-蒎烯含量為29.96%，蒎烯含量為23.82%，羅勒烯含量為3.88%。4號地與5號地采樣時未見果實。

2.2??? 不同海拔地區(qū)對草果不同部位揮發(fā)性成分的影響

2.2.1??? 雙奎地村（1 526 m）海拔地區(qū)對草果不同部位揮發(fā)性成分的影響??? 1號地（1 526 m）中，草果葉片中烯類含量占比最高（46.62%），醇類含量占比第二（38.60%），酯類含量占比第三（6.55%），酮類含量占比最低（1.41%）。莖稈中烯類含量占比最高（53.22%），醇類含量占比第二（38.41%），酯類含量占比第三（0.33%），酮類含量占比最低（0.06%）。果實中烯類含量占比最高（61.88%），醇類含量占比第二（32.07%），酮類含量占比最低（0.08%），不含酯類。

2.2.2??? 卯照村（1 627 m）海拔地區(qū)對草果不同部位揮發(fā)性成分的影響??? 2號地（1 627 m）中，草果葉片中醇類含量占比最高（59.39%），烯類含量占比第二（32.17%），酯類含量占比第三（2.04%），酮類含量占比最低（0.95%）。莖稈中醇類含量占比最高（57.35%），烯類含量占比第二（33.89%），酮類含量占比最低（0.15%），不含酯類。果實中烯類含量占比最高（66.47%），醇類含量占比第二（29.33%），酯類含量占比第三（0.07%），酮類占比最低（0.02%）。

2.2.3??? 魯掌村（1 800 m）海拔地區(qū)對草果不同部位揮發(fā)性成分的影響??? 3號地（1 800 m）中，草果葉片中醇類含量占比最高（49.22%%），烯類含量占比第二（42.44%），酮類含量占比最低（0.42%），不含酯類。莖稈中醇類含量占比第一（49.94%），烯類含量占比第二（47.22%），酮類含量占比最低（0.10%），不含酯類。果實中烯類含量占比最高（62.61%）醇類含量占比第二（31.93%），酮類含量占比最低（0.03%），不含酯類。

2.2.4 ???三河村（1916 m）海拔地區(qū)對草果不同部位揮發(fā)性成分的影響??? 4號地（1 916 m）中，草果葉片中醇類含量占比第一（51.59%），烯類含量占比第二（35.20%），酮類含量占比第三（1.19%），酯類含量占比最低（0.67%）。莖稈中烯類含量占比最高（49.41%），醇類含量占比第二（45.44%），酮類含量占比第三（0.08%）。酯類含量占比最低（0.07%），不含果實。

2.2.5??? 崇仁村（2 065 m）海拔地區(qū)對草果不同部位揮發(fā)性成分的影響??? 5號地（2 065 m）中，草果葉片中烯類含量占比最高（46.81%），醇類含量占比第二（43.02%），酮類含量占比第三（1.44%），酯類含量占比最低（1.21%）。莖稈中烯類含量占比最高（56.29%），醇類含量占比第二（38.78%），酯類含量占比第三（0.24%），酮類含量占比最低（0.19%），無果實。

2.3??? 草果揮發(fā)性成分與海拔灰色關聯(lián)度分析

草果揮發(fā)性成分與海拔灰色關聯(lián)度分析見表5，由表5可知，將表2、3、4中含量較高的4個揮發(fā)性成分與5個地區(qū)草果樣品的海拔進行灰色關聯(lián)度分析，以海拔作為參考項，揮發(fā)性成分為被比較項進行計算。關聯(lián)度越接近1，說明相關性越好。

從表5中可以看出，在草果葉片和莖稈中，桉葉油醇與海拔的關聯(lián)度最高，即海拔高度對葉片和莖稈中桉葉油醇影響最大。在果實中β-蒎烯與海拔的關聯(lián)度最高，即海拔高度對果實中β-蒎烯的影響最大。在葉片中蒎烯與海拔的關聯(lián)度最低，即海拔高度對葉片中蒎烯的影響最小。在果實和莖稈中羅勒烯與海拔的關聯(lián)度最低，即海拔高度對果實和莖稈中羅勒烯的影響最小。

3??? 討論

草果是怒江州重要的特色經(jīng)濟作物產業(yè)，2019年產值達12.15億元，全州草果種植面積和產量均占全省總量的一半以上。本研究主要以怒江州瀘水縣居群內不同海拔地區(qū)的不同草果部位為材料，探究不同海拔對不同草果部位品質特征的影響，為確認最佳種植草果海拔地區(qū)及后續(xù)利用草果不同部位，延長草果產業(yè)鏈提供理論參考。

