兩種土壤栽培下姜黃揮發油的化學成分比較

羊青 晏小霞 王祝 王茂媛 王建榮 王清隆

中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所農業部華南作物基因資源與種質創制重點開放實驗室 ? 海南儋州 ?571737

摘 ?要 ?采用GC-MS方法，對兩種土壤栽培下姜黃揮發油的化學成分進行分析。結果表明：紅壤土中栽培的姜黃揮發油含量（8.0%）明顯高于沙壤土中栽培的含量（6.0%）;兩種土壤栽培的姜黃揮發油中分別鑒定出34和33種化學成分，分別占總含量的64.095%和55.951%，主要成分均為倍半萜類和單萜類化合物。且紅壤土栽培下姜黃揮發油中的芳姜黃酮等主要化學成分的含量大多高于沙壤土栽培的，栽培在紅壤土的姜黃比栽培在沙壤土中的姜黃品質更好。

關鍵詞 ?姜黃;揮發油;化學成分;土壤

中圖分類號 ?R284.2 ? ? ? ? ?文獻標識碼 ?A

The Chemical Components Comparison of

Essential Oils from Curcuma longa L.

Growing in Two Different Soils

YANG Qing， YAN Xiaoxia*， WANG Zhunian**， WANG Maoyuan，

WANG Jianrong， WANG Qinglong

Tropical Crops Genetic Resources Institute， CATAS / Key Laboratory of Crop Gene Resources and Germplasm

Enhancement in Southern China， Ministry of Agriculture， Danzhou， Hainan 571737， China

Abstract ?The chemical components of essential oils from C. longa L. growing in two different soils were analyzed by GC-MS. The essential oil content of the turmeric growing in red loam（8.0%）was obviously higher than that growing in sandy loam（6.0%）; 34 and 33 kinds of components were identified from the turmeric oil growing in the two soils， which accounted for 64.095% and 55.951% of the total content， respectively. The main components were sesquiterpene and monoterpenoids. The content of the main components of the turmeric oil growing in red loam was mostly higher than that growing in sandy loam. The quality of C. longa L. growing in red loam was better than that growing in sandy loam.

Key words ?Curcuma longa L.; Essential oil; Chemical components; Soil

doi ?10.3969/j.issn.1000-2561.2015.10.030

姜黃為姜科植物姜黃（Curcuma longa L.）的干燥根莖，主產于東南亞和中國四川、云南、廣西等地，其具有藥食同源的特點，既可用作著色劑、調味品、香料及防腐劑，也可用來當作藥物。姜黃性味辛、苦、溫;歸心、脾、肝經，具有破血行氣、通經止痛的功效[1]，被用于治療胸脅刺痛、風濕疼痛等。姜黃中含有揮發油、姜黃素類、糖類、甾醇類等成分，其中主要有效成分為揮發油和姜黃素類化合物。姜黃揮發油具有抗菌、抗炎、止咳、平喘、抗癌等作用[2-5]。對姜黃揮發油化學成分的研究已有眾多報道[6-11]，其中包括對不同產地[6-8]、不同提取方法[9-12]獲取的姜黃油化學成分研究。也有學者對固定栽培模式下年度間不同姜黃品種的揮發油化學成分進行研究[13]，但是對不同土壤類型生境的姜黃油化學成分的研究尚未見報道。為此筆者研究了栽培在紅壤土和沙壤土中姜黃揮發油含量和化學成分的差異，比較出更適合姜黃栽培的土壤。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

試驗采用的姜黃為姜科植物姜黃的根莖，采自海南省儋州市。供試姜黃繁殖根莖購自四川（由中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所王祝年研究員鑒定），將試驗材料種植于中國熱帶農業科學院南藥試驗基地內兩塊不同的區域，分別為紅壤土和沙壤土，每小區面積20 m2，種植密度為30 cm×50 cm，隨機區組設計，3次重復。采用相同的栽培管理方法，地上部位枯萎后采收姜黃根莖用于分析。

1.2 ?方法

1.2.1 ?姜黃揮發油測定方法 ? 將兩塊區域的姜黃分別采收洗凈，除去根須，烘干至恒重。用中藥材粉碎機將其粉碎，過80目篩，稱取10.0 g干粉，置于500 mL圓底燒瓶中，加去離子水300 mL與玻璃珠數粒。連接揮發油測定器與回流冷凝管，置電熱套中緩緩加熱至沸，保持微沸約6.0 h，至測定器中油量不再增加。放置片刻，開啟測定器下端的活塞，將水緩緩放出，至油層上端到達刻度0線上面5 mm處為止，靜置1.0 h以上再開啟活塞使油層下降至其低端與刻度0線平齊，讀取揮發油量[1]。一個樣品重復測定5次，收集的揮發油保存在干燥皿中待測。姜黃揮發油的含量按下式計算：揮發油含量=[讀取的揮發油體積（mL）/姜黃粉末質量（g）]×100%。

