貴州引種不同地區(qū)檸檬香茅草揮發(fā)油比較分析

侯穎輝 李德文 王少銘 羅莉斯 冷家歸 李晉華

（1. 貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料研究所 貴州貴陽 550006；2. 貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料研究所 貴州貴陽 550006）

檸檬香茅草（Cymbopogon citratus），又稱檸檬草、香茅草、香茅，是藥食兩用的多年生禾本科（Gramineae）香茅屬（Cymbopogon）草本植物，多種植于海南、福建、廣西、四川、貴州、云南等地。全株具有檸檬香味，用來熬粥可增加食欲防中暑，泡茶可提神醒腦，做香辛料可去腥提鮮[1]；香茅草還具有較高的醫(yī)藥價值，具有預(yù)防各種傳染病及治療腹瀉、頭痛、發(fā)燒、流行性感冒和降血糖[2]、抗癌[3]等功效。香茅草葉片中含有豐富揮發(fā)油，可用于食品、化妝品、香水和肥皂制造[4]等。香茅草揮發(fā)油具有很好的殺菌[5-6]、驅(qū)蚊殺蟲[7]、抗炎[8]效果，其主要成分檸檬醛除可趨避瓜蟲[9]外，還具有抑制癌細(xì)胞生長的功效[10-11]。不同地區(qū)的香茅草揮發(fā)油因環(huán)境差異可能存在組分差異[12]，西南地區(qū)地理環(huán)境特殊，生態(tài)類型多樣，故對貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院內(nèi)栽種的不同來源香茅草揮發(fā)油進(jìn)行分析與比較。另外，由于香茅草抗逆性強(qiáng)、生長力旺盛，每年可多次采收，而不同時期香茅草的活性成分含量是否存在差異尚未清楚。本研究主要針對貴州（興義、望謨）、廣東（廣州）、廣西（東興）和云南（景洪）地區(qū)的香茅草進(jìn)行揮發(fā)油比較分析，同時比較7 月和10 月2 個采收時期香茅草莖稈和葉片部位揮發(fā)油含量和成分的差異，以期為香茅草產(chǎn)業(yè)在貴州的發(fā)展和創(chuàng)新利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

收集廣東廣州、廣西東興、云南景洪以及貴州興義、望謨等地區(qū)香茅草資源，栽種于貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料研究所香料資源圃內(nèi)。

分別于7 月和10 月收取資源圃內(nèi)不同來源的香茅草地上部分，根據(jù)其形態(tài)和顏色分為莖稈和葉片兩部分，莖稈部分按1～2 mm 厚度進(jìn)行切片，葉片部分剪切成1 cm 左右長度，備用。

1.2 方法

1.2.1 香茅草揮發(fā)油提取準(zhǔn)確稱取200 g 切好的新鮮香茅草樣品2 份，1 份置于恒溫干燥箱中烘干至恒重，計算香茅草干物質(zhì)含量，所有揮發(fā)油得率均以香茅草干物質(zhì)計；另1 份置于2 L 蒸餾瓶中，添加蒸餾水1 L，加熱3 h，利用水蒸氣法蒸餾提取揮發(fā)油，設(shè)3 個重復(fù)。在所得揮發(fā)油中加入無水硫酸鈉吸收多余水分后，取50 μL 揮發(fā)油溶于950 μL 正己烷（色譜純，美國MREDA公司）中，充分混勻備用。

1.2.2 揮發(fā)油成分分析氣相條件：Agilent 7890A；進(jìn)樣口溫度：280℃；進(jìn)樣量：0.5 μL；分流比為1∶40。色譜柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣（He）：1.0 mL/min。程序升溫90℃（保持1 min），以2℃/min 升溫至120℃，再以3℃/min 升溫至210℃（保持7 min）；載氣為高純氦氣，分流進(jìn)樣，流速1.0 mL/min，分流比5∶1。

質(zhì)譜條件：Agilent 5975C 質(zhì)譜儀；EI 離子源；電子能量70 eV；傳輸線溫度250℃；離子源溫度200℃。掃描范圍：35～500 amu 全掃描。用氣質(zhì)聯(lián)用儀分離樣品成分，再通過檢索NIST11 化學(xué)工作站標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖庫，鑒定組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)。采用面積歸一法確定各主要組分的相對百分含量。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析利用G333660065_MassHunter Qualitative Anaylsis DA Software B.06.00 軟件進(jìn)行氣象-質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集與分析；統(tǒng)計采用 Excel 2010、DPS 軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同部位與采收期香茅草揮發(fā)油得率比較