（1）根據(jù)不同海拔地區(qū)草果不同部位樣品處理發(fā)現(xiàn)，海拔高度對草果品質存在影響。

（2）利用氣相色譜-離子阱質譜聯(lián)用儀（ISQ GC-MS）對云南怒江5個海拔地區(qū)草果不同部位的揮發(fā)性成分進行分析，共分析鑒定出65種香氣成分。對比發(fā)現(xiàn)草果莖、葉、果樣品的主要揮發(fā)性成分為桉葉油醇、住旅烯、旅烯。其中桉葉油醇的含量占比最多，與前人研究[12-20]相比較可發(fā)現(xiàn)，桉葉油醇可能為草果的主要香氣提供成分。不同海拔地區(qū)的揮發(fā)性成分相似，但含量占比存在差異;不同部位的揮發(fā)性成分含量占比也存在差異。

（3）對草果葉、果、莖中揮發(fā)性成分與海拔進行灰色關聯(lián)度分析結果顯示，草果葉片中桉葉油醇、羅勒烯、β-蒎烯與海拔關聯(lián)度較高;草果果實中β-蒎烯、桉葉油醇、蒎烯與海拔關聯(lián)度較高;草果莖稈中桉葉油醇、β-蒎烯、蒎烯與海拔關聯(lián)度較高。

參考文獻

[1]覃慧薇，王元忠，楊美權，等.草果的本草考證[J].中國實驗方劑學雜志，2021，27（6）：139-148.

[2]練強，楊毅，吳蓮張.怒江草果產業(yè)發(fā)展存在的問題及對策[J].現(xiàn)代農業(yè)科技，2020（20）：234-235.

[3]ZHANG T T，LU C L，JIANG J G. Antioxidant and Anti- tumour Evaluation of Compounds Identified From Fruit of Amomum tsaoko Crevost et Lemaire [J]，J Funct Foods，2015，18：423-431.

[4]陳璐.認識身邊的中藥——草果[J].中醫(yī)健康養(yǎng)生，2021，7（8）：24-25.

[5] Dai Min，Peng Cheng，Sun Fenghui.Anti-infectious efficacy of essential oil from Caoguo （Fructus Tsaoke）[J]. Journal of Traditional Chinese Medicine，2016，36（6）：799-804.

[6]羅士數(shù)，劉小玲，仇厚援.草果提取物抑菌活性和穩(wěn)定性研究[J].中國調味品，2013，38（10）：27-31.

[7]張琪，黃燕，楊揚，等.草果揮發(fā)油的研究進展[J].時珍國醫(yī)國藥，2014，25（4）：931-933.

[8]閔勇，張薇，姚立華，等.云南省不同產地草果葉中揮發(fā)油化學成分研究[J].安徽農業(yè)科學，2011，39（6）：3 298-3 300.

[9]谷風林，張林輝，房一明，等.云南不同地區(qū)草果物理性狀、精油含量及組成分析[J].熱帶作物學報，2018，39（7）;1 440-1 446.

[10]吳桂蘋，段君宇，朱科學，等.HS-SPME-GC-TOF-MS分析云南怒江草果不同部位的揮發(fā)性風味物質[J].食品研究與開發(fā)，2020，41（18）：169-176+218.

[11] Adam R P. Identification of essential oil components by gas chromatography/mass spectromethy [M]. 4th ed. Carol Stream：Allured Publishing Corporation，2009：100-546.

[12]趙怡，邱琴，張國英，等.桂產、滇產草果揮發(fā)油化學成分的研究[J].中草藥，2004，35（11）：1 225-1 227.

[13] Nguyen X D，Le Kim B，Leclercq P A. The essential oil of Amomum tsao-ko crevost et lemarie from Vietnam[J]. Journal of Essential oil Research，1992，4（1）：91-92.

[14] CUI Q，WANG L T，LIU J Z，et al. Rapid extraction of Amomum tsao-ko essential oil and determination of its chemical composition，antioxidant and antimicrobial activi- ties[J]. Journal of Chromatography. 2017，1 061（-）：800-803.

[15]吳煒亮，李曉明，朱文亮，等.飛行時間質譜技術及其在食品安全檢測中的應用[J].食品與機槭，2015（3）：75-78

[16]胡彥，張志信，張鐵，等.草果不同栽培品種揮發(fā)性成分的GC-MS 分析[J].文山學院學報，2018，31（6）：15-22

[17] 丁艷霞，郭中獻.正交實驗法優(yōu)選草果揮發(fā)油的提取工藝[J].河南大學學報（醫(yī)學版），2006（4）：38-39+61.

[18]楊志清，徐紹忠，張薇，等.云南草果莖葉揮發(fā)油含量及主要化學成分分析[J].中藥材，2019，42（2）：339-343.

[19]孟大威，李偉，王鵬君，等.草果精油成分鑒定及其抗菌活性研究[J].食品科學技術學報，2013，31（5）：24-30.

[20]閔勇，張薇，姚立華，等.云南省不同產地草果葉中揮發(fā)油化學成分研究[J].安徽農業(yè)科學，2011，39（6）：3 298- 3 300.