不同產(chǎn)地生姜揮發(fā)油化學(xué)成分比較與分析

★ 陳雨然 羅黎明 劉志勇（1.江西中醫(yī)藥大學(xué)實驗動物科技中心 南昌 330004；2.江西省中藥藥理學(xué)重點實驗室 南昌 330004）

生姜是姜科姜屬的多年生宿根單子葉草本植物的根莖，味辛，性微溫，既是民間最普通的調(diào)味香料，又是一種傳統(tǒng)中藥，具有溫中止嘔、溫肺止咳、發(fā)散風(fēng)寒等藥理功效［1］。研究表明，生姜及其活性化合物具有抗氧化、抗炎、降低膽固醇、抗微生物等作用［2］，對包括癌癥在內(nèi)的多種疾病具有治療潛力［3］。生姜作為傳統(tǒng)的藥食兩用植物，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、美容、香料等行業(yè)。

生姜成分復(fù)雜，產(chǎn)地分散。不同產(chǎn)地的姜因生長環(huán)境、氣候的不同,不僅其性狀、色澤不同,其成分、含量、藥性和功效等也呈現(xiàn)一定的差異性［4］。生姜在全國大部分地區(qū)都有種植, 河南、湖南、山東、廣西、四川等是生姜的主產(chǎn)地。當(dāng)前國內(nèi)外對生姜的研究主要集中在生姜的毒性、藥理作用及生物活性等方面。對生姜揮發(fā)油中的化學(xué)成分雖有研究，但是對不同地區(qū)間生姜揮發(fā)油的組分及含量區(qū)別卻鮮少研究。為了全面了解各地區(qū)生姜揮發(fā)油間的區(qū)別，以16個不同產(chǎn)地生姜為研究對象，采用水蒸氣蒸餾法獲得各地區(qū)生姜揮發(fā)油，并用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）進行化學(xué)成分的分離鑒定，用面積歸一化法測定其百分含量，最后對各產(chǎn)地的生姜揮發(fā)油提取率、主要成分等進行比較。旨在探討各地區(qū)生姜揮發(fā)油間的差異,科學(xué)利用與開發(fā)生姜。

1 儀器與材料

1.1 儀器

揮發(fā)油提取器（定制）；Milli-Q-Z內(nèi)特感染力10型超純水機（廈門精藝興業(yè)科技有限公司）；CP114型萬分之一電子天平（奧豪斯儀器公司）；Agilent 7890A-5975C氣-質(zhì)聯(lián)用儀。

1.2 材料

選取各地區(qū)無病蟲害的新鮮成熟生姜為原料，并將生姜洗凈、晾干、切成姜沫。提取所用試劑為超純水。

2 方法

2.1 揮發(fā)油的提取

稱取500 g生姜，切成姜沫，置于10 000 mL圓底燒瓶中，以1∶8的比例加入4 000 mL超純水，加熱蒸餾6 h后，收集生姜揮發(fā)油，用無水硫酸鈉進行脫水處理后，即得到生姜揮發(fā)油供試品溶液。

2.2 GC-MS條件

2.2.1 氣相色譜條件 譜柱為HP-5MS柱（0.25 mm×30 mm ×0.25 μm）；進樣口溫度：250 ℃；載氣：氦氣；載氣流量：1 mL/min;柱溫：程序升溫70～250 ℃，初始溫度70 ℃，停留2 min,以8 ℃/min升溫至170 ℃，停留3.5 min,再以10 ℃/min升溫至250 ℃；溶劑延遲3 min;進樣量0.5 μL；分流比：100∶1。

2.2.2 質(zhì)譜條件 EI電離方式，離子源溫度：230 ℃；四極桿溫度：150 ℃；接口溫度：250 ℃；質(zhì)量掃描范圍：50～600 amu；電子能量：70 Ev。

3 結(jié)果

3.1 各地區(qū)生姜揮發(fā)油的色譜分析

根據(jù)以上條件對各地區(qū)生姜的揮發(fā)油進行氣-質(zhì)聯(lián)用分析，得到16種生姜的總離子流圖，總離子流色譜圖對應(yīng)順序與表1中生姜樣品產(chǎn)地相一致。見圖1。

表1 生姜樣品產(chǎn)地

圖1 各地區(qū)生姜揮發(fā)油總離子流色譜圖

3.2 各地區(qū)生姜揮發(fā)油的提取率

采用水蒸氣蒸餾法提16個產(chǎn)地的生姜揮發(fā)油，結(jié)果表明，不同產(chǎn)地的生姜揮發(fā)油提取率存在差異。四川宜賓的提取率最高，而山東4個地區(qū)提取率偏低。見表2。

表2 各地區(qū)生姜揮發(fā)油出油率 %

3.3 各地區(qū)生姜揮發(fā)油成分分析

以峰面積歸一法測得各地區(qū)生姜揮發(fā)油中組分的相對百分含量，總離子流圖中的各峰經(jīng)質(zhì)譜掃描后得到質(zhì)譜圖，采用計算機 NIST11.L 譜庫進行檢索，并結(jié)合人工解析對各地區(qū)生姜揮發(fā)油所含成分進行解析。經(jīng)分析得出各地區(qū)生姜揮發(fā)油中所包含的化合物總量、鑒定出的化合物總量占揮發(fā)油總量的百分比、各類別化合物的數(shù)量。見表3。