由圖1 可知，不同部位和不同采收時期香茅草揮發(fā)油的得率差異較大。葉片部位揮發(fā)油得率均顯著高于莖稈部位，且相同部位7 月精油得率顯著高于10 月。其中，7 月興義來源的香茅草葉片中揮發(fā)油得率顯著高于其他 4 種，高達(dá)34.5 mL/kg，其次為廣州和東興來源的香茅草，含量分別為29.7 和27.23 mL/kg。莖稈中揮發(fā)油則以廣州和東興來源的香茅草為最高，興義來源的香茅草次之。另外，10 月份采收的香茅草揮發(fā)油得率顯著降低，且景洪莖稈部分揮發(fā)油得率下降比例最大，望謨的莖稈部位揮發(fā)油得率下降比例最低，廣州和東興葉片中揮發(fā)油得率下降幅度最小。7 月份采收的香茅草生長期為2—7月，生物活性物質(zhì)積累長達(dá)6 個月，再次采收時為8—10 月，生長期僅為3 個月，生物活性成分積累時間短，故每年分兩季采收香茅草時，第一季香茅草藥用效果明顯優(yōu)于第二季。

圖1 香茅草揮發(fā)油得率

2.2 揮發(fā)油成分分析

2.2.1 不同部位及采收時期香茅草揮發(fā)油色譜圖及成分比較由圖2 可以看出，不同時期采收的香茅草莖稈和葉片揮發(fā)油中主要成分出峰時間一致，且峰型相似，而在7 min 12 s 時莖稈和葉片出現(xiàn)顯著差異，且在不同采收時期的不同樣品中表現(xiàn)一致（以東興為例）。

2.2.2 香茅草3 種主要成分含量比較分析由圖2 可知，不同地區(qū)和不同采收時期檸檬香茅草莖稈和葉片中均含有3 種相同成分，經(jīng)分析得知該3 種化合物分別為檸檬醛、β-月桂烯和香葉醇。比較分析不同部位發(fā)現(xiàn)，7 月獲得的揮發(fā)油中檸檬醛均為莖稈≥葉片，而10 月份獲得的揮發(fā)油中檸檬醛除云南景洪外均為葉片≥莖稈（圖3）。對比不同時期發(fā)現(xiàn)，廣州-莖、興義-莖和望謨-葉不同采收期揮發(fā)油中檸檬醛相對含量均差異顯著，且呈現(xiàn)不同規(guī)律，即莖稈表現(xiàn)7 月＞10 月，葉片表現(xiàn)為10 月＞7 月。云南景洪不同時期揮發(fā)油樣品中檸檬醛相對含量差異最小。

圖3 香茅草揮發(fā)油中檸檬醛含量比較

分析香葉醇相對含量（圖4）發(fā)現(xiàn)，在東興、景洪和廣州香茅草揮發(fā)油樣品中，不同時期含量差異顯著，均表現(xiàn)為7 月＞10 月，且莖稈≥葉片。在興義-莖、望謨樣品中香葉醇相對含量均表現(xiàn)為10 月＞7 月，且差異不顯著；興義-葉表現(xiàn)為7 月＞10 月，但差異不顯著。

圖4 香茅草揮發(fā)油中香葉醇相對含量比較

由圖5 可知，β-月桂烯相對含量表現(xiàn)為葉片＞莖稈，與圖2 所示一致，且以望謨縣10 月份最為顯著。對比不同時期發(fā)現(xiàn)，除望謨-葉表現(xiàn)為10月＞7 月外，其他樣品均表現(xiàn)為7 月＞10 月。

圖5 香茅草揮發(fā)油中β-月桂烯含量比較

2.2.3 地上部分揮發(fā)油成分分析對東興、景洪、廣州、興義和望謨地區(qū)香茅草地上部分揮發(fā)油成分進(jìn)行分析，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，相對含量≥0.1%的化合物共有23 種（表1）。從東興、景洪、廣州、興義和望謨5 個不同地區(qū)的香茅草揮發(fā)油中各檢測到19、15、22、20 和23 種化合物，分別占其總揮發(fā)油成分的98.7%、98.5%、96.44%、99.23%和97.06%。其中，相同成分有12 種（檸檬醛、甲基庚烯酮、β-月桂烯、反式-β-羅勒烯、芳樟醇等），分別占總揮發(fā)油成分的94.96%、97.33%、91.924%、95.54%和93.7%。不同地區(qū)香茅草揮發(fā)油中醛類物質(zhì)含量最高，分別高達(dá)78.77%、9.4%、76.71%、75.2%和79.86%；其次為烯類和醇類，占6%～10%；另外還含有少量酸類、酮類和酯類等成分。檸檬醛作為揮發(fā)油的最主要成分，在東興、景洪、廣州、興義和望謨香茅草揮發(fā)油樣品中的相對含量分別高達(dá)75.86%、75.87%、74.05%、72.23%和75.77%，其次依次為β-月桂烯和香葉醇。