1.2.2 ?GC-MS分析 ? 色譜條件：實驗采用美國安捷倫公司HP6890/5975C GC/MS（氣相色譜-質譜）聯用儀。色譜柱為ZB-5MSI 5% Phenyl-95%DiMethylpolysiloxane（30 m×0.25 mm×0.25 μm）彈性石英毛細管柱，柱溫起始50 ℃，以10 ℃/min升溫至150 ℃，再以3 ℃/min升溫至230 ℃，再以5 ℃/min升溫至280 ℃;汽化室溫度250 ℃;載氣為高純He（99.999%）;柱前壓7.65 psi，載氣流量1.0 mL/min;分流比40 ∶ 1，溶劑延遲時間為5.0 min。

質譜條件：離子源為EI源;離子源溫度230 ℃;四極桿溫度150 ℃;電子能量70 eV;發射電流34.6 μA;倍增器電壓1 125 V;接口溫度280 ℃;質量范圍20～500 amu。對總離子流圖中的各峰經質譜計算機數據系統檢索及核對Nist2005和Wiley275標準質譜圖，確定其揮發性化學成分，用峰面積歸一化法測定了各化學成分的相對質量分數。GC-MS定性分析結果匹配度均在90以上。

2 ?結果與分析

2.1 ?兩種土壤栽培下姜黃揮發油的含量

用水蒸氣蒸餾法對栽培在紅壤土和沙壤土中姜黃根莖進行揮發油提取，結果發現兩種土壤栽培下所得姜黃揮發油均呈淡黃色，且具有典型姜黃氣味。不同的土壤栽培下姜黃油的含量存在顯著差異（見表1）。其中沙壤土栽培的姜黃所得揮發油平均含量僅為6.0%，而紅壤土栽培的姜黃所得揮發油平均含量達到了8.0%，由此可見栽培土壤對姜黃的揮發油含量具有顯著影響。土壤受到成土母質的制約，不同成土母質的土壤理化性質不同，從而造成同一種植物在其上生長的態勢和質量的不同[14]。

2.2 ?兩種土壤栽培下海南姜黃揮發油化學成分的GC-MS分析

分別對兩種土壤栽培下的姜黃揮發油進行GC-MS分析，得到的總離子流色譜圖（圖1）。紅壤土和沙壤土栽培的姜黃精油中分別鑒定出34和33種化學成分（見表2），分別占總含量的64.095%和55.951%，主要成分均為倍半萜類和單萜類化合物。兩種土壤栽培的姜黃油的主要成分基本相同，但是相對含量存在明顯差異。其中相對含量均較高的成分為芳姜黃酮、α-姜黃酮、姜醇、β-紅沒藥烯、2-表-α-雪松烯、芳姜黃烯等倍半萜類化合物。且紅壤土栽培的姜黃油主要成分大多高于沙壤土栽培的。兩種土壤栽培的芳姜黃酮的相對含量分別為44.829%和32.595%，紅壤土的高出沙壤土的37.5%;姜醇的含量分別為1.745%和1.676%，紅壤土的高出沙壤土的4.1%;β-紅沒藥烯的含量分別為1.580%和1.505%，紅壤土的高出沙壤土的5.0%;芳姜黃烯的含量分別為0.914%和0.813%，紅壤土的高出沙壤土的12.4%。可知，兩種土壤栽培下的姜黃揮發油的化學成分基本相同，但相對含量存在較大差異，其中紅壤土栽培的姜黃油中的芳姜黃酮等主要化學成分的含量大多高于沙壤土栽培的。

3 ?討論與結論

本研究采用水蒸氣蒸餾法對栽培在兩種土壤中的姜黃根莖進行揮發油提取，結果發現，栽培在紅壤土中的姜黃揮發油含量（8.0%）明顯高于沙壤土中的（6.0%）。姜黃揮發油含量栽培在紅壤土中的比栽培在沙壤土中的高，說明姜黃揮發油的含量與土壤類型明顯相關。姜黃揮發油的含量是評價姜黃質量的重要指標[1]，栽培土壤是影響其含量的重要因素，因此在姜黃栽培時需要注意土壤的選擇。對比兩種土壤栽培所得的姜黃油化學成分可知，栽培在紅壤土中的姜黃油的主要成分，包括芳姜黃酮、姜醇、β-紅沒藥烯、芳姜黃烯的含量均高于栽培在沙壤土中的，這表明紅壤土栽培的姜黃品質優于沙壤土栽培的。對不同土壤環境下溫郁金栽培的研究顯示[14]，土壤是影響其生長期、生物量和含油量等作物性狀的重要因素。土壤保持水分和礦質營養的能力與土壤結構有關，粘質土壤具有比沙質土壤更大的比表面積，因而保持水分和礦質營養的能力更強，而沙質土壤比粘質土壤的通氣性能更好，因此植物的生長與土壤結構有很大的關系[15]。本研究結果顯示紅壤土栽培的姜黃品質比沙壤土栽培的更好，說明在姜黃的栽培過程中，水分和營養成分的保持對姜黃的生長和品質形成具有重要影響，紅壤土比沙壤土更適合種植姜黃。

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