表3 不同產(chǎn)地生姜揮發(fā)油的成分類別分析

分析結(jié)果表明，各地區(qū)生姜揮發(fā)油主要以含氧化合物為主，烴、醇、酮、酚、醛及酸類化合物是生姜揮發(fā)油的主要組成成分。16個地區(qū)的生姜揮發(fā)油所含有的總成分在80種以上的占絕大多數(shù)，從云南曲靖提取出的生姜揮發(fā)油所含成分最多，從四川宜賓提取出的生姜揮發(fā)油所含有的化合物種類最少，較其他地區(qū)有較大的差距。經(jīng)GC-MS鑒定出的化合物總量占揮發(fā)油總量的百分比含量在60%～85%之間，姜烯、姜黃酮、α-姜黃烯、γ-松油烯、莰烯、β-倍半水芹烯、2-庚醇、β-桉葉醇、芳樟醇、香葉醇、桃金娘烯醇、檸檬醛、合金歡醛、辛醛、龍腦、乙酸龍腦酯、乙酸香葉酯、對甲氧基肉桂酸辛酯、十六酸甲酯、棕櫚酸、香葉酸、對甲基苯硼酸、亞油酸、2-庚酮、樟腦、2-十一烷酮等成分是各地區(qū)生姜油中的共有成分。

16個地區(qū)的生姜揮發(fā)油特有成分結(jié)果顯示，多數(shù)地區(qū)的生姜都有其特有的成分，其中江西九山的生姜的特有成分種類最多。見表4。

表4 不同產(chǎn)地生姜油的特有成分

4 討論

經(jīng)GC-MS分析得，不同地區(qū)生姜揮發(fā)油主含成分大體一致，差異主要表現(xiàn)在生姜共有組分的百分比含量的不同，且多數(shù)地區(qū)的生姜揮發(fā)油有其特有的成分。

在所提取的各地區(qū)生姜揮發(fā)油中，烴類物質(zhì)是相對含量最高、種類最多的優(yōu)勢組分。姜烯、γ-萜品烯、α-姜黃烯、莰烯、β-倍半水芹烯等烴類化合物為多數(shù)地區(qū)生姜揮發(fā)油中的高組分化合物。姜烯是山東凌河鎮(zhèn)（20.572%）、貴州坡貢（20.271%）、山東興安街（19.110%）、河南焦作市（22.660%）、廣西（21.830%）這5個地區(qū)中生姜揮發(fā)油含量最高的成分，提示這些地區(qū)的生姜較其他地方而言可能具有更強的抗病毒及抗?jié)兓钚裕?］；γ-萜品烯是四川自貢（16.696%）、海南?？冢?7.801%）、云南曲靖（20.659%）、四川成都金堂（16.599%）這4個地區(qū)生姜揮發(fā)油中含量最高的成分，提示這4個地區(qū)的生姜揮發(fā)油可能具有較高的抗氧化活性。γ-萜品烯是一種單體類化合物，可以降低細(xì)胞內(nèi)自由基或活性氧的水平, 抑制DCFH的氧化，還可以保護SOD、GSHPx和CAT等幾種抗氧化酶的活性，在一定程度上恢復(fù)由過氧化氫引發(fā)的細(xì)胞損傷，在體內(nèi)和體外水平上都能發(fā)揮一定的抗氧化作用, 具備成為天然抗氧化劑的潛力［6］。

檸檬醛、合金歡醛、辛醛等醛類物質(zhì)是多個地區(qū)生姜揮發(fā)油中的共有組分。檸檬醛在江西九山（19.508%）、江西贛州于都（20.844%）、四川眉山（12.654%）、山東濰坊（15.411%）這4個地區(qū)中含量最高。香葉醛是湖南郴州（13.020%）中含量最高的組分，橙花醛是山東興安街（14.405%）中含量最高的組分。香葉醛（又稱α-檸檬醛） 、橙花醛（又稱β-檸檬醛）為檸檬醛的順反兩種異構(gòu)體［7］，因此提示這6個地區(qū)生姜揮發(fā)油可能具有較高的抗炎、抗菌活性。依據(jù)于近年來的研究進展推測，這4個地區(qū)的生姜揮發(fā)油在抗腫瘤治療上可能具有顯著療效［8］。

姜黃酮、樟腦等酮類組分化合物是多個地區(qū)生姜揮發(fā)油中的共有組分。在四川宜賓生姜揮發(fā)油中姜黃酮是含量最高的組分，占比高達(dá)49.847%,提示四川宜賓的生姜揮發(fā)油除了具有抗氧化活性外，在抗腫瘤、抗病毒等方面可能具有顯著的藥理作用［9］。

5 結(jié)論

本實驗對多個地區(qū)的生姜揮發(fā)油進行提取，通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測定了各地區(qū)生姜揮發(fā)油的化學(xué)組分。研究結(jié)果表明不同產(chǎn)地的生姜揮發(fā)油提取率存在差異；生姜揮發(fā)油間的主要組分也存在差異，且多個地區(qū)的生姜揮發(fā)油都具有其特殊的組分，可能與各地區(qū)間的海拔、地形等環(huán)境因素具有相關(guān)性。本研究對各地區(qū)生姜揮發(fā)油進行更全面的比較，深入了解各地區(qū)生姜揮發(fā)油組分的共同點及差異性。依據(jù)對生姜成分的分析，對各個地區(qū)生姜揮發(fā)油的特殊活性進行總結(jié)歸納，幫助更好了解不同地區(qū)生姜所具有的生物活性。生姜在近些年的研究中已被證實具有多種藥理活性，但其所含化學(xué)成分多，需要繼續(xù)進行深入研究。本實驗通過對不同地區(qū)生姜揮發(fā)油成分的比較，對生姜的組分有更深入的認(rèn)識，有助于從中尋找一些化學(xué)成分作為新的藥物研發(fā)方向，更好的開發(fā)與利用生姜。