表1 貴州地區(qū)香茅草揮發(fā)油組分比較

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

提取方法對香茅草揮發(fā)油的得率影響較大。香茅草揮發(fā)油提取方法主要有水蒸氣提取法和超臨界萃取法，后者具有工藝條件穩(wěn)定、提取時間短、產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)[13-14]，但未實(shí)現(xiàn)規(guī)模化。氣相-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)是目前揮發(fā)性成分分析的最主要方法[15-16]，通過計算色譜圖峰面積并與質(zhì)譜圖比對獲得揮發(fā)性組分及相對含量，該技術(shù)比較穩(wěn)定，誤差較低。

不同的氣候環(huán)境影響香茅草精油的含量和組分。貴州屬中國亞熱帶高原季風(fēng)濕潤氣候，由于地形多樣，氣候類型豐富，素來有“十里不同天”的說法；廣西屬南亞熱帶氣候，全年高溫潮濕；廣東為亞熱帶海洋性和熱帶海洋性氣候，加上土壤環(huán)境、田間管理以及個體間的生理代謝差異，導(dǎo)致不同地區(qū)栽種的檸檬香茅草揮發(fā)油含量和成分存在顯著差異[12,17-19]。生長代謝水平以及生理功能差異導(dǎo)致莖稈和葉片的揮發(fā)油含量差異顯著，葉片部位顯著高于莖稈部位，主要成分也存在一定差異，該結(jié)論與邱珊蓮等[20]的研究結(jié)果（葉片精油含量為莖稈的3 倍）相似，且不同月份采收的香茅草揮發(fā)油含量也是7 月最高，與本研究中7 月采收的香茅草精油高于10 月的結(jié)論一致。另外，其他次生代謝物含量較高的香料植物也表現(xiàn)出相同的特性。萬文俠等[21]對不同生長時期的迷迭香進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，7—8 月份迷迭香精油含量最高，抑菌活性最強(qiáng)。李大紅等[22]研究發(fā)現(xiàn)，7 月份香葉天竺葵精油含量最高，且7 月份之后隨著溫度的下降精油含量降低；由此可以看出，低溫不利于次生代謝物的合成與積累。除此之外，存放時間對香茅草精油含量也有一定影響[23]。

雖然不同時期和部位香茅草揮發(fā)油含量有所差異，但其最主要成分均為檸檬醛，且高達(dá)75%～79%，該結(jié)論與以往報道的檸檬醛相對含量在60%～80%的結(jié)論一致。檸檬醛作為香茅草揮發(fā)油的主要成分，也是檸檬香茅草去除蚊蟲功效的主要功能成分。有研究表明，檸檬醛具有良好的抗系統(tǒng)性念珠菌感染功效[7-8]，且相比順式檸檬醛（橙花醛），反式-檸檬醛（香葉醛）對紅毛癬菌的抗真菌活性更明顯[24]。另外，檸檬醛還可以通過抑制乳腺癌干細(xì)胞標(biāo)記物ALDH1A3 等方式來抑制乳腺癌細(xì)胞的生長與轉(zhuǎn)移[10-11]。天然植物精油檸檬醛與環(huán)保型蓖麻油水性聚氨酯(PU)混合還可以持久有效趨避瓜蠅，減少化學(xué)農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)上的使用[9]。因此，香茅草揮發(fā)油在醫(yī)藥及農(nóng)業(yè)生物防控等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.2 結(jié)論

不同部位、不同采收時期的香茅草揮發(fā)油含量及成分都存在差異。7 月采收的揮發(fā)油得率顯著高于10 月份，故7 月份采收的第一季香茅草更具有藥用價值。不同地區(qū)、不同采收時期及部位所得揮發(fā)油中主要成分中均含有檸檬醛、香葉醇和β-月桂烯，3 種成分相對含量在不同時期及部位差異顯著，故可根據(jù)需要選擇采收時期和采收部位。研究結(jié)果對于香茅草的綜合利用具有一定的指導(dǎo)意義，而對于香茅草產(chǎn)品的精準(zhǔn)開發(fā)還需要進(jìn)一步研